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Chemistry

Caracterización, cuantificación y compuesto específico análisis isotópico de carbono Pirogenica utilizando benceno policarboxílicos (BPCA)

Published: May 16, 2016 doi: 10.3791/53922
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 3, 3, 4, 1, 1, 4, 1, 5, 4, 1, 1
1Department of Geography, University of Zurich, 2Department of Earth and Ocean Sciences, University of South Carolina, 3Department of Earth Sciences, ETH Zurich, 4Laboratory of Ion Beam Physics, ETH Zurich, 5Department of Geological Sciences, Stockholm University

Abstract

Fuego derivados, carbono pirogénico (PyC), a veces llamado negro de carbón (BC), es el residuo sólido carbonoso de la biomasa y de combustible fósil de combustión, tales como char y hollín. PyC es ubicuo en el medio ambiente debido a su larga persistencia, y su abundancia podría incluso aumentar con el aumento previsto de la actividad de incendios forestales global y la continua quema de combustibles fósiles. PyC también se produce cada vez más de la pirólisis de residuos orgánicos industriales, que produce enmiendas del suelo carbonizados (biochar). Además, la aparición de la nanotecnología también puede resultar en la liberación de compuestos PyC-como para el medio ambiente. Por lo tanto, es una alta prioridad para detectar de forma fiable, caracterizar y cuantificar estos materiales carbonizados con el fin de investigar sus propiedades ambientales y para comprender su papel en el ciclo del carbono.

A continuación, presentamos el método del ácido benceno policarboxílico (BPCA), que permite la evaluación simultánea de caracterís de PyCPalillos, la cantidad y composición isotópica (13 C y 14 C) en un nivel molecular. El método es aplicable a una gama muy amplia de materiales de muestra ambientales y detecta PyC en un amplio intervalo de la serie continua de combustión, es decir, que es sensible a la biomasa, así como caracteres de alta temperatura y el hollín carbonizado ligeramente. El protocolo de BPCA que aquí se presenta es simple de emplear, altamente reproducible, así como fácilmente extensible y modificable a requisitos específicos. Por lo tanto, proporciona una herramienta versátil para la investigación de los PyC en diversas disciplinas, que van desde la arqueología y medicina forense ambientales para el biochar y el ciclo del carbono investigación.

Introduction

En un proceso de combustión completa, la biomasa o combustibles fósiles se convierte en CO 2, H 2 O y los residuos inorgánicos (cenizas). Sin embargo, en virtud de las limitaciones locales o temporales de oxígeno, la combustión incompleta y se convierte en la pirólisis se lleva a cabo, produciendo un residuo orgánico sólido conocido como char 1. Estos residuos carbonizados también se refieren a la materia orgánica como pirógeno (PyOM) y se componen principalmente de carbono pirogénico (PyC) o, como sinónimos, el carbono negro (BC) 2-4. Procesos de carbonización son omnipresentes y pueden ser parte de ambos 5-6 de combustión natural y antropogénico. Wildfire es un proceso natural importante, intrínsecos a la mayoría de los ecosistemas, que produce una cantidad significativa de PyC cada año 4,7-10. Del mismo modo, la quema de combustibles fósiles para la producción de energía en la industria y el transporte presenta una importante fuente antropogénica de PyC 11-13. Ambas fuentes contribuyen a la ubicuidad de los PyC en el medio ambiente: PyC está presente enel aire, en forma de aerosoles 13-14, en agua como partículas o de materia orgánica disuelta 15-17, así como en los núcleos de hielo 18-19, 20-21, suelos y sedimentos 22-24 en tamaños que varían de m a nm (por ejemplo, un gran tronco de árbol carbonizado después de un incendio forestal o partículas de hollín a escala nanométrica que se escapan de un motor diesel de escape). La ubicuidad de los PyC en el medio ambiente no es sólo debido a las grandes velocidades de producción, sino también a su larga persistencia y la relativa estabilidad frente a la degradación 25-26. Aunque los tiempos exactos de rotación aún no se han establecido y pueden depender de las condiciones ambientales específicas 27-28, parece claro que PyC se descompone fácilmente en menos de CO 2 que la mayoría de otras formas de carbono orgánico 29-30. Esta observación tiene una implicación importante para el ciclo global del C: como almacén de materiales carbonizados PyC para un tiempo relativamente largo, que secuestran C en formas orgánicos que de otro modo serían rápidamente respired en forma de CO2, lo que reduce las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero a través del tiempo 31-32.

Además del aspecto atenuante climático, caracteres tienen propiedades más relevantes para el medio ambiente. Su alta porosidad, área superficial y carga superficial negativa pueden inmovilizar compuestos peligrosos 33 y mejorar la fertilidad del suelo 34-35. El reconocimiento de caracteres como enmienda del suelo potencialmente beneficioso llevó al campo emergente de la llamada tecnología biocarbón 36. El biocarbón es probable que se produce en grandes escalas en los próximos años y por lo tanto aumentar significativamente la abundancia PyC en los suelos 37. Por otra parte, también se prevé que la ocurrencia de incendios forestales y la quema de combustibles fósiles que se mantenga alta en el transcurso del siglo 21º, contribuyendo continuamente grandes cantidades de PyC con el medio ambiente 11,38-39. Otra fuente cada vez más importante de PyC es probable que sea la nanotecnología que también utilizancompuestos s PyC-como 40-41. Por lo tanto, es crucial para detectar, caracterizar y cuantificar estos materiales pirógenos con precisión con el fin de investigar sus propiedades y comprender su papel en el medio ambiente.

