Artigo de método

Quantificação de Micro e Nanoplásticos à Base de Polibutileno Adipato Tereftalato do Solo Usando Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Prótons

DOI:

10.3791/67471

⸱

6 de junho de 2025

 ,  ,  , 
1Department of Biosystems Engineering and Soil Science, University of Tennessee-Knoxville, 2Department of Chemistry, University of Tennessee-Knoxville

Neste artigo

Resumo

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Um método para quantificar micro e nanoplásticos originários de tereftalato de adipato de polibutileno no solo usando espectroscopia de ressonância magnética nuclear é descrito aqui. Essa técnica melhora a metodologia existente porque se estende à quantificação de nanoplásticos e pode ser facilmente adaptada para o processamento de amostras ambientais a granel.

Resumo

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Um método para recuperar e quantificar micro e nanoplásticos (MPs e NPs) formados no solo durante a biodegradação é necessário para avaliar com precisão a degradação e o impacto ambiental de produtos plásticos biodegradáveis. A presença de MPs e NPs no solo pode alterar as propriedades do solo, como o comportamento de agregação, ou ter efeitos tóxicos na biota do solo. Os métodos de recuperação de MP existentes nem sempre são adequados para medir polímeros biodegradáveis como tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT); alguns procedimentos comuns de digestão com ácidos ou oxidantes podem destruir MPs biodegradáveis à base de PBAT. Métodos de identificação como espectroscopia micro-FTIR e micro-Raman também são limitados pelo tamanho mínimo das partículas que podem ser recuperadas e analisadas. Portanto, este método foi desenvolvido para extrair e quantificar o PBAT do solo para avaliar a fração de massa de MPs e NPs no solo sem transformar quimicamente o PBAT. No protocolo, uma solução de clorofórmio-metanol é usada para extrair seletivamente o PBAT do solo. O solvente é evaporado do extracto e, em seguida, o extracto é dissolvido novamente em clorofórmio deuterado. O extrato é analisado por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de prótons (1H-QNMR) sob parâmetros quantitativos para quantificar a quantidade de PBAT em cada amostra. As eficiências de extração por solvente para PBAT variam de 76% em um solo franco-sombreado a 45% em um solo franco-arenoso Elkhorn. A recuperação de PBAT pode ser reduzida para materiais fotooxidados em comparação com os primitivos e pode ser reduzida em solos com alto teor de argila. As eficiências de extração não dependem da concentração de PBAT dentro da faixa de teste, mas eficiências de extração mais baixas foram observadas para NPs do que para MPs. Os resultados da quantificação de PBAT foram comparáveis à quantificação da degradação plástica medindo a respiração cumulativa do solo em um estudo de incubação de laboratório.

Introdução

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Métodos para medir a contaminação por MP no solo são necessários para entender o escopo da contaminação por plástico em solos globais1, fontes de contaminação por plástico2 e possíveis soluções3. Os solos agrícolas estão expostos de forma única à contaminação por plástico: mais de 15 milhões de toneladas métricas de plástico são usadas na agricultura a cada ano a partir de 20214, incluindo 2,5 milhões de toneladas de cobertura morta de plástico5. A cobertura plástica é usada em contato próximo com o solo, reaplicada uma ou mais vezes por ano6 e pode ser difícil de remover totalmente do solo após sua vida útil7. Uma área-chave em que os métodos de medição de MP são necessários é na avaliação de produtos plásticos biodegradáveis, como coberturas plásticas biodegradáveis para uso em sistemas vegetais8.

