RESUMO O uso de resíduos vegetais carbonizados vem sendo resgatado e avaliado como alternativa para melhorar a qualidade do solo. O material gerado, denominado biocarvão, é o produto formado a partir da pirólise, que é a alteração térmica da biomassa em ambiente fechado, com suprimento limitado de oxigênio e em temperaturas relativamente baixas. A composição química e estrutural do biocarvão é altamente heterogênea, mas o pH é normalmente maior que sete. Algumas propriedades estão presentes em todos os biocarvões, incluindo alto teor de carbono e grau de aromaticidade, o que explica seu alto nível de recalcitrância. Contudo, a exata composição química e estrutural é dependente da combinação da matéria-prima e das condições de pirólise. Quando aplicado ao solo, o biocarvão pode aumentar o pH, a capacidade de troca de cátions, o teor de carbono orgânico e a disponibilidade de nutrientes; alterar a abundância e funcionamento de fungos micorrízicos e prover refúgio para microrganismos nos microporos do biocarvão; e melhorar a estrutura do solo e disponibilidade de água. Todas estas características de interação com o solo fazem com que a sua utilização no meio agrícola apresente normalmente efeitos positivos para o crescimento vegetal. Acredita-se também que a utilização de biocarvão possa contribuir para o sequestro de carbono, sendo considerado por muitos como “carbono negativo”, devido a sua capacidade de promover o crescimento vegetal e pela sua estabilidade no solo. Estudos com o biocarvão já atingiram proporções de escala mundial envolvendo diversas áreas e têm crescido muito nos últimos anos. No entanto, ainda existem muitas incertezas sobre a sua utilização na agricultura, devido principalmente ao fato de que os trabalhos publicados têm dado mais atenção a sua capacidade de manutenção e melhoria da fertilidade do solo e aumento da produtividade agrícola do que esclarecimentos dos possíveis riscos envolvidos na utilização do biocarvão.

ABSTRACT The use of carbonized plant biomass has been recovered and evaluated as an alternative of improving soil fertility. The material generated, called biochar, is the product formed by pyrolysis, which is the thermal decomposition of biomass in a closed container under limited supply of oxygen and at relatively low temperatures. The chemical and structural composition of biochar is highly heterogeneous, with the exception of pH, which is usually higher than seven. Some properties are present in all kinds of biochar, including high carbon content and degree of aromaticity, which explains its high level of recalcitrance. However, its exact chemical composition and structure depends on the combination of raw material and pyrolysis conditions. When applied to soil, biochar can increase pH, cation exchange capacity and organic carbon and nutrient availability, raises in the abundance and functioning of mycorrhizal fungi, providing refuge for micro-organisms in the biochar micropores and improving soil structure and water availability. All these features in the soil interaction make its use in the agriculture normally to have positive effects on plant growth. It is believed that the use of biochar can contribute to carbon sequestration, it is considered by many as “carbon negative” due to its ability to promote plant growth and its stability in the soil. Studies with biochar have reached worldwide proportions involving different areas, and have grown a lot in recent years. However, there are still many uncertainties about its use in agriculture, mainly because the published papers have given more focus to biochar ability to maintain and improve soil fertility and increase agricultural productivity than to clarify the possible risks involved in biochar utilization.

Hidróxidos duplos lamelares (HDL) são intercaladores potenciais aniônicos. Com o objetivo de obter fertilizantes de liberação lenta de nitrato, foram sintetizados HDL com a fórmula geral [M2+1-xM3+x(OH)2]x-(NO3)x.yH2O, em que M2+ = Mg2+ e M3+ = Al3+ e, ou, Fe3+, utilizando-se o método de coprecipitação a pH alcalino constante. Medidas de difração de raios-X evidenciaram que a cristalinidade aumenta com o acréscimo do valor de pH e da razão molar M2+/M3+. As medidas de FTIR apresentaram bandas características de nitrato livre no espaço interlamelar, além de pequena contaminação de íons carbonato. Medidas de TGA/DTA possibilitaram a confirmação das composições e dos teores de íons de nitrato intercalados. As curvas de liberação de nitrato demonstraram dois comportamentos de liberação complementar, um inicial rápido (A) e um lento gradativo (D), sendo, este último, relacionado à orientação planar do íon nitrato intercalado. Os materiais sintetizados e investigados neste trabalho apontaram grande potencial para serem utilizados como matrizes para fertilizantes de liberação lenta de nitrato.