A continuación, presentamos el uso de un enfoque específico del compuesto del estado de la técnica para analizar PyC en diversas muestras: la generación más reciente del método del ácido benceno policarboxílico (BPCA) 42. Este método es ampliamente aplicable dentro de la investigación PyC ya que se dirige directamente a la "columna vertebral" de PyC: sus estructuras condensados ​​policíclicos que se forman durante el tratamiento térmico 43 a 45 y que son, por tanto inherente a todas las diversas formas de PyC 5,46. Sin embargo, estas estructuras no son directamente evaluables por medio de cromatografía, debido a su tamaño y la heterogeneidad. Para el análisis de cromatografía tales compuestos pirógenos, PyC se digiere primero con ácido nítrico a alta temperatura y presión, lo que rompe elgrandes estructuras policíclicos descompone en sus componentes básicos, el individuo BPCAs (cf. Figura 1). Los BPCAs son a continuación, después de unos pocos pasos de purificación, susceptibles de análisis cromatográfico 20,42. PyC este modo se aisló y se analizó en un nivel molecular y se puede utilizar para cuantificar la abundancia PyC en compartimentos ecológicos 20,42. El método BPCA caracteriza adicionalmente, el PyC investigado cuando los rendimientos relativos de B3-, B4-, B5 y B6CA se comparan (cf. Figura 1): la proporción respectiva de BPCAs diferente carboxilado está relacionada con el tamaño de las estructuras policíclicos original y está Por lo tanto, indicativo de la calidad y la pirólisis de PyC temperatura 44,47-48. Por otra parte, el método presentado permite la determinación de la composición isotópica C (13 C y 14 C) de PyC porque el BPCAs individual, derivados directamente de estructuras pyc puros, puede ser isotópicamente analyzed después del aislamiento (véase la Figura 1, los pasos 5 y 6) 49. Análisis isotópico-compuesto específico de PyC es de gran interés 50, ya que se puede utilizar, por ejemplo, para distinguir entre la biomasa precursor de caracteres en las regiones tropicales 51-52, para derivar la edad de materiales carbonizados 53-54 o rastrear PyC en Los estudios de ciclo C con un marcador isotópico 26,55-56. Más información de los PyC, así como la historia del método BPCA, desarrollo y aplicaciones en particular, se puede encontrar en Wiedemeier de 2014 57, desde donde se recopilaron parte de los párrafos y parte de la discusión anterior.

Protocol

1. Precauciones generales y Preparaciones

  1. Utilice sólo limpia, descalcificación (HCl al 10% bañera) y manufacturas de vidrio quemado (500 ° C durante 5 horas), herramientas limpiado a fondo y ultrapura, cromatografía líquida de alta presión (HPLC) de agua y disolventes de grado durante todo el procedimiento.
  2. Liofilizar y homogeneizar las muestras con un molino de bolas libre de carbono 58 y determinar su contenido de carbono orgánico total (COT) por análisis elemental 59-60.
    Nota: Los requisitos de pureza de los productos químicos y equipos de laboratorio son especialmente altos para el análisis específico del compuesto 14C de BPCAs. Incluyen evaluaciones en blanco 49 y 61 pruebas de golpe para vigilar las posibles fuentes de contaminación de la muestra.

2. HNO 3 Digestión

  1. Pesar liofilizado y muestras homogeneizadas (cf. 1.2.) En tubos de digestión de cuarzo y la cubierta contra el polvo con papel de aluminio.
    1. Para PyC quantificatien la caracterización y efectos, utilizar muestras que contienen> 1 mg TOC 42. Por lo tanto, en el caso de los suelos y los sedimentos, el uso ca. 200-400 mg y en el caso de muestras orgánicas ricos, tales como carbones vegetales puros, uso ca. 10 a 20 mg por digestión tubo.
    2. Para su posterior análisis específico del compuesto isotópica de PyC (13 C y 14 C), asegúrese de que la muestra contiene suficiente BPCA-C para cumplir con los límites de detección del espectrómetro de masas de relaciones isotópicas en particular, que se utilizarán después del paso 6. Si hay sin información a priori sobre la cantidad de PyC una muestra disponible (por ejemplo, a partir de mediciones anteriores), cuantificar su contenido primera PyC (pasos 1 - 5) y preparar la muestra más adelante si los rendimientos BPCA-C son demasiado bajos para el análisis isotópico.
      Nota: Incluir muestras de blanco y con referencia conocida PyC y 13 C y 14 C contenido (por ejemplo, a partir de los materiales de referencia "carbono negro", los resultados sí cf.cción). Esto permitirá que para comprobar la reproducibilidad de la cuantificación PyC y permitir cálculos de corrección en blanco de las mediciones isotópicas específicas del compuesto después de análisis.
  2. Añadir 2 ml de 65% HNO3 en los tubos de digestión, utilice un mezclador de vórtice para ayudar a la humectación de la muestra y luego insertar los tubos de digestión en la cámara de presión. Cierre las cámaras de presión de acuerdo con el manual de 62 y ponerlos en un horno precalentado a 170 ° C durante 8 horas.
    PRECAUCIÓN: Después de la digestión, las cámaras permiten enfriar el interior del horno y sólo se abren bajo la campana de humos después de que llegaron a temperatura ambiente porque los gases nocivos pueden escapar.
  3. Filtrar las muestras con agua en matraces volumétricos usando filtros de fibra de vidrio desechable (<0.7 micras), por ejemplo en jeringas de vidrio, y ajustar el volumen a 25 ml. Se necesita la dilución para detener la digestión.
    Nota: Los 25 ml de soluciones que contienen el BPCAs se pueden almacenar enel refrigerador por hasta 2 meses antes de su procesamiento ulterior. La digestión puede, en principio, también llevarse a cabo utilizando otros instrumentos, por ejemplo, con un sistema de microondas a presión 16. En ese caso, las pruebas deben procesarse con materiales de referencia para comprobar la reproducibilidad y recuperaciones BPCA método (véase la sección de resultados representativos).

3. La eliminación de cationes

  1. Para cada muestra, preparar dos columnas de vidrio (altura 400 mm, 15 mm de diámetro) con 11 g de resina de intercambio catiónico por columna. Condicionar la resina dentro de las columnas de forma consecutiva aclarándolo con: 2 volúmenes de columna de agua, 1 volumen de columna de NaOH 2 M, 2 volúmenes de columna de agua de pH de neutralización, 1 volumen de columna de HCl 2 M, y, finalmente, 2 volúmenes de columna de agua .
  2. Compruebe que la conductividad del agua, que se enjuagó a través de la resina después de su acondicionado. La resina es considerada como acondicionada adecuadamente cuando la conductividad es inferior a 2 microsiemens por centímetro
  3. Ponga una media de la muestra (es decir, 12,5 ml, cf. paso 2.3) en cada columna, lávense secuencialmente 5 veces con 10 ml de agua y se seca por congelación la solución acuosa después. La muestra es estable después de la liofilización y se puede almacenar hasta una semana antes del procesamiento adicional si se mantiene seco en un lugar oscuro y fresco.
    Nota: El uso de nitrógeno líquido para congelar las muestras ( 'Snap congelación'), ya que evita la congelación de HNO 3, lo cual puede resultar en un charco de solución fuerte de ácido no congelar. Asegúrese de que el liofilizador es una prueba de ácido para un buen grado y la prueba de una posible contaminación por los gases de la bomba de vacío si se pretende un análisis específico del compuesto 14C de BPCAs.

4. La eliminación de compuestos apolares

  1. Acondicionar las cartuchos de extracción en fase sólida C18 de acuerdo al manual de instrucciones del fabricante, es decir, consecutivamente enjuagarlos con 2,5 ml de metanol, 2,5 ml de agua unand finalmente con 2,5 ml de metanol / agua (1: 1 v / v).
  2. Se vuelve a disolver el residuo liofilizado en 3 ml de metanol / agua (1: 1 v / v). Eluir cada medio de la misma (1,5 ml) sobre un cartucho de extracción en fase sólida C18 separado en 2,5 ml tubos de ensayo. Enjuagar los cartuchos con otro 1 ml de metanol / agua (1: 1 v / v).
  3. Secar los tubos de ensayo con la solución de muestra, por ejemplo, utilizando un concentrador de vacío, se calentó a 45 ° C y con un vacío de aproximadamente 50 mbar. Otros medios de evaporación también se pueden utilizar, por ejemplo un sistema de soplado hacia abajo con N 2 gas como en el paso 6.
  4. Se vuelve a disolver el residuo en el tubo de ensayo con 1 ml de agua. la disolución de apoyo con vórtex y traslado a 1,5 ml viales de muestreador automático.
    Nota: Las muestras se pueden almacenar en el refrigerador por hasta 3 meses en esta etapa 42.

5. Cromatografía

  1. Preparar un disolvente mezclando ácido ortofosfórico 20 ml de 85% con 980 ml de agua y filtrar los sOlution a través de un filtro de fibra de vidrio desechable usando vacío. No exponga a la luz solar Un solvente y usarla dentro de las 24 horas con el fin de evitar el crecimiento de algas. Utilice acetonitrilo puro de calidad HPLC como disolvente B.
  2. Preparar soluciones estándar de disponible comercialmente BPCAs (hemimelítico, trimelítico, piromelítico, ácido pentacarboxílico y melítico) para producir una serie de concentración estándar externo (por ejemplo, 6 viales que contienen 5, 20, 60, 100, 150 y 250 g de cada uno BPCA mezclaron conjuntamente en 1 ml de agua, respectivamente).
  3. Llevar a cabo la cromatografía utilizando la configuración en la Tabla 1 y la Tabla 2 y cuantificar el contenido BPCA mediante la comparación de las respectivas áreas de los picos BPCA a las mediciones de la serie estándar externo 63.
  4. Expresar los resultados de cantidad PyC en BPCA-C / peso seco de la muestra [g / kg] o BPCA-C / TOC [%]. Por otra parte, las características cualitativas de la PyC en las muestras se pueden describir utilizando proporciones de individual BPCAs, por ejemplo, la proporción de B6CA (B6CA / BPCA [%]) indica el grado de condensación aromático de la PyC 44.

6. oxidación húmeda de Purified BPCAs para la posterior 13 C y 14 C Análisis

  1. Después de la etapa 5.3., Recoger los BPCAs individuales en cantidad suficiente (por ejemplo,> 30 mg BPCA-C de espectrómetros de masas de acelerador actuales 49,64) utilizando un colector de fracciones conectado a la HPLC 49 y luego eliminar los disolventes soplando hacia abajo con las fracciones una suave corriente de N2 mientras se calienta a 70 ° C. Sólo pequeñas cantidades de ácido fosfórico líquido, incluyendo el BPCAs, permanecerán en el vial.
  2. Preparar el reactivo oxidante mediante la disolución de 2 g de Na 2 S 2 O 8 en 50 ml de agua, recién preparadas dentro de las 24 horas de uso.
    Nota: Se recristaliza el persulfato de sodio dos veces para mejorar su pureza disolviendo completamente varios gramosen agua caliente y luego recogiendo el sólido después de que el agua se haya enfriado 65-66.
  3. Se vuelve a disolver el residuo soplado hacia abajo (paso 6,1) con 4 ml de agua y transferencia de la muestra a 12 ml vial de borosilicato estanca a los gases. Añadir 1 ml de reactivo oxidante y cerrar con tapa estándar que contiene un diafragma de caucho de butilo.
  4. Purgar el vial hermético al gas, incluyendo la solución acuosa con él durante 8 min para eliminar CO 2 del vial y la solución 66.
  5. Oxidar las muestras en los viales impermeables a los gases por calentamiento a 100 ° C durante 60 min.
  6. Directamente analizar el CO 2 a partir de la oxidación de los espectrómetros de masas-relación isotópica de 13 contenido de C 65-66 y en los espectrómetros de masas aceleradas para el contenido de 14C 67-68.
    Nota: Las muestras oxidadas se pueden almacenar durante al menos una semana antes de 66 13 C y / o 14 análisis C.

Representative Results

Recomendamos probar el método de puesta a punto mediante la medición de un conjunto de materiales PYC bien descritos ( "materiales de referencia de carbono negro") que han sido ampliamente utilizados para diversos desarrollos del método y las comparaciones en la literatura 44,48,69-77. La información sobre los materiales de referencia está disponible en la Universidad de Zurich (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials).

El procedimiento descrito permite la separación de línea de base de todos los compuestos diana BPCA por HPLC. Los cromatogramas de chernozem '' los materiales de referencia (suelo limoso con un contenido significativo PyC) y la carbonilla hierba (hecho de Oryza sativa) se muestran en la Figura 2. Mediante el ajuste de los parámetros de cromatografía en las Tablas 1 y 2 (por ejemplo, temperatura cromatografía,pH de disolvente A o el caudal, etc.), la separación puede ser modificado adicionalmente para las necesidades específicas 42,63.

