A UTILIZAÇÃO DO INFRAVERMELHO PRÓXIMO E DE CALIBRAÇÃO MULTIVARIADA NA DETERMINAÇÃO DE NITROGÊNIO TOTAL EM SOLOS
Paulo Henrique Fidêncio (PG), Ronei Jesus Poppi (PQ), João Carlos de Andrade (PQ) e Heitor Cantarella (PQ)
2 Instituto Agronômico de Campinas, Centro de Solos e Recursos Agroambientais, C.P. 28, CEP: 13001-970, Campinas - SP, Brasil
palavras chaves: infravermelho próximo, calibração multivariada e nitrogênio em solos
A avaliação da disponibilidade de alguns constituintes em amostras de solo apresenta algumas limitações. Essas limitações são alterações nos resultados devido ao pré-tratamento das amostras e a possibilidade de erros durante a determinação analítica. Sendo assim, uma alternativa é a utilização de métodos em que o pré-tratamento das amostras não se faz necessário. A espectrofotometria na região do infravermelho próximo (NIR) tem sido freqüentemente aplicada como um método analítico que fornece resultados rápidos e satisfatórios, possibilitando a realização de análises não destrutivas e a aplicação de métodos quimiométricos. Além disso, a instrumentação é relativamente simples, os sistemas ópticos podem ser facilmente adquiridos e quase todos os compostos orgânicos absorvem nesta região. O infravermelho próximo é a região espectral compreendida no intervalo de 770 a 3000 nm, onde as ligações C-H, O-H e N-H possuem comprimentos de onda de absorção característicos. Estas absorções1 não são muito fortes, e muitas vezes são sobrepostas, havendo assim a necessidade da aplicação de métodos de calibração multivariada para as determinações quantitativas. Dentre os métodos de calibração multivariada, os mais utilizados são a Análise de Componentes Principais (PCA, do inglês “Principal Component Analysis”) e o método dos Mínimos Quadrados Parciais ( PLS, do inglês “Partial Least Square” )2, aqui apresentados como proposta ao tratamento dos dados.
Neste estudo foram processadas 120 amostras de solo, de diferente procedências e quantidades variáveis de nitrogênio total, na faixa de 0,08 a 0,57 % m/m. As determinações de nitrogênio total foram feitas em um analisador CHN Perkin-Elmer modelo 2400, tomando-se amostras de 2 mg de solo, em triplicata. Os espectros de reflectância difusa foram obtidos em um instrumento dispersivo UV/VIS/NIR marca CARY modelