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METOOO DE EXTRACCION y PURIFICACION DE SUSTANCIAS HUMICAS CON VISTA AL ESTUDIO

FISICOQUIMICO y ESTRUCTURAL DE LAS MISMAS

Grupo de Sevilla

El mtodo de extraccin a emplear para un estudio es-tructural del Humus sera idealmente aquel que extrajera un elevado porcentaje del material hmico inalterado y libre de impurezas orgnicas e inorgnicas. Ambos requisitos son mu-tuamente exclusivos y explica la gran variedad de agentes ex-tractores ensayados. En todos los casos se ha observado el in-cumplimiento de las exigencias de eficacia e inalterabilidad inherentes a un buen ~xtractor, al tiem po que surge otro pro-blema tpico: la natraleza del agente extractor condiciona los rendimientos y parte de las propiedades fisico-qumicas de las distintas fracciones hmicas extrad~.

En este orden de cosas resulta aventurada cualquier recomendacin de un mtodo de extraccin definitivo para todos los suelos, pero Creemos que es necesario hacerla eligiendo. un tipo de Sl,lelo concreto con vistas a facilitar el trabajo en equipo o la comparacin de nuestros resultados.

El '~todo que proponemos, detallado al final, incluye unos criterios de purificacin mnimos (entendiendo por purificacin la eliminacin de compuestos orgnicos con estructura especfica y elementos inorgnicos que se coextraen con l3;s sustancias hmicas) pero ineludibles a la hora de realizar un estudio qu mico-estructural.

La presencia de compuestos inorgnicos pueden influir notablemente en determinadas propiedades fisico-qumicas y desvirtuar la interpretacin de muchos resultados. Baste citar la influencia en la determinacin del tamafo molecular de los cidos hmicos en solucin, en cuanto que los compuestos inorgnicos pueden actuar de puente de unin entre partcu-

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I~S;del efmas~aramiento de bandas en el espectro infrarrojo o e esp azamlento de seales de resonancia ma 't' clear 1 r l' , gne lca nu-

, e erecto cata 1t1CO en los estudios de degr da " , , l' fl ' a ClOn ter-

mlca, a ID uenCla en el grado de solubilidad et , c.

En cuanto a la eliminacin de impurezas orgnkas plantean un nmero de cuestiones en funcin de los mt d se a emplear. La discusin sobre la convenienc1'a o no dilo, os 1 h'dr'-' e ut lZar a 1 O,1S15 con CIH 6N para eliminar proteinas, polisacri-

dos, pohfenoles, etc., se aborda en la ponencia sob rizacin. re caracte-

El proceso de extraccin y purificacin seO'l1id t 1 b ' 1 0- o en nues-ro a oratOriO es e siguiente:

1) Secado de la muestra de suelo al arre y ell'm' , , al d lnaClOn ma-

nu e los restos visibles de races y plantas.

2) Tamizado de la muestra a 2 mm en seco,

3) Levigacin de la muestra en agua destilada y eli' , , di ' mmaClon me ante tamIZ de los residuos vegetales flotantes.

4) Centrifugacin a 3.000 rpm,

5) A~icin ~e la mezcla piro fosfato-sosa en relacin 1/10 baJO atmosfera de N2 y en recipiente de vidrI'o ( 1 d'

. . d 1" e uso e :e~dIplenh:es, e p afis:I1co revel la presencia de ftalatos en

aCl os umICOS y u vicos).

6) Precipitacin con cido sulfrico 2N y repos d 1 noche a 50 C. o urante a

7) Centrifugacin a 3.000 rpm.

8) Solubiliz~cin ~n la m~z~la y centrifugacin a 20.000 r~m. y 5 e a,fm de ehmmar residuos inorgnicos prin-cIpalmente arcillas. '

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9) Precipitacin con sulfrico y centrifugacin a 3.000 rpm.

10) Tratamiento con CIH:FH (1: 1) IN durante 24 horas y agitacin.

11) Centrifugacin a 3.000 rpm.

12) Dilisis frente a agua destilada hasta no aparicin de color ni cloruros.

13) Congelacin a-lOO C y descongelacin, lo cual concen-tra la muestra y permite la fcil eliminacin de una gran cantidad de agua.

14) Nueva congelacin y liofilizacin.

En nuestro laboratorio los cidos flvicos se extraen a partir de las soluciones madres, despus de precipitar los ci-dos hmicos siguiendo dos procesos: mtodo de Forsyth o adsorcin sobre Polyclar AT (polmero de polivinilpirroli-dona). En ambos casos se obtienen cidos flvicos de distinta naturaleza, en el primer mtodo (fraccin D de Forsyth) po-seen un mayor contenido en cenizas, casi el doble que con Polyclar, menor contenido en carbono, hidrgeno y oxgeno, menor contenido en fenoles y mayor en polisacridos. El Polyclar tiene el inconveniente de que si no se trabaja adecua-damente con l, se encuentran en los estudios estructurales fracciones solubles de vinilpirrolidona adsorbidas a los cidos flvicos.

Los cidos flvfcos obtenidos por ambos mtodos suelen ser difcilmente solubles en agua, por lo cual en la mayora de los casos slo se ha trabajado con las fracciones solubles en sta, despus de emplear los tratamientos citados.

En contados casos se han aislado cidos himatomelni-cos por trataniento e 'In etanol. Estos, segn reflejan los estu-dios estructurales, parecen ser fracciones de ligninas ms o

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me~os alter.adas y modificadas, plantendose la duda de si de-benan consIderarse como una fraccin hmica.

E~ :ntodo prop~esto, a~nque largo y tedioso, permite la ?b.tencIo? ~e fraCCIones humicas, ms concretamente de aCIdos humIcos, con un contenido en cenizas que en ningn caso suele sobr~pasar el 2 por ciento, por lo cual puede consi-derarse. como Ideal para los estudios estructurales de estas sustancIas.

F. Martn Martnez C. Siz ]imnez F.]. Gonzlez Vila

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DISCUSION

Dr. Siz Jimnez: Qu fm tiene usar el brax como agente extractor?

Dr. Gallardo Lancho: El Dr. Gonzlez Carcedo propuso en la Reunin de Salamanca este mtodo que segua en Nancy el Dr. Bruckert, quien haba observado al microscopio electrnico que cuando se extraa con pirofosfato haba rotura del complejo arcillo-frrico-hmico. Se propuso el brax que no rompa estos complejos y permita extraer la fraccin hmica libre.

Dr. Gutirrez Jerez: El Dr. Bruckert quera en principio usar la sosa, pero preftri el brax que permita su utili-zacin a pH 7.

Dr. Ortega Snchez: Cmo acta el brax?

Dr. Gallardo Lancho: Al usar el extractante a pH 7 slo hay desplazamiento de sodio, mientras que si se usa pirofosfato se alcaliniza excesivamente el medio.

Dr. Dorado Bernal: El mtodo no implica slo la utilizacin de brax, sin9 una escala de extractores. El brax acta como intercambiador, pero no como comple-jante, caso del pirofosfato.

Dr. Gonzlez Vila: Para el estudio del humus desde un punto de vista edafogentico es indudable que hay que utilizar una secuencia de extractantes. Segn los re-sultados presentados, el brax no parece conve-niente por cuanto su eficacia como agente extrac-tor es nula, siendo adems difcil separar la materia hmica del cido brico en la precipitacin. Si no hay resultados que avalen la conveniencia del brax, debera pasarse al estudio de otra secuencia de agentes extractores.

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Dr. Gutirrez Jerez: El empleo de esta secuencia puede dar luz sobre la gnesis de los suelos. Tambin la ex-traccin con solventes orgnicos puede mostrar di-ferencias entre distintos suelos.

Dr. Dorado Bernal: Habra que tomar nota de las dificultade del empleo del brax y reconsiderar su uso. En In ~ opinin el brax extrae un material semejante a la: sustancias hmicas, que precipita a pH cido, etc. que"'est muy polimerizado y al mismo tiempo es muy mvil.

Dr. Polo Snchez: En suelos cidos el brax extrae material poco polimerizado, mientras que en suelos calizos el material extrado est muy polimerzado.

Dr. Dorado Bernal: Est claro que se ha discutido y criticado . el mtodo del brax propuesto en Salamanca. Tal

vez no sea este el mtodo adecuado, pero es indu_ dable que una extraccin por etapas a distintos pB puede utilizarse para el fraccionamiento de la mate_ ria hmica.

Dra. Carballa~ ~ern~dez: Cr~o que ,no se debe generalizar y decidll' aplicar el mismo metodo de extraccin a to-dos los tipos de suelos. Cada tipo de humus exige un tratamiento diferente; asimismo, cada tipo de complejo exige un agente extractor diferente. As el mtodo de Duchaufour y Jacquin con separado: nes densimtricas, en general va bien para distin tos tipos de suelos y en especial para los que tienen Un complejo hmico-arcilloso bien formado; sin em-bargo, hemos visto que en suelos sobre rocas bsi-cas (anftbolitas), esta separacin densimtrica no es correcta, debido a que existen agregados muy esta. bIes habiendo sido necesario recurrir a los ul traso_ nidos.