El análisis cuantitativo de los cromatogramas de los materiales de referencia 'con estándares externos (paso 5.3.) Debe ceder los valores PYC representados en la figura 3. Tenga en cuenta que los cambios leves en el procedimiento (por ejemplo, la omisión de la etapa 3 o 4 en casos específicos), puede dar lugar a valores más altos PYC. En general, las recuperaciones se deben revisar las normas BPCA puros: materiales de referencia con púas pueden ayudar a detectar pérdidas desproporcionadas en los pasos 3 y 4, y proporcionar información sobre el rendimiento de cromatografía en el paso 5 42,63.

La Tabla 3 muestra los valores de 13 C y 14 C que se obtienen cuando se purifica BPCAs de materiales de referencia se analizan para su contenido isotópico de carbono después del paso 6. Pararesultados fiables, es imprescindible para recoger cantidades suficientes de BPCA-C (por ejemplo,> 30 mg BPCA-C de espectrómetros de masas de acelerador actuales, véase Figura 4) y tomar todas las medidas posibles para minimizar la contaminación de la muestra por extraños C 49 .

Además de comprobar el método de la configuración con los materiales de referencia como se describe anteriormente, es altamente recomendable para preparar y medir las muestras de repeticiones, tanto para PyC cuantificación (etapa 5) y posterior-compuesto específico 13 C y 14 C análisis de BPCAs (paso 6 ).

Figura 1
Figura 1:. El procedimiento de análisis BPCA En el paso 2 del protocolo, las estructuras condensados ​​aromáticos policíclicos PYC se digieren, la producción de los diferentes BPCAs, que son then limpia adicionalmente (pasos 3 y 4) y cromatográficamente analizó y se separa (paso 5). Después de la oxidación húmeda (paso 6), los BPCAs purificadas son susceptibles de análisis específico del compuesto isotópico (13 C y 14 C) en espectrómetros de masas de relaciones isotópicas-. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2:. Los cromatogramas de separación BPCA registradas pertenecen a los "chernozem" materiales de referencia de carbono negro (a), y "char hierba" (b). la separación de la línea de base se logra para todos los compuestos diana BPCA (B6CA; B5CA; 1,2,4,5- 1,2,3,5-, 1,2,3,4-B4CA;. 1,2,4, 1,2,3-B3CA) 42. En la formación de los materiales de referencia de carbono negro está disponible en la Universidad de Zurich (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials). Esta cifra se modificó a partir Wiedemeier et al. 2013 42 y se reproduce con permiso de Elsevier. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figura 3
Figura 3:. Repetirse las mediciones PYC de diferente negro de carbón Materiales de Referencia Las barras de error de las réplicas de laboratorio son más pequeños que el tamaño del símbolo y el coeficiente de variación promedio de 5% (mínimo: 1%, máx: 10%). Esta cifra se modificó a partir Wiedemeier et al. 2013 42 y se reimprime con permiso de Elsevier.objetivo "https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig3large.jpg" = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4
Figura 4: El radiocarbono (14 C) Los valores para B5CA y B6CA Aislado de una moderna y una Char Fossil El error dado se compone de correcciones sobre el acelerador instrumentales fondo espectrómetro de masas y de la pieza en bruto para la oxidación húmeda.. La línea gris continua representa una línea idealizada de la mezcla de lo real valor de F 14 C de la muestra respectiva y la contaminación externa medio determinado. Esta cifra se modificó a partir Gierga et al. 2014 49 y se reproduce con permiso de Elsevier. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de THes figura.

fase móvil A 20 ml de orto ácido fosfórico (85%) en 980 ml de agua ultrapura
fase móvil B acetonitrilo
columna C18 de fase inversa (cf. lista de materiales para más detalles)
temperatura de la columna 15 ° C
tasa de flujo 0,4 ml min -1
identificación tiempo de retención, la absorción UV a 216 nm
cuantificación estándares externos de BPCAs
presión ca. 120 bar

Tabla 1: Configuración de la cromatografía.

hora fase móvil B
[Min] [% En volumen]
0 0,5
5 0,5
25.9 30
26 95
28 95
28.1 0,5
30 0,5

Tabla 2: Mezcla de gradiente de Fases móviles.

una
Char mayor BPCA
δ 13 C [‰ vs VPDB]
carbón de leña de castaño -27,4 una -27.7 ± 0,8
Char maíz -12.9 ± 0,4 -13.0 ± 0,4
F 14 C [%]
carbón de leña moderna 1.142 b ± 0,004 b 1.13 ± 0,013
carbón fósil 0.003 b ± 0,001 b 0,014 ± 0,001

Tabla 3:. Los valores isotópicos de carbono (δ 13 C y F 14 C) de materiales de referencia y Char compuesto específico análisis isotópico de los BPCAs Correspondiente Los valores representan BPCA B6CA y B5CA que fueron recogidos de forma simultánea en el paso 5. Sin embarer, análisis isotópico de BPCAs individuales se puede conseguir de forma análoga al BPCAs se recogen por separado. De datos char aparente es de Yarnes et al. (2011) 73 para el carbón de leña de castaño (a) y desde Gierga et al. (2014) 49 para el fósil y la carbonilla moderna (b). Los errores de las mediciones δ 13 C son los errores estándar de los triplicados mientras que los errores de las mediciones F 14 C (char mayor: ETH-50456, ETH-50458; BPCA: ETH-62324, ETH-62335) se derivan de la propagación de errores 64.

Discussion

El método BPCA tiene varias ventajas importantes en comparación con otros métodos disponibles pyc 78-79: i) se detecta PyC en un amplio intervalo de la serie continua de combustión, es decir, que es sensible a carbonizado ligeramente la biomasa, así como caracteres de alta temperatura y el hollín 42 , 70, ii) se puede caracterizar de forma simultánea 16,44,80-81, cuantificar y 20,42 isotópicamente analizar PyC 49-50,66,73,82-83, iii) es aplicable a una gama muy amplia de muestras ambientales materiales de 42,70, y iv) su metodología ha sido revisado intensamente y se podría poner en un marco coherente con las evaluaciones de otros métodos PYC 44,47,70,84-85. Por todas estas razones, el enfoque BPCA es sin duda el método más versátil PyC disponible hasta la fecha, cuyos supuestos subyacentes son bien limitados y se han probado de forma continua contra otros métodos.

El protocolo anterior consolida los StrenGTHs de métodos anteriores BPCA en un único procedimiento, es altamente reproducible, fácil de emplear y se pueden ampliar y modificar para requisitos específicos. Por ejemplo, cuando la cromatografía se lleva a cabo con un gradiente de pH en lugar de un disolvente orgánico, la proporción de isótopos-monitoreo en línea de BPCAs es posible 42, obviando la necesidad de la etapa de oxidación húmeda. Del mismo modo, la eliminación de los cationes y / o compuestos apolares (pasos 3 y 4) se puede omitir cuando se sabe que las muestras particulares no contienen tales compuestos (por ejemplo, en algunos casos de caracteres producidas en el laboratorio).

Al igual que todos los métodos de PyC, el procedimiento BPCA tiene algunas limitaciones, también. En este sentido, es importante destacar que el enfoque de BPCA subestima inherentemente cantidad total PyC en las muestras: el método destruye gran parte de las estructuras policíclicos pyc con el fin de extraer sus bloques de construcción BPCA, por tanto, no cuantitativamente la recuperación de todos los PyC en la forma de BPCAs20,86. Los factores de conversión se han propuesto en el pasado para traducir rendimientos BPCA en el contenido total de PYC. Sin embargo, la búsqueda de un factor de conversión correcto es prácticamente imposible debido al grado de condensación heterogénea aromático en la mayoría de los caracteres 41,48,80,86. En muchos casos, las cantidades pyc de las muestras se comparan con relación a otra 42,81,87-88. Entonces le sugerimos no utilizar ningún factor de conversión y simplemente informar de los datos BPCA ", medida" 48. En casos particulares, cuando se toman los rendimientos BPCA para estimar cantidades absolutas PYC 24,89-90, el factor de conversión publicado originalmente el 20 de 2,27 parece apropiado, ya que convierte la BPCA produce en estimaciones conservadoras de contenidos PYC 86.

Otra dificultad con los métodos de pyc es que son potencialmente sensibles a la interferencia, materiales y / o que PyC se produce durante el propio análisis, lo que lleva a una sobreestimación de la no-pycel contenido real PyC en muestras de 70. El enfoque BPCA es muy robusto frente a tales materiales de interferencia 70, no se produce ningún PyC por sí mismo 16,70,86 y es de naturaleza conservadora (cf. párrafo anterior). Incluso grafito, un material químicamente muy similar a PyC pero de origen petrogénico, no interfiere con las mediciones de BPCA (resultados no publicados Schneider, MPW. Zurich, (2013)). Hasta ahora, las interferencias-pyc no sólo se conoce para el método de BPCA algunas condensada, pigmentos aromáticos de hongos 91, que deben ser cuantitativamente insignificante para la gran mayoría de los estudios 86. El método BPCA con su simultánea cualitativa, cuantitativa y 13 C y 14 C información isotópica es, pues, una excelente herramienta para la investigación de los PyC en diversas disciplinas.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ball mill Retsch N/A ball mill with carbon-free grinding jars and balls (Retsch MM 200 with agate grinding jars and balls) 
combustion oven Nabertherm N/A combustion oven/muffle furnace with a temperature of 500 °C (Nabertherm L40/11 or similar)
pressure bombs with PTFE pressure chambers,
quartz digestion tubes with quartz lids		 Seif Aufschlusstechnik, Unterschleissheim, Germany N/A Helma U. Rudolf Seif Aufschlusstechnik
Fastlingerring 67
85716 Unterschleissheim
Germany
Tel: (+49) 89 3108181
vortex mixer common lab supply N/A
oven  Thermo Scientific 50051010 drying oven with constant temperature (Thermo Scientific Heraeus or similar)
vacuum manifold system
with PTFE connectors		 Machery Nagel Chromabond
730151
730106		 ftp://ftp.mn-net.com/english/Instruction_leaflets/Chromatography/SPE/CHROMABOND_VK_DE_EN.pdf
reusable glass syringes with disposable glass fibre filters Machery Nagel  730172
730192		 http://www.mn-net.com/SPEStart/SPEaccessories/EmptySPEcolumns/tabid/4285/language/en-US/Default.aspx
25 ml volumetric glass flasks common lab supply N/A In contrast to all other glassware, do not combust to ensure volumetric accuracy. Instead, clean in acid bath, with ultrasound and with ultrapure water.
chromatographic glass columns with frit and PTFE stopcock and glass wool custom made N/A dimensions of glass columns:
ca. 40 cm long, ca. 1.5 cm in diameter
cation exchange resin Sigma Aldrich 217514 Dowex 50 WX8 400
conductivity meter WTW 300243 LF 320 Set
100 ml conical flasks for freeze drier common lab supply  N/A
liquid nitrogen common lab equipment N/A for snap-freezing the aequous solution after removal of cations
freeze dryer Christ N/A Alpha 2 - 4 LD plus
C18 solid phase extraction cartridges Supelco 52603-U http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/supelco/52603u?lang=de&region=CH
2.5 ml glass test tubes Agilent Technologies 5022-6534 http://www.chem.agilent.com/store/en_US/Prod-5022-6534/5022-6534?navAction=push&navCount=0
concentrator  Eppendorf 5305000.100
1.5 ml HPLC autosampler vials depending on HPLC N/A
6 ml fraction collector vials depending on HPLC N/A
high purity N2 gas common lab equipment N/A
12 ml borosilicate gas tight vials Labco 538W http://www.labco.co.uk/europe/gas.htm#doublewad12ml
needles B Braun 4665643 http://www.bbraun.ch/cps/rde/xchg/cw-bbraun-de-ch/hs.xsl/products.html?prid=PRID00000510
high purity He gas common lab equipment N/A
HNO3 (65%) p.a. Sigma Aldrich 84378 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/84378?lang=de&region=CH
2 M HCl Sigma Aldrich 258148 mix with ultrapure water to achieve 2 M solution
2 M NaOH Sigma Aldrich 71691 mix with ultrapure water to achieve 2 M solution
methanol Sigma Aldrich 34860 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34860?lang=de&region=CH
water Milli-Q Z00QSV0WW Type 1 grade, optimized for low carbon
orthophosphoric acid Sigma Aldrich 79606 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/79606?lang=de&region=CH
acetonitrile Sigma Aldrich 34851 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34851?lang=de&region=CH
C18 reversed phase column Agilent Technologies 685975-902 Agilent Poroshell 120 SB-C18 (4.6 x 100 mm)
Na2S2O8, sodium persulfate Sigma Aldrich 71890 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/71890?lang=de&region=CH
BPCA standards
trimellitic acid Sigma Aldrich 92119 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/92119?lang=de&region=CH
hemimellitic acid Sigma Aldrich 51520 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/51520?lang=de&region=CH
pyromellitic acid Sigma Aldrich 83181 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?
term=83181&interface=All&
N=0&mode=match%20partialmax&
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benzenepentacarboxylic acid Sigma Aldrich S437107 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/s437107?lang=de&region=CH
mellitic acid Sigma Aldrich M2705 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/m2705?lang=de&region=CH
oxidation standards
phtalic acid Sigma-Aldrich 80010 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/80010?lang=de&region=CH
sucrose Sigma-Aldrich S7903 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s7903?lang=de&region=CH
black carbon reference materials University of Zurich N/A http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials

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References

  1. Shafizadeh, F. Introduction to pyrolysis of biomass. Journal J. Anal. Appl. Pyrolysis. 3 (4), 283-305 (1982).
  2. Simoneit, B. R. T. Organic matter of the trophosphere - III. Characterization and sources of petroleum and pyrogenic residues in aerosols over the western United States. Atmos. Environ. 18 (1), 51-67 (1984).
  3. Goldberg, E. D. Black carbon in the environment. , Wiley. (1985).
  4. Preston, C. M., Schmidt, M. W. I. Black (pyrogenic) carbon: a synthesis of current knowledge and uncertainties with special consideration of boreal regions. Biogeosciences. 3 (4), 397-420 (2006).
  5. Schmidt, M. W. I., Noack, A. G. Black carbon in soils and sediments: Analysis, distribution, implications, and current challenges. Global Global Biogeochem. Cycles. 14 (3), 777-793 (2000).
  6. Scott, A. C., Bowman, D. M. J. S., Bond, W. J., Pyne, S. J., Alexander, M. E. Fire on Earth: An Introduction. , Wiley. (2014).
  7. Tinner, W., Hubschmid, P., Wehrli, M., Ammann, B., Conedera, M. Long-term forest fire ecology and dynamics in southern Switzerland. J. Ecol. 87 (2), 273-289 (1999).
  8. Forbes, M. S., Raison, R. J., Skjemstad, J. O. Formation, transformation and transport of black carbon (charcoal) in terrestrial and aquatic ecosystems. Sci. Total Environ. 370 (1), 190-206 (2006).
  9. Bowman, D. M. J. S., et al. Fire in the Earth System. Science. 324 (5926), 481-484 (2009).
  10. Krawchuk, M. A., Moritz, M. A., Parisien, M. A., Van Dorn, J., Hayhoe, K. Global pyrogeography: The current and future distribution of wildfire. PLoS ONE. 4 (4), (2009).
  11. Bond, T. C., et al. A technology-based global inventory of black and organic carbon emissions from combustion. J. Geophys. Res.: Atmos. 109 (14), (2004).
  12. Cao, G., Zhang, X., Zheng, F. Inventory of black carbon and organic carbon emissions from China. Atmos. Environ. 40 (34), 6516-6527 (2006).
  13. Bond, T. C., et al. Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment. J. Geophys. Res.: Atmos. 118 (11), 5380-5552 (2013).
  14. Ramanathan, V., Carmichael, G. Global and regional climate changes due to black carbon. Nat. Geosci. 1 (4), 221-227 (2008).
  15. Dittmar, T., Koch, B. P. Thermogenic organic matter dissolved in the abyssal ocean. Mar. Chem. 102 (3-4), 208-217 (2006).
  16. Dittmar, T. The molecular level determination of black carbon in marine dissolved organic matter. Org. Geochem. 39 (4), 396-407 (2008).
  17. Ziolkowski, L., Druffel, E. Aged black carbon identified in marine dissolved organic carbon. Geophys. Res. Lett. 37 (16), L16601 (2010).
  18. McConnell, J. R., et al. 20th-Century Industrial Black Carbon Emissions Altered Arctic Climate Forcing. Science. 317 (5843), 1381-1384 (2007).
  19. Ming, J., et al. Black carbon record based on a shallow Himalayan ice core and its climatic implications. Atmos. Chem. Phys. 8 (5), 1343-1352 (2008).
  20. Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., Zech, W. Black carbon in soils: the use of benzenecarboxylic acids as specific markers. Org. Geochem. 29 (4), 811-819 (1998).
  21. Knicker, H. Pyrogenic organic matter in soil: Its origin and occurrence, its chemistry and survival in soil environments. Quat. Int. 243 (2), 251-263 (2011).
  22. Masiello, C. A., Druffel, E. R. M. Black carbon in deep-sea sediments. Science. 280 (5371), 1911 (1998).
  23. Gustafsson, Ö, et al. Evaluation of a protocol for the quantification of black carbon in sediments. Global Biogeochem. Cycles. 15 (4), 881-890 (2001).
  24. Sánchez-Garcìa, L., de Andrés, J. R., Gélinas, Y., Schmidt, M. W. I., Louchouarn, P. Different pools of black carbon in sediments from the Gulf of Cádiz (SW Spain): Method comparison and spatial distribution. Mar. Chem. 151, 13-22 (2013).
  25. Marschner, B., et al. How relevant is recalcitrance for the stabilization of organic matter in soils? J. Plant Nutr. Soil Sci. 171 (1), 91-110 (2008).
  26. Kuzyakov, Y., Subbotina, I., Chen, H., Bogomolova, I., Xu, X. Black carbon decomposition and incorporation into soil microbial biomass estimated by 14C labeling. Soil Biol. Biochem. 41 (2), 210-219 (2009).
  27. Schmidt, M. W. I., et al. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property. Nature. 478 (7367), 49-56 (2011).
  28. Singh, N., Abiven, S., Torn, M. S. Fire-derived organic carbon in soil turns over on a centennial scale. Biogeosciences. 9 (8), 2847-2857 (2012).
  29. Santos, F., Torn, M. S., Bird, J. A. Biological degradation of pyrogenic organic matter in temperate forest soils. Soil Biol. Biochem. 51, 115-124 (2012).
  30. Kuzyakov, Y., Bogomolova, I., Glaser, B. Biochar stability in soil: Decomposition during eight years and transformation as assessed by compound-specific 14C analysis. Soil Biol. Biochem. 70, 229-236 (2014).
  31. Kuhlbusch, T. A. J. Black Carbon and the Carbon Cycle. Science. 280 (5371), 1903-1904 (1998).
  32. Liang, B., et al. Stability of biomass-derived black carbon in soils. Geochim. Cosmochim. Acta. 72 (24), 6069-6078 (2008).
  33. Beesley, L., et al. A review of biochars' potential role in the remediation, revegetation and restoration of contaminated soils. Environ. Pollut. 159 (12), 3269-3282 (2011).