Layered double hydroxides (LDHs) are potential anionic intercalators. To obtain nitrate slow-release fertilizers, LDHs with the general formula [M2+1-xM3+x(OH)2]x-(NO3)x.yH2O (where M2+ = Mg2+ and M3+ = Al3+ and/or Fe3+) were synthesized by the method of co-precipitation at constant alkaline pH. The X-ray diffraction (XRD) measurements showed that crystallinity increases with the pH value and with the M2+/M3+ molar ratio. The FTIR measurements showed characteristic bands of free nitrate in the interlayer, as well as minor carbonate ion contamination. The compositions and concentrations of intercalated nitrate ions were confirmed by TGA/DTA measurements. The nitrate release curves showed two patterns of complementary release - fast initial release (A) and slow gradual release (D). The latter is related to the planar orientation of the intercalated nitrate ion. The synthesized materials investigated in this study proved to be highly promising as matrices for nitrate slow-release fertilizers.

Diante do extensivo uso de fertilizantes nitrogenados na agricultura e elevado potencial de lixiviação do nitrato, há uma demanda por fertilizantes de liberação lenta ou controlada. Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) sintéticos reúnem características que os qualifica para o uso como matrizes para fertilizantes de liberação lenta de íons nitrato. Os objetivos deste trabalho foram focados na síntese, caracterização e investigação do processo de liberação lenta de nitrato em um HDL contendo íons Mg2+ e Al3+ em sua estrutura. O HDL com a fórmula Mg0,83Al0,17(OH)2(NO3)0,17.0,56H2O foi sintetizado pelo método de coprecipitação em pH alcalino constante, separado por centrifugação e seco em estufa a vácuo. As análises de difração de raios-X, de espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada Fourier e as análises térmicas comprovam a obtenção do composto contendo o íon nitrato hidratado intercalado, além da fórmula proposta. O composto foi submetido a testes de liberação de nitrato em solução de NaHCO3 tamponado a pH 6,5 e em água destilada. As curvas obtidas evidenciaram dois eventos complementares de liberação de nitrato, um evento inicial rápido e um outro lento e gradativo. O composto investigado neste trabalho demonstrou potencial para ser utilizado como matriz para fertilizante de liberação lenta de nitrato.

Due to the extensive use of nitrogen fertilizers in the agriculture e due to the elevate potential of nitrate leaching, there is a great demand for slow or controlled release fertilizers. Synthetic layered double hydroxides (HDLs) combine the characteristic that qualifies them to be used as matrixes for nitrate slow release fertilizers. The objectives of the present work are focused in the synthesis, characterization and investigation of the slow release of nitrate process in one structure of a HDL containing ions Mg2+ and Al3+ in its structure. The HDL with the formula Mg0,83Al0,17(OH)2(NO3)0,17.0,56H2O was synthesized by the co-precipitation method at constant alkaline pH, isolated by centrifugation and dried in an vacuum oven. Measurements of X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) and thermal analysis (TGA/DTA) confirmed the obtaining of the compound containing the intercalated hydrated nitrate anions and the proposed formula. The compound was tested for release nitrate NaHCO3 solution buffered to pH 6.5, and distilled water. The representative curves demonstrated two complementary behaviors nitrate release a fast initial and a slow gradual. The compound investigated in this study demonstrates the potential to be used as a matrix for slow release fertilizer nitrate. The compound was submitted to the nitrate release tests using a NaHCO3 solution buffered at pH 6.5 and in distilled water. The obtained curves have shown two complementary events of nitrate release, one fast initial event and another slow and gradual. The compound investigated in the present work has shown a potential to be used as matrix for nitrate slow release fertilizers.

The properties of melanins prepared from L-dopa oxidation by both chemical and electrochemical methods are reported, searching for a material with more intense optical absorption in the visible region. The characterization of the samples have been done by cyclic voltammetry (CV), cronoamperometry (CA), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and diffuse reflectance ultraviolet-visible spectroscopy (DRUV-VIS) techniques. The electrochemical method enhanced the organic free radical (spin) concentration and the absorption intensity in the visible region of the spectrum. The DRUV-VIS technique along with mathematical tools, such as the Kubelka-Munk remission function, were good options for the characterization of the final products.