Os produtos plásticos biodegradáveis no solo são alternativas promissoras aos plásticos agrícolas convencionais porque podem eliminar a contaminação plástica do solo pela cobertura morta de plástico se funcionarem conforme o esperado. Em 2022, menos de 1 milhão de toneladas métricas de plástico biodegradável foram produzidas globalmente, com rápido crescimento esperado para a indústria9. Os quatro polímeros biodegradáveis mais comuns, ácido polilático (PLA), amido polimerizado, polihidroxialcanoatos (PHA) e tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT), são todos usados comercialmente ou experimentalmente em coberturas plásticas biodegradáveis agrícolas10. Apesar de sua promessa, a degradação desses produtos plásticos biodegradáveis em condições de campo é variável11. Embora alguns estudos de degradação de cobertura plástica biodegradável no campo tenham se concentrado em fragmentos de macroplástico11, avaliar a degradação completa de materiais plásticos requer a capacidade de recuperar MPs e NPs do solo. A quantificação de microplásticos do solo também é importante para avaliar o potencial de impactos negativos nos ecossistemas do solo da poluição por MP12.

Algumas técnicas comumente usadas para identificação e quantificação de MP incluem análise visual, espectroscopia de infravermelho com transformada de micro-Fourier (μFTIR), espectroscopia micro-Raman (μRaman), cromatografia gasosa-espectroscopia de massa (GCMS incluindo pirólise GCMS e dessorção por extração térmica GCMS) e análise termogravimétrica13. Outras técnicas em desenvolvimento incluem espectroscopia de infravermelho próximo para medição in situ de MP em solos14, extração de metilesterificação de ácidos graxos para análise GCMS15 e espectroscopia de ressonância magnética nuclear16. Até 90% dos estudos que quantificaram MPs no solo usaram análise visual (sozinha ou emparelhada com outras técnicas) para identificar partículas plásticas, enquanto 77% usaram técnicas de espectroscopia FTIR, Raman ou GCMS17. Desenvolver e harmonizar uma variedade diversificada de técnicas de quantificação de MP pode ajudar a expandir a capacidade da comunidade científica de responder a diversas questões de pesquisa em microplásticos18. Existem três abordagens genéricas para preparar amostras de solo para quantificar microplásticos: 1) separar partículas individuais de microplástico inalteradas do solo (por exemplo, por separação por densidade), 2) extrair plástico transformado ou material polimérico (por exemplo, por dissolução) ou 3) analisar o solo a granel. Tanto a espectroscopia μFTIR quanto a μRaman exigem que MPs individuais sejam separados do solo antes de serem identificados quimicamente19, enquanto o piro-GCMS pode ser realizado em partículas plásticas isoladas separadas do solo ou solo a granel20. Separar MPs biodegradáveis do solo pode ser difícil porque algumas diversões usadas para remover a matéria orgânica do solo podem degradar ou alterar quimicamente os polímeros biodegradáveis, incluindo o PBAT21. A espectroscopia Micro-Raman e μFTIR também tem um limite de resolução espacial: as partículas devem ser maiores que 10-20 μm para μFTIR e 1 μm para μRaman (se partículas individuais tão pequenas puderem ser preparadas para análise) 19 , 22 . Essas técnicas podem fornecer identificação química de polímeros MP, e imagens espectroscópicas podem ser empregadas para medir o tamanho do MP22. Todos os tipos de piro-GCMS são limitados, pois as amostras são destruídas durante a análise.

A RMN tem sido usada com sucesso para caracterizar constituintes e contaminantes do solo23, quantificar MPs 16,24,25,26 e avaliar a degradação de PBAT e outro polímero, poliestireno27,28. Quando executada sob parâmetros quantitativos, 1espectroscopia de H-RMN produz espectros em que a área de cada pico espectral é diretamente proporcional ao número de hidrogênios contribuintes na amostra; Isso permite a quantificação dos componentes constituintes em uma amostra29. A RMN é uma técnica analítica valiosa para quantificar alguns MPs, incluindo PBAT, no solo, pois permite quantificação e identificação simultâneas, é adequada para misturas complexas e impuras e não requer padrões de referência quimicamente idênticos 30,31. A espectroscopia de RMN de um extrato solvente pode quantificar MPs ou NPs menores do que aqueles que podem ser processados para quantificação de μFTIR, μRaman ou GCMS. Apesar dessas vantagens, as abordagens quantitativas de RMN ainda fornecem sensibilidades mais baixas do que as abordagens destrutivas baseadas em espectroscopia de massa32.

O método proposto, diagramado na Figura 1, descreve um fluxo de trabalho para processar e analisar amostras de solo contendo PBAT - incluindo plásticos PBAT de tamanho nanométrico. No método, o polímero PBAT é extraído de amostras de solo agitando o solo com uma mistura de clorofórmio e metanol. Os extractos de solvente contendo PBAT são secos e depois dissolvidos novamente em clorofórmio deuterado com adição de um calibrante interno. A espectroscopia de RMN é realizada nos extratos usando parâmetros quantitativos. Os espectros resultantes são analisados para quantificar o PBAT comparando a área dos picos ajustados correspondentes aos átomos de hidrogênio do PBAT e das moléculas calibrantes. Este método aplica a abordagem de extração por solvente e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de prótons (1H-RMN) demonstrada por Nelson et al.33. O objetivo era empregar um método adequado para processar amostras em escala ambiental (~ 100 g de solo) e processar várias amostras em paralelo sem equipamentos de extração especializados.

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Protocolo

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1. Coleta e preparação do solo

NOTA: O equipamento de amostragem e processamento não deve conter o polímero PBAT ou seus constituintes para evitar a contaminação da amostra. Outros materiais poliméricos não interferem necessariamente na quantificação do PBAT do solo. Por exemplo, o polietileno e o polipropileno não produzem picos espectrais no clorofórmio 1H-NMR que interferem na quantificação do PBAT34, mas o tereftalato de polietileno, com seu grupo tereftalato, provavelmente interferiria35, assim como outros poliésteres. Textos de referência como Brandolini e Hills34 podem ser usados para determinar os espectros de 1H-NMR de vários polímeros e rastrear picos sobrepostos com os picos PBAT usados para quantificação (descritos abaixo).

  1. Recolha pelo menos 100 g de peso seco equivalente de solo para cada amostra. Determine o tamanho da amostra do solo com base na concentração esperada de plásticos para coletar uma amostra representativa e homogeneizar o solo para coletar uma subamostra, se necessário36.
    NOTA: Os sistemas de solo são inerentemente heterogêneos37, assim como as distribuições de contaminantes (por exemplo, MPs) dentro deles38. Há também variabilidade associada aos métodos usados para medir as concentrações de contaminantes39. Portanto, recomenda-se criar um projeto de amostragem ou projeto experimental que inclua amostras replicadas como uma ferramenta para estimar a incerteza e coletar volumes de amostra representativos com base na concentração de plástico40. As concentrações de MP no solo foram documentadas como variando de quase zero a 1 x 107 itens por kg de solo, com a maioria dos locais contendo menos de 10.000 itens por kg de solo41. Um volume elementar representativo teórico pode variar de 23 m2 a uma concentração de MP de 10 itens por metro quadrado a 0,02 m2 quando as concentrações de MP são de 10.000 itens por metro quadrado36.
    1. Para aumentar a área de amostragem efetiva de um local de campo e minimizar a quantidade de solo que deve ser processada, colete solo de uma grande área (por exemplo, 1 m2) e, em seguida, use o método de esquartejamento para homogeneizar e consolidar a amostra (por exemplo, até 500 g de solo) 36 .
    2. No método de esquartejamento, empilhe o solo de uma grande área em uma lona ou outra superfície, misture bem com uma pá e divida em quartos. Conservar um quarto da amostra e rejeitar os outros três quartos. Repita esse processo até que a amostra tenha o tamanho desejado.
  2. Peneire o solo através de uma peneira de malha de 2 mm. Limpe completamente a peneira e a bandeja coletora entre as amostras de solo.
  3. Secar o solo ao ar e armazená-lo em sacos de amostra lacrados. O solo seco pode ser armazenado neste estado antes da extração do PBAT.

2. Extração de PBAT dos solos

CUIDADO: O clorofórmio é volátil e tóxico. Guarde-o no escuro em vidro âmbar, longe de oxidantes. Ao trabalhar com ele, use luvas adequadas, proteção para os olhos e roupas de proteção. Manuseie-o apenas em um exaustor. O metanol é inflamável, volátil e tóxico. Armazene o metanol em um armário à prova de fogo. Ao trabalhar com metanol, use luvas adequadas, proteção para os olhos e roupas de proteção. Manuseie o metanol apenas em uma capela de exaustão. Os copos podem quebrar e causar ferimentos. Use proteção para os olhos ao manusear vidraria. Evite tocar em cacos de vidro com as mãos desprotegidas. Em vez disso, limpe o vidro quebrado com luvas, pinças, vassouras ou outra ferramenta resistente a cortes.

NOTA: O clorofórmio não é compatível com a maioria dos plásticos ou metais. Certifique-se de que todos os materiais sejam compatíveis (por exemplo, vidro ou politetrafluoretileno, plástico PTFE).

  1. Em uma hotte, prepare 100 mL de mistura 90:10 v/v de clorofórmio (triclorometano; CHCl3) e metanol (CH3OH) por amostra a ser extraída. Por exemplo, para extrair de 5 amostras, misture 450 mL de clorofórmio com 50 mL de metanol.
  2. Adicione 100 g de solo seco, 100 mL de solução de clorofórmio-metanol e 20 esferas de vidro em um frasco de extração de vidro. Sele bem os frascos de extração com tampas revestidas de PTFE para que nenhum vapor de solvente possa sair dos frascos.
    NOTA: O PBAT é altamente solúvel em clorofórmio; uma mistura de clorofórmio-metanol foi usada porque o metanol pode formar ligações de hidrogênio com solutos, competindo com constituintes minerais e orgânicos do solo e aumentando a recuperação de PBAT do solo33.
  3. Use uma mesa agitadora para agitar os frascos de extração por 8 h a 200 rpm. Após agitar, deixe o solo nos potes de extração assentar por pelo menos 4 h.
  4. Separe o extrato do solo. Na hotte, destampar um frasco de extração e transferir o líquido por pipeta através de um filtro de papel qualitativo com um tamanho de poro de 11 μm para um frasco de vidro limpo rotulado. Registar o volume de solvente recuperado do frasco de extração. Evite transferir sólidos do solo com o extrato; deixe alguns mL de solvente para trás, se necessário.
    NOTA: O papel de filtro destina-se a remover grandes pedaços de matéria orgânica da solução solvente.
  5. Secar os extractos deixando-os na hotte até que o solvente se evapore completamente. Isso pode levar até 24 horas. Seque também o solo na hotte. Quando o solo estiver completamente seco, descarte-o.
  6. Quando os extratos estiverem secos, tampe cada frasco de amostra e armazene-os em uma área fresca, escura e seca até que sejam necessários.

3. Coleta de espectros de RMN

CUIDADO: O clorofórmio deuterado apresenta os mesmos riscos e requer as mesmas precauções que o clorofórmio protonado descrito acima.