  34. Biederman, L. A., Harpole, W. S. Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis. GCB Bioenergy. 5 (2), 202-214 (2013).
  35. Glaser, B., Birk, J. J. State of the scientific knowledge on properties and genesis of Anthropogenic Dark Earths in Central Amazonia (terra preta de ìndio). Geochim. Cosmochim. Acta. 82, 39-51 (2012).
  36. Lehmann, J., Joseph, S. Biochar for Environemental Management: Science and Technology. , Earthscan. (2009).
  37. Marris, E. Putting the carbon back: Black is the new green. Nature. 442 (7103), 624-626 (2006).
  38. Flannigan, M., et al. Global wildland fire season severity in the 21st century. For. Ecol. Manage. 294, 54-61 (2013).
  39. Kelly, R., et al. Recent burning of boreal forests exceeds fire regime limits of the past 10,000 years. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110 (32), 13055-13060 (2013).
  40. Hoet, P. H. M., Brüske-Hohlfeld, I., Salata, O. V. Nanoparticles - Known and unknown health risks. J. Nanobiotechnol. 2, (2004).
  41. Ziolkowski, L. A., Druffel, E. R. M. The feasibility of isolation and detection of fullerenes and carbon nanotubes using the benzene polycarboxylic acid method. Mar. Pollut. Bull. 59 (4-7), 213-218 (2009).
  42. Wiedemeier, D. B., Hilf, M. D., Smittenberg, R. H., Haberle, S. G., Schmidt, M. W. I. Improved assessment of pyrogenic carbon quantity and quality in environmental samples by high-performance liquid chromatography. J. Chromatogr. A. 1304, 246-250 (2013).
  43. Keiluweit, M., Nico, P. S., Johnson, M. G., Kleber, M. Dynamic molecular structure of plant biomass-derived black carbon (biochar). Environ. Sci. Technol. 44 (4), 1247-1253 (2010).
  44. Wiedemeier, D. B., et al. Aromaticity and degree of aromatic condensation of char. Org. Geochem. 78, 135-143 (2015).
  45. Franklin, R. E. Crystallite growth in graphitizing and non-graphitizing carbons. Proc. R. Soc. London, Ser. A. 209 (1097), 196-218 (1951).
  46. Masiello, C. A. New directions in black carbon organic geochemistry. Mar. Chem. 92 (1-4), 201-213 (2004).
  47. McBeath, A., Smernik, R., Plant, E. Determination of the aromaticity and the degree of aromatic condensation of a thermosequence of wood charcoal using NMR. Org. Geochem. 42 (10), 1194-1202 (2011).
  48. Schneider, M. P. W., Smittenberg, R., Dittmar, T., Schmidt, M. W. I. Comparison of gas with liquid chromatography for the determination of benzenepolycarboxylic acids as molecular tracers of black carbon. Org. Geochem. 42 (3), 275-282 (2011).
  49. Gierga, M., et al. Purification of fire-derived markers for µg scale isotope analysis (δ13C, Δ14C) using high-performance liquid chromatography (HPLC). Org. Geochem. 70, 1-9 (2014).
  50. Bird, M. I., Ascough, P. L. Isotopes in pyrogenic carbon: A review. Org. Geochem. 42 (12), 1529-1539 (2012).
  51. Roscoe, R., Buurman, P., Velthorst, E. J., Vasconcellos, C. A. Soil organic matter dynamics in density and particle size fractions as revealed by the 13C/12C isotopic ratio in a Cerrado's oxisol. Geoderma. 104 (3-4), 185-202 (2001).
  52. Wiedemeier, D. B., Bloesch, U., Hagedorn, F. Stable forest-savanna mosaic in north-western Tanzania: local-scale evidence from δ13C signatures and 14C ages of soil fractions. J. Biogeogr. 39 (2), 247-257 (2012).
  53. Pessenda, L. C. R., et al. The use of carbon isotopes (13C,14C) in soil to evaluate vegetation changes during the holocene in Central Brazil. Radiocarbon. 38 (2), 191-201 (1996).
  54. Bird, M. I., et al. Radiocarbon dating of "old" charcoal using a wet oxidation, stepped-combustion procedure. Radiocarbon. 41 (2), 127-140 (1999).
  55. Fang, Y., Singh, B., Singh, B. P., Krull, E. Biochar carbon stability in four contrasting soils. Eur. J. Soil Sci. 65 (1), 60-71 (2014).
  56. Maestrini, B., Herrmann, A. M., Nannipieri, P., Schmidt, M. W. I., Abiven, S. Ryegrass-derived pyrogenic organic matter changes organic carbon and nitrogen mineralization in a temperate forest soil. Soil Biol. Biochem. 69, 291-301 (2014).
  57. Wiedemeier, D. B. New insights into pyrogenic carbon by an improved benzene polycarboxylic acid molecular marker method. , University of Zurich. (2014).
  58. Perttila, M., Pedersen, B. Qualilty Assurance in Environmental Monitoring. , Wiley. (2007).
  59. Baldock, J., Smernik, R. Chemical composition and bioavailability of thermally altered Pinus resinosa (Red pine) wood. Org. Geochem. 33 (9), 1093-1109 (2002).
  60. Nelson, D. W., Sommers, L. E. Methods of Soil Analysis: Part 3, Chemical methods. SSSA Book Series. , (1996).
  61. Buchholz, B. A., Freeman, S. P. H. T., Haack, K. W., Vogel, J. S. Tips and traps in the 14C bio-AMS preparation laboratory. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 172 (1-4), 404-408 (2000).
  62. Schramel, P., Wolf, A., Seif, R., Klose, B. J. Eine neue Apparatur zur Druckveraschung von biologischem Material. Fresenius' Z. Anal. Chem. 302 (1), 62-64 (1980).
  63. Meyer, V. Practical High-Performance Liquid Chromatography. , Wiley. (2010).