O emprego de sistemas agrossilvipastoris tem sido importante estratégia de uso de solos, principalmente arenosos pertencentes ao bioma Pampa. Objetivou-se, neste estudo, avaliar a agregação, o teor de C orgânico total (COT) e de N total (NT), o teor de C nas frações físicas e o grau de humificação da MO em um Argissolo Vermelho eutrófico arênico submetido a diferentes sistemas de uso no município de Alegrete, RS. As avaliações foram desenvolvidas em uma floresta homogênea de eucalipto (FH), na entrelinha do sistema agrossilvipastoril sob pastagem (SA) e em campo nativo (CN), nas camadas de 0,000-0,025 m; 0,025-0,075 m; 0,075-0,125 m; e de 0,125-0,225 m. Foram coletadas amostras deformadas de solo para a avaliação de agregados estáveis em água (AEA, %) e dos teores de COT e de NT. Foi realizado o fracionamento físico granulométrico e densimétrico da MO, sendo as frações leve livre (FLL) e fração leve oclusa (FLO) da camada superficial submetidas às análises de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). Os AEA em todas as camadas e o diâmetro médio ponderado na camada de 0,025-0,075 m indicaram maior degradação estrutural do solo na entrelinha do SA. Teores mais elevados de COT, NT, C da fração grosseira (CFG), C associado aos minerais (CAM), FLL e FLO na camada superficial foram observados na FH. Entre os usos do solo, os espectros de FTIR foram semelhantes, contudo a FLL apresentou bandas mais intensas na região de 1.072 cm-1, sugerindo maiores quantidades de polissacarídeos em relação à FLO. As densidades de spins obtidas por EPR na FLO foram maiores em relação à FLL, indicando maior humificação desta fração.

Pasture-agroforestry systems have become an important strategy for the use of sandy soils in the Pampa Biome. The purpose of this study was to evaluate the aggregation, total organic C (TOC) and total nitrogen (TN), carbon of the physical fractions and humification degree of organic matter (OM). Evaluations were conducted in an Alfisol under homogenous eucalyptus forest (HF), between the rows of a pasture-agroforestry system (PA) and in native pasture (NP) in the layers 0.000-0.025, 0.025-0.075, 0.075-0.125, and 0.125-0.225 m. Disturbed samples were collected to evaluate water-stable aggregates (WSA %), TOC and TN. The physical (granulometrical and densimetrical) fractionation of OM was carried out, and the free light fraction (FLF) and occluded light fraction (OLF) of OM in the surface layer subjected to Fourier Transform Infrared (FTIR) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) analyses. The WSA and mean weight diameter in the layer 0.025-0.075 m indicated a greater degradation of the PA soil. Higher levels of TOC, TN, coarse fraction carbon (CFC), carbon associated with minerals (CAM), FLF and OLF in the surface layer were observed in HF. Between land uses, the FTIR spectra were similar. However, the FLF had more intense bands in the region of 1072 cm-1, suggesting higher amounts of polysaccharides than in the OLF. The spin densities obtained by EPR at OLF were higher than of FLF, indicating a higher humus fraction.

Espécies aniônicas absorvedoras de radiação ultravioleta (UV) (4-metoxibenzoato, N-acetilantranilato, 4-metoxicinamato e 4,4'-diamino-2,2'-estilbenodissulfonato) foram intercaladas em hidroxinitrato de zinco pelo método de co-precipitação ou reação de troca aniônica topotática. A intercalação foi confirmada por difratometria de raios X de pó (XRPD), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise térmica (TGA/DTA), microscopia eletrônica de varredura (SEM), difração de elétrons em área selecionada (SAED), análise elementar e espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). Na reação de co-precipitação uma intercalação completa foi observada, enquanto na reação de troca aniônica os íons nitrato só foram parcialmente substituídos pelos ânions orgânicos. Após a intercalação, a capacidade de absorção de radiação UV foi similar à dos sais e ácidos sólidos, sendo o efeito atribuído ao confinamento das espécies aniônicas na galeria bidimensional da matriz hospedeira. Essa observação abre novas oportunidades para o uso de matrizes lamelares alternativas para a imobilização de ânions, na formulação de protetores solares

Anionic ultraviolet (UV) ray absorbers (4-methoxybenzoate, N-acetylanthranilate, 4-methoxycinnamate and 4,4'-diamino-2,2'-stilbenedisulfonate) were intercalated into zinc hydroxide nitrate, either by direct alkaline co-precipitation or topotactic exchange reactions. The intercalation was confirmed by X-ray powder diffractometry (XRPD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermal analysis (TGA/DTA), scanning electron microscopy (SEM), selected area electron diffraction (SAED), elemental analysis and ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy. In the co-precipitation reactions full intercalation was achieved, while during the exchange reactions nitrate anions were not completely replaced by the organic anions. After the intercalation, the UV absorption capacity was similar to that of the solid salts and acids, the effect being attributed to the confinement of the anionic species in the host two-dimensional gallery. This observation opens new opportunities for the use of organic anions immobilized in alternative layered matrixes for the formulation of sunscreens.

