Uso de la técnica de Espectroscopía de Plasmas Producidos por Láser para determinar el contenido de carbono en suelos

BAYALA, M. P; MARTINO, L. J.; ALONSO, A; RAMOS, N; BOCCHIO, V; D'ANGELO, C; MESTELAN, S; LENCINA, A; PEREYRA, M. G.

San Carlos de Bariloche

Congreso; 107 REUNION DE LA ASOCIACION FISICA ARGENTINA; 2022

Este trabajo se basó en utilizar la técnica de Espectroscopía de Plasmas Producidos por Láser (LIBS, por sus siglas en ingles), para cuantificar el carbono (C) total en 26 muestras de suelo superficial y subsuperficial provenientes de diversos ambientes de la Región centro bonaerense, cubriendo un amplio rango de C orgánico y/o inorgánico. La importancia en la determinación de C en suelos radica en que éste actúa como reservorio del elemento, mitigando así el calentamiento global [1]. Por otro lado, LIBS tiene las ventajas de ser una técnica relativamente simple, limpia, rápida y a diferencia de los métodos homologados para determinar C orgánico (digestión húmeda de Walkley y Black, IRAM-SAGyP 29571-2:2011) y C inorgánico (método gas volumétrico [2]), es ambientalmente amigable. Además, es económica en comparación con la técnica de combustión en seco (p.e. LECO 828 Series Combustion). LIBS se basa en incidir un láser pulsado de alta potencia en la superficie de una muestra, generando un plasma a una elevada temperatura. Los átomos se excitan y al decaer a niveles de menor energía emiten fotones a longitudes de onda (λ) características de cada elemento de la muestra, constituyendo una ?huella? espectral del material analizado. En este caso se empleó la principal línea de C neutro (C I) (247,85 nm), la cual posee la mayor intensidad respecto a otras líneas de este elemento en el espectro electromagnético. El arreglo experimental utilizado consistió en un láser Nd:YAG Q-switched pulsado (Continuum Surelite II) emitiendo en la longitud de onda fundamental de 1064 nm, un monocromador con configuración Czerny ? Turner (Jobin Yvon THR 1500), un fotomultiplicador (Hamamatsu 1P28) y la señal eléctrica fue discriminada y promediada por una Boxcar (Standford Research System, módulos SR 250 y SR 280). El proceso de preparación de las muestras consistió en secarlas al aire, molerlas y tamizarlas por una malla de 2 mm. Luego se tomaron 13 g de cada una y se colocaron en un compactador, el cual se prensó a 140 MPa durante 1 min, obteniendo así muestras en forma de pastillas listas para ser analizadas con la técnica LIBS [3]. Para la cuantificación de C, se preparó una curva de calibración a partir de un suelo patrón provisto por la Ronda Interlaboratorios del año 2017 del programa PROINSA, al cual se le adicionó biftalato de potasio a través del método de adición estándar. Previamente, por medio de un análisis temporal de la intensidad de la línea de C I, se obtuvieron los parámetros de medición óptimos, resultando estos en un tiempo postbreakdown de 7 µs y un tiempo de ventana de 1 µs [4]. Por último, se calcularon las concentraciones de C total para todas las muestras mediante el ajuste dado por regresión lineal. Se observó una correlación con los datos obtenidos por los métodos de referencia citados, siendo la técnica LIBS una herramienta potencial para el estudio de C en suelos. Referencias: [1] IPCC AR6 Synthesis Report: Climate Change 2022. https://www.ipcc.ch/report/sixthassessment-report-cycle/ (visitado el 12/07/2022). [2] Soil Survey Staff. 2014. Kellogg Soil Survey Laboratory Methods Manual. Soil Survey Investigations Report No. 42, Version 5.0. R. Burt and Soil Survey Staff (ed.). U.S. Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service. [3] Lencina, A., Romagnoli, G., Alonso, A., Ramos, N., D Angelo, C., Lett, L., Mestelan, S. Laser-induced breakdown spectroscopy applied to cattle compost for phosphorus quantification. International journal of recycling organic waste in agriculture, 2022; 11(3): 319-332. doi: 10.30486/ijrowa.2021.1917918.1178. [4] Córdoba, M. 2018. Tesis de grado: Estudio y aplicaciones de señales LIBS en suelos agrarios: cuantificación de carbono. Dir DAngelo, C; Co-dir Martino, L. Facultad de Ciencias Exactas, UNCPBA. https://www.ridaa.unicen.edu.ar/xmlui/handle/123456789/1996.