  1. Adicione um calibrante interno42 à amostra. Use uma balança para pesar 1,00 mg de 1,4-dimetoxibenzeno (DMB; C6H14O) em cada frasco de amostra contendo um extracto seco.
  2. Ressuspender a amostra em clorofórmio deuterado (CDCl3; tricloro(deutero)metano). Na hotte, adicionar 500 μL de clorofórmio deuterado ao frasco com extracto de amostra seco com uma micropipeta.
  3. Tampe o frasco e agite para dissolver o extrato seco, batendo suavemente o frasco contra uma mão ou bancada, aproximadamente 10x de cada lado. Em seguida, use uma ponta de pipeta limpa para transferir o líquido para um tubo de RMN.
  4. Repita as etapas 3.2 e 3.3 com 500 μL adicionais de clorofórmio deuterado, adicionando a segunda porção da amostra ao mesmo tubo de RMN que o primeiro. O segundo enxágue destina-se a garantir a dissolução total e a recuperação do extrato seco do recipiente.
  5. Tampe o tubo de RMN e guarde-o por 3 dias antes de coletar os espectros de RMN. O tempo de armazenamento apropriado dependerá da taxa de evaporação do solvente do tubo de RMN. Analise as amostras logo após prepará-las com clorofórmio deuterado.
  6. Para transportar tubos de RMN para o espectrômetro, use um suporte projetado para suportar os tubos longos e delicados. Estes normalmente têm suporte próximo à base e à parte superior do tubo. Mantenha os tubos na posição vertical durante o transporte.
  7. Usando um espectrômetro de RMN de 500 MHz, colete um espectro de prótons de 1H com um ângulo de pulso de 90 °29, uma largura de pulso de 8 μs33, um tempo de atraso de 25 s (determinado pelo experimento de recuperação de inversão29,43), 262K pontos por varredura e 32 varreduras compostas29,44 de 12 a -2 ppm para um tempo de execução total de 25 minutos.
    NOTA: Usamos um espectrômetro Bruker Neo 500 MHz com uma sonda otimizada para banda larga e amostrador automático a uma temperatura controlada de 300 K. Outros espectrômetros semelhantes podem ser usados. Se estiver usando um instrumento com uma intensidade de campo magnético diferente, o tempo de atraso apropriado pode ser calculado com base no tempo de relaxamento T1 para PBAT e 1,4-dimetoxibenzeno usando um experimento de recuperação de inversão29,43.
  8. Depois que a amostra for executada, salve, transfira ou acesse os dados espectrais conforme necessário.
    Inspecione os dados espectrais. Verificar se todos os picos de PBAT utilizados na quantificação estão claramente resolvidos, se presentes. Use os picos PBAT 5 (8.10 ppm), 6 (4.44 ppm), 6' (4.38 ppm), 3' (4.15 ppm) e 3 (4.09 ppm) para quantificação (detalhes na Tabela 1). Use os picos DMB A (6,84 ppm) e B (3,77 ppm) também para quantificação (detalhes na Tabela 2). Observe particularmente os picos 6, 6', 3' e 3 do PBAT, que aparecem muito próximos uns dos outros e podem se sobrepor.
  9. Se alguns picos não forem claramente resolvidos, diluir a amostra. Combine 100 μl de amostra e 500 μl de clorofórmio deuterado em um tubo de RMN limpo e execute novamente a amostra sob os mesmos parâmetros definidos na etapa 3.7.

4. Análise de espectros de RMN para quantificar o PBAT

NOTA: A análise espectral pode ser realizada a qualquer momento após a coleta. A análise dos dados no mesmo dia em que os espectros são produzidos é preferível para garantir que as amostras ainda estejam disponíveis para serem executadas novamente em caso de problemas.

  1. Abra o arquivo FID criado pelo espectrômetro no software de processamento NMR FID (usamos o MestreNova do MestreLab, outras opções, mas outras opções estão disponíveis).
  2. Aplicar alargamento de linha aos espectros: No software de processamento FID, selecione Modelo de processamento no menu Processamento e navegue até a seção Apodização. Selecione um modelo exponencial com uma magnitude de 0,5 Hz e um primeiro ponto de 0,5 Hz.
  3. Aplique a correção automática de fase clicando no botão Correção automática de fase no menu Processamento. Aplique a correção automática da linha de base clicando no botão Correção automática da linha de base no menu Processamento.
  4. Use a deconvolução de pico para ajustar os picos espectrais medidos: na guia Análise do software de processamento de espectros, na seção Ajuste, clique no botão Novo ajuste . Use o cursor para clicar nos espectros em um deslocamento de 8,5 ppm, arraste o cursor para um deslocamento de 3,0 e solte.
  5. Clique em Tabela de Ajuste de Linha na seção Ajuste para visualizar todos os picos ajustados.
  6. Manter os picos utilizados para a quantificação conforme descrito no quadro 1 e no quadro 2 e rotulados na figura 2. Use os picos PBAT 5 (8,10 ppm), 6 (4,44 ppm), 6' (4,38 ppm), 3' (4,15 ppm) e 3 (4,09 ppm) na quantificação (detalhes na Tabela 1), bem como os picos DMB A (6,84 ppm) e B (3,77 ppm). Os átomos de hidrogênio que correspondem a cada pico listado na Tabela 1 e na Tabela 2 são rotulados nos diagramas estruturais da Figura 3, com a Figura 3A mostrando a estrutura dos dois dímeros de PBAT, a Figura 3B mostrando como a posição dos dímeros no polímero interage para alterar o deslocamento de pico em hidrogênios do monômero de 1,4-butanodiol, e Figura 3C mostrando a estrutura do DMB.
  7. Exclua todos os outros picos do ajuste selecionando os picos indesejados e clicando em Excluir pico.
  8. Use a Tabela de Ajuste para copiar a área de cada pico em um aplicativo de planilha para cálculos (optamos por usar planilha).
  9. Para copiar áreas de pico para uma planilha, primeiro selecione todas as informações de pico na Tabela de Ajuste de Linha. Em seguida, clique com o botão direito do mouse e escolha Copiar no menu pop-up. Cole os dados na planilha.
  10. Calcule o número de moles de DMB adicionados à amostra, nDMB, usando a equação
    figure-protocol-1
    onde mDMB é a massa de DMB adicionada à amostra em gramas (sugerido 1,00 mg) e MMDMB é a massa molar de DMB (138,17 g/mol).
  11. Calcular o número de moles do dímero de tereftalato de butileno do PBAT na amostra, nBT, utilizando a equação
    figure-protocol-2
    onde A5 é a área medida do pico 5 do PBAT, AA é a área medida do pico A do DMB e AB é a área medida do pico B do DMB. As unidades de área produzidas pelo software de análise espectral são arbitrárias.
  12. Calcular o número de moles do dímero de adipato de butilno do PBAT na amostra, nBA, utilizando a equação
    figure-protocol-3
    onde A3 é a área medida do pico 3 do BAT, A3' é a área medida do pico 3' do BAT, A6 é a área medida do pico 6 do PBAT e A6' é a área medida do pico 6' do BAT. As unidades de área produzidas pelo software de análise espectral são arbitrárias.
  13. Calcular a massa de PBAT na amostra, mPBAT, recuperada, utilizando a equação
    figure-protocol-4
    onde MMBA é a massa molar de um dímero BA de PBAT (200 g/mol), e MMBT é a massa molar de um dímero BT de PBAT (220 g/mol).
  14. Se uma quantidade conhecida de PBAT estava presente na amostra, a porcentagem de recuperação, η, pode ser calculada para a amostra como uma medida da eficiência de extração de acordo com a equação
    figure-protocol-5
  15. Calcular a concentração de PBAT numa amostra, CPBAT, utilizando a equação
    figure-protocol-6
    onde msolo seco é a massa de solo seco usada para produzir o extrato (0,1 kg), Vsolvente recuperado é o volume de solvente recuperado do solo na etapa 2.4 e Vsovlent adicionado é a quantidade inicial de solvente adicionada à amostra de solo (100 mL).

5. Preparação da curva de calibração para quantificação do PBAT de um determinado solo

NOTA: Uma curva de calibração criada com base em amostras de solo com quantidades conhecidas de PBAT adicionadas fornecerá informações úteis sobre como o PBAT é extraído e recuperado de um determinado solo. A extração não é a mesma para todos os solos ou todas as formas de PBAT. Suspeitamos que a eficiência da extração dependa do teor de argila e matéria orgânicado solo 33 e recomendamos a criação de uma curva de calibração para cada série de solo e horizonte de interesse. A curva de calibração pode ser criada antes ou depois de amostras desconhecidas serem processadas com este método.