  64. Shah, S. R., Pearson, A. Ultra-microscale (5-25 µg C) analysis of individual lipids by 14C AMS: Assessment and correction for sample processing blanks. Radiocarbon. 49 (1), 69-82 (2007).
  65. Lang, S. Q., Früh-Green, G. L., Bernasconi, S. M., Wacker, L. Isotopic (δ13C, Δ14C) analysis of organic acids in marine samples using wet chemical oxidation. Limnol. Oceanogr.: Methods. 11 (4), 161-175 (2013).
  66. Lang, S., Bernasconi, S., Früh-Green, G. Stable isotope analysis of organic carbon in small (µg C) samples and dissolved organic matter using a GasBench preparation device. Rapid Commun. Mass Spectrom. 26 (1), 9-16 (2012).
  67. Wacker, L., et al. Micadas: Routine and high-precision radiocarbon dating. Radiocarbon. 52 (2), 252-262 (2010).
  68. Wacker, L., et al. A versatile gas interface for routine radiocarbon analysis with a gas ion source. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 294, 315-319 (2013).
  69. Hammes, K., Smernik, R., Skjemstad, J., Herzog, A., Vogt, U. Synthesis and characterisation of laboratory-charred grass straw (Oryza saliva) and chestnut wood (Castanea sativa) as reference materials for black carbon quantification. Org. Geochem. 37 (11), 1629-1633 (2006).
  70. Hammes, K., et al. Comparison of quantification methods to measure fire-derived (black/elemental) carbon in soils and sediments using reference materials from soil, water, sediment and the atmosphere. Global Biogeochem. Cycles. 21 (3), GB3016 (2007).
  71. Meredith, W., et al. Assessment of hydropyrolysis as a method for the quantification of black carbon using standard reference materials. Geochim. Cosmochim. Acta. 97, 131-147 (2012).
  72. Kaal, J., Schneider, M. P. W., Schmidt, M. W. I. Rapid molecular screening of black carbon (biochar) thermosequences obtained from chestnut wood and rice straw: A pyrolysis-GC/MS study. Biomass Bioenergy. 45, 115-129 (2012).
  73. Yarnes, C., et al. Stable isotopic analysis of pyrogenic organic matter in soils by liquid chromatography-isotope-ratio mass spectrometry of benzene polycarboxylic acids. Rapid Commun. Mass Spectrom. 25 (24), 3723-3731 (2011).
  74. Han, Y. M., et al. Evaluation of the thermal/optical reflectance method for discrimination between char- and soot-EC. Chemosphere. 69, 569-574 (2007).
  75. Leifeld, J. Thermal stability of black carbon characterised by oxidative differential scanning calorimetry. Org. Geochem. 38 (1), 112-127 (2007).
  76. Roth, P. J., et al. Differentiation of charcoal, soot and diagenetic carbon in soil: Method comparison and perspectives. Org. Geochem. 46, 66-75 (2012).
  77. Schmidt, M. W. I., Masiello, C. A., Skjemstad, J. O. Final recommendations for reference materials in black carbon analysis. Eos. 84 (52), (2003).
  78. Bird, M. Biochar for Environemental Management: Science and Technology. , Earthscan. (2009).
  79. Hammes, K., Abiven, S. Fire Phenomena and the Earth System. , Wiley. (2013).
  80. Schneider, M. P. W., Hilf, M., Vogt, U. F., Schmidt, M. W. I. The benzene polycarboxylic acid (BPCA) pattern of wood pyrolyzed between 200 °C and 1000 °C. Org. Geochem. 41 (10), 1082-1088 (2010).
  81. Schneider, M. P. W., et al. Toward a "molecular thermometer" to estimate the charring temperature of wildland charcoals derived from different biomass sources. Environ. Sci. Technol. 47 (20), 11490-11495 (2013).
  82. Ziolkowski, L. A., Druffel, E. R. M. Aged black carbon identified in marine dissolved organic carbon. Geophys. Res. Lett. 37 (16), (2010).
  83. Coppola, A. I., Ziolkowski, L. A., Masiello, C. A., Druffel, E. R. M. Aged black carbon in marine sediments and sinking particles. Geophys. Res. Lett. 41 (7), 2427-2433 (2014).
  84. Wurster, C. M., Lloyd, J., Goodrick, I., Saiz, G., Bird, M. I. Quantifying the abundance and stable isotope composition of pyrogenic carbon using hydrogen pyrolysis. Rapid Commun. Mass Spectrom. 26 (23), 2690-2696 (2012).
  85. Wiedemeier, D. B., Brodowski, S., Wiesenberg, G. L. B. Pyrogenic molecular markers: Linking PAH with BPCA analysis. Chemosphere. 119, 432-437 (2015).
  86. Brodowski, S., Rodionov, A., Haumaier, L., Glaser, B., Amelung, W. Revised black carbon assessment using benzene polycarboxylic acids. Org. Geochem. 36 (9), 1299-1310 (2005).
  87. Singh, N., et al. Transformation and stabilization of pyrogenic organic matter in a temperate forest field experiment. GCB. 20 (5), 1629-1642 (2014).
  88. Abiven, S., Hengartner, P., Schneider, M. P. W., Singh, N., Schmidt, M. W. I. Pyrogenic carbon soluble fraction is larger and more aromatic in aged charcoal than in fresh charcoal. Soil Biol. Biochem. 43 (7), 1615-1617 (2011).
  89. Lehndorff, E., et al. Industrial carbon input to arable soil since 1958. Org. Geochem. 80, 46-52 (2015).
  90. Lehndorff, E., Roth, P. J., Cao, Z. H., Amelung, W. Black carbon accrual during 2000 years of paddy-rice and non-paddy cropping in the Yangtze River Delta, China. GCB. 20 (6), 1968-1978 (2014).
  91. Glaser, B., Knorr, K. H. Isotopic evidence for condensed aromatics from non-pyrogenic sources in soils - implications for current methods for quantifying soil black carbon. Rapid Commun. Mass Spectrom. 22 (7), 935-942 (2008).

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