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- Adems consideramos que el suelo enviado desde b l d i realmente es Salamanca no estuvo ien e eg o, s

un suelo policclico, ya que en este caso no s~ pue-de seguir la evolucin del humus en profund:d~d y si adems es anmooriforme, por las caractenstlcas especiales de este tipo de humus, pueden oblltenerse

I b' I l' un mu o un resultados erroneos. De 10 e egIrse modero

- El mtodo del brax precisamente surgi en Nancy como modificacin del mtodo general para el ~studio del humus y sobre todo de. los complejos organo-metlicos de un tipo determ~ado de suelo.

Dr Martn Martnez: Si el mtodo no va en dun ;uelo e. p~r-. ue en ste el humus se encuentra e arma Is:m-~ al de otro suelo en el que el m~odo vaya bIen,

es decir, que esto ya marca diferencIas.

D Carballas Fernndez: Insisto en que puede no se; aplica-r. ble el mismo mtodo a suelos distintos. ASI,.hemos

aplicado el mtodo de Duchaufour y ]acqum a un Una turbera y obtuvimos resultados anmoor y a f .

aberrantes debido posiblemente a neo ormaCIOnes; adems, el balance de C no sale.

d al" 1 b lan-Dr. siz ]imnez: No entiendo como no pue e s Ir e a ce de C.

Dra. Carballas Fem-?dez: Sale un valor por exceso.

Dr. Siz ]imnz: Debe ser por errores analticos.

Dr. Gallardo Lancho: Existen por un lado errores de mtodos por otro cuando la muestra de suelo.se almacena ~or algn tiempo, los valores de C se u:crement~n

debido a procesos metablicos de los mlcroorgarus-mas.

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Dr. Martn Martnez: Creo que el error principal est en el mtodo de la determinacin de C como se ha visto en los datos aqu expuestos.

Dra. Carballas Fernndez: Yo me refiero al C de los extrac-tos. Calvet compar el mtodo del dicromato con el Carmograph y los resultados obtenidos concor-daban.

Dr. Gallardo Lancho: Volviendo al tema del brax, el mtodo depende del objetivo, para un estudio qumico_ tcnico del humus el mtodo propuesto no es el ms aconsejable.

Dr. Martn Martnez: En mi opinin, en el caso estrictamente pedolgico el estudio estructural de las sustancias hmicas no tiene mucho inters.

Dr. Gallardo Lancho: En los procesos que ocurren en el suelo el conocimiento de la estructura es fundamental. El estudio de los compuestos hidrosolubles y el eleva-do poder quelatante de algunas sustancias hmicas y prehmicas es importante en un perfil.

Dr. Gaviln Rodrguez: Yo creo que no se necesita el conoci-miento de la estructura para el estudio de la movili-dad; no es lo mismo estructura que comportamien_ to fisico-qumico.

Dr. Gallardo Lancho: Estoy de acuerdo que estructura es di-ferente a comportamiento fisico-qu mico , pero no hay duda que la primera condiciona fuertemente 10 segundo.

Dr. Velasco de Pedro: Para el estudio de los suelos espaoles no se ha tenido en cuenta hasta ahora el humus, sin embargo desde hace varios aos se est imponiendo el crirr';': ecolgico de Duchaufour. En su manual

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de Edafologa utiliza el humus como criterio de clasificacin de grupos de suelos. Hay que plantear-se si la materia orgnica tiene algo que decir en la clasificacin de los suelos espaoles. Otro de los aspectos a tener en cuenta es que el Ministerio de Agricultura tiene un grupo de anlisis para dictar normas sobre los ndices indispensables para materiales orgnicos que se aaden al suelo. Creo que nosostros podramos dar o proponer normas que quizs ellos podran tener en cuenta.

Dra. Carballas Fernndez: Yo propondra en este tema de la extraccin llegar a soluciones del siguiente tipo: en suelos con humus moder o mull se puede aplicar el mtodo propuesto, en caso de la presencia de Ca habra que hacer algunos pretratamientos, etc. Es necesario llegar a conclusiones de este tipo.

Se acuerda proseguir en esta lnea de trabajo y discutir los resultados en la prxima reunin de Santiago de Com-postela.