  1. Colete e prepare o equivalente a 2,5 kg de solo seco, conforme descrito nas etapas 1.1 a 1.3.
  2. Determinar a gama a abranger pela curva de calibração; a concentração máxima de PBAT utilizada na curva de calibração deve ser superior à concentração de PBAT mais elevada entre as amostras desconhecidas.
  3. Prepare ou obtenha plástico PBAT suficiente para criar 5 amostras enriquecidas de 100 g de solo com 0%, 25%, 50%, 75% e 100% da concentração máxima (25 amostras no total). Por exemplo, se 40 mg/kg for a concentração máxima desejada, um total de 50 mg de PBAT será necessário para criar as amostras enriquecidas.
  4. Prepare 25 amostras de 100 g de solo cada. Crave as amostras pesando plástico à base de PBAT e adicionando-o às amostras de solo nas taxas prescritas. Por exemplo, se 40 mg/kg de PBAT for a concentração máxima desejada, crie 5 amostras sem PBAT, 5 amostras com 1 mg de PBAT, 5 amostras com 2 mg de PBAT, 5 amostras com 3 mg de PBAT e 5 amostras com 4 mg de PBAT. Depois de adicionar PBAT ao solo, misture bem.
  5. Extraia o PBAT das 25 amostras enriquecidas, colete espectros de RMN dos extratos e analise os espectros resultantes conforme descrito nas etapas 2.1 a 4.16.
  6. Identifique a equação de uma curva de calibração para PBAT neste solo, realizando uma regressão linear entre a quantidade medida de PBAT em cada amostra enriquecida e a quantidade real de PBAT adicionada em uma ferramenta de análise estatística. Usamos uma planilha. Se nenhum PBAT for detectado nas amostras com pico sem PBAT adicionado, force b = 0 na regressão.
    NOTA: Um teste de regressão linear avalia a força da relação linear entre duas variáveis numéricas contínuas x e y, de acordo com a relação y = mx + b. Os valores de m e b que melhor se ajustam aos dados são calculados pelo teste. O coeficiente r2 do teste de regressão descreve o quão intimamente correlacionadas as duas variáveis estão entre si.
  7. Teste uma relação significativa entre a eficiência de extração e a concentração de PBAT usando a ferramenta de análise estatística. Calcule a eficiência de extração de PBAT das amostras enriquecidas como
    figure-protocol-7
  8. Use a ferramenta de análise estatística para calcular a probabilidade de que os dados observados possam ocorrer aleatoriamente sem uma correlação entre a eficiência da extração e a concentração de PBAT. Se esse valor-p for maior que o limite de significância predeterminado, α, ele não rejeitará a hipótese nula de que não há relação entre as duas variáveis. Se for esse o caso, pode presumir-se que a eficiência de extração é constante para todas as concentrações de PBAT dentro da gama ensaiada. Se a hipótese nula for rejeitada, o modelo linear descrito aqui pode não ser a melhor maneira de modelar os dados.
  9. Use a equação de regressão linear da curva de calibração para estimar a quantidade de PBAT em amostras desconhecidas processadas usando este método. Se a variável x de regressão fosse a quantidade real de PBAT nas amostras com pichas da curva de calibração, a variável y era a quantidade medida de PBAT e b era definida como 0, então
    figure-protocol-8
    NOTA: O conteúdo de PBAT de amostras replicadas estimado usando uma equação de curva de calibração pode ser usado para gerar um intervalo de confiança para a quantidade de PBAT em um determinado solo, ou se uma média e um intervalo de confiança puderem ser calculados para as concentrações de PBAT em extratos replicados, então a curva de calibração pode ser aplicada para estimar a concentração de PBAT no solo. Qualquer ordem de operações produz o mesmo intervalo de confiança para o teor de PBAT no solo. Por exemplo, considere extratos de 10 amostras replicadas que têm concentrações de PBAT de 10, 5, 2, 4, 10, 11, 2, 6, 8 e 5 mg/kg e a equação da curva de calibração y (PBAT medido no extrato) = 0,75 x (PBAT verdadeiro no solo). As concentrações de PBAT no solo em cada repetição podem ser estimadas em 13, 7, 3, 5, 13, 15, 3, 8, 11 e 7 mg/kg. Em seguida, a concentração média de PBAT no solo seria estimada em 8,4 mg/kg com um desvio padrão de 4,4 mg/kg. Se uma média e um desvio padrão forem calculados primeiro para as concentrações de PBAT do extrato (10, 5, 2, 4, 10, 11, 2, 6, 8 e 5), uma média de 6,3 mg / kg e um desvio padrão de 3,3 mg / kg seriam calculados. Em seguida, a curva de calibração pôde ser aplicada tanto à média quanto ao desvio padrão para estimar a concentração de PBAT no solo: média de 8,4 mg/kg, desvio padrão de 4,4 mg/kg.

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Resultados

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Para avaliar a eficácia deste método na quantificação do polímero PBAT do solo, curvas de calibração foram construídas extraindo PBAT de amostras enriquecidas criadas a partir de três solos diferentes. Para cada um dos três solos (detalhes na Tabela 3), o solo foi passado por uma peneira de 2 mm e depois seco ao ar. Amostras enriquecidas foram criadas adicionando 0, 9, 18, 27 ou 36 mg de MP à base de PBAT a 100 g de solo seco (5 repetições de cada). Isso equivale a 0, 63, 126, 189 ou 252 mg/kg de polímer...

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Discussão

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Propomos um método para extração por solvente de PBAT do solo acoplado a 1H-NMR para quantificar o PBAT no extrato. Os principais elementos do processo de extração incluem a técnica e o equipamento de extração, o solvente usado para extrair e os requisitos de tempo. Optamos por usar uma técnica de extração que requer equipamentos relativamente simples e baratos (potes de vidro, esferas de vidro e mesa agitadora) em comparação com a extração de Soxhlet e extração acelerada por ...

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Divulgações

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes conhecidos ou relacionamentos pessoais que possam ter influenciado o trabalho relatado neste artigo.

Agradecimentos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obrigado ao USDA-NIFA por financiar este projeto por meio do prêmio número 2020-67019-31167 para SMS e ao programa de Iniciativas de Pesquisa de Planejamento Estratégico da Universidade do Tennessee (SPRINT) para uma concessão interna DGH e SMS. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados, análise, interpretação, redação do relatório ou na decisão de enviar o artigo para publicação.

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Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
1,4-dimetoxibenzenoArcos Organics 99%+AC115411000 1 mg por amostra
Garrafa de vidro âmbar com tampa forrada de PTFE (1 L)Kimble5223253C-26clorofórmio reutilizável
; triclorometanoFisher ChemicalAA43685M6 90 mL por amostra; Fisher Optima
Clorforma deuterada; tricloro(deutério)metanoSigma Aldrich10342000251 mL por amostra; mínimo 99,8% deuterado; estabilizado com
prata Contas de vidro (3 mm de diâmetro)Propper Manufacturing300060020 por amostra
Frascos de extração de vidro com tampa revestida de PTFE (~250 mL de volume)Kimble5510858B2 por amostra, reutilizável
Cilindro graduado, 1 L, polipropilenoNalgene3662-1000reutilizável
Cilindro graduado, 500 mL, polipropilenoNalgene3662-0500metanol reutilizável
Fisher ChemicalA412-4 20 mL por amostra; ACS certificado
Micropipeta com faixa de 0,5 - 1 mLreutilizável3123000063Fisher Scientific
instrumento de 500 MHzBrukern/a
(7 polegadas de altura, alto rendimento)WilmadWG-1000-71 por amostra
Agitador de plataformaEppendorf, Excella E5 M1355-0000
ponteira de pipeta de polietileno reutilizável (volume de 10 mL)Eppendorf224920981 por amostra,
ponteiras de micropipeta de polipropileno de uso único (volume de 1 mL)Fisher Scientific02-707-5103 por amostra,
semimicrobalançaMettler Toledo30532226reutilizável
Espectrômetro de RMN Tubo de RMN de de uso único

Referências

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