No ciclo do carbono terrestre, o solo contém maiores estoques de carbono que a vegetação e a atmosfera. Manter e conservar as concentrações de carbono orgânico no solo usando práticas de manejo pode aumentar sua fertilidade e produtividade. Por meio da espectroscopia de fluorescência pelo método da matriz excitação/emissão, avaliou-se o impacto de técnicas de manejo agrícolas e a influência do regime (inundado e drenado) sobre a estrutura das substâncias húmicas do referido solo. Seis amostras de um Planossolo hidromórfico foram coletadas de um campo com cultivo de arroz. As substâncias húmicas foram extraídas do solo, que estava sob condições inundadas e drenadas, sujeitas a diferentes técnicas de manejo agrícola: plantio convencional, plantio direto e campo nativo. Os espectros de matriz excitação/emissão dos ácidos húmicos apresentaram dois picos em comprimento de onda longo, enquanto aquelas dos correspondentes ácidos fúlvicos contiveram um único fluoróforo em valor intermediário do par comprimento de onda excitação/emissão. As intensidades de fluorescência, obtidas por luminescência total dos ácidos húmicos, foram menores do que as dos correspondentes ácidos fúlvicos. Uma comparação entre as amostras de ácidos húmicos revelou ligeiras diferenças nas posições dos pares comprimento de onda excitação/emissão, porém diferenças significativas foram observadas nos valores das intensidades de fluorescência. Nesse tipo de solo, as condições anóxicas e o manejo do plantio direto parecem favorecer um maior grau de humificação da matéria orgânica do solo, quando comparadas com as condições aeradas e o manejo do plantio convencional.

In the Earth's carbon cycle, C stocks in the soil are higher than in vegetation and atmosphere. Maintaining and conserving organic C concentrations in the soil by specific management practices can improve soil fertility and productivity. The aim of this study was to evaluate the impact of agricultural management techniques and influence of water regime (flooded or drained) on the structure of humic substances by excitation/emission matrix fluorescence. Six samples of a Planosol (Planossolo by the Brazilian System of Soil Classification) were collected from a rice field. Humic substances (HS) were extracted from flooded and drained soil under different agricultural management techniques: conventional tillage, reduced tillage and grassland. Two peaks at a long emission wavelength were observed in the EEM spectra of HA whereas those of the corresponding FA contained a unique fluorophore at an intermediate excitation/emission wavelength pair (EEWP) value. The fluorescence intensity measured by total luminescence (FI TL) of HA was lower than that of the corresponding FA. A comparison of all samples (i.e., the HA values compared to each other) revealed only slight differences in the EEWP position, but the FI TL values were significantly different. In this soil, anoxic conditions and reduced tillage (little plowing) seem to favor a higher degree of humification of the soil organic matter compared with aerated conditions and conventional tillage.

Reportamos neste trabalho, a síntese, a estrutura cristalina e propriedades espectroscópicas do novo complexo [OV IV(HBIMETEN)], [H3BIMETEN = N,N'-(2-hidroxibenzil)-N-(1-metilimidazol-2-il-metil)-N'-hidroxietil-etilenodiamina] como um exemplo de complexo V IV O2+ o qual contém grupos 1-metilimidazol e fenolato coordenados simultaneamente ao centro metálico. Este composto apresenta propriedades espectrais (EPR e UV-Vis) similares àquelas observadas na [OV IV(tf)].

The synthesis, X-ray crystal structure, and spectroscopic properties of the new coordination compound [OV IV(HBIMETEN)], [H3BIMETEN = N , N' - (2-hydroxybenzil) -N-(1-methylimidazole-2-yl-methyl)-N'-hydroxyethil-ethylenediamine] are reported as V IV O2+ complex example containing phenolate and 1-methylimidazole coordinated simultaneously to the metal center. The EPR and UV-Vis properties of the title compound are similar to those observed in [OV IV(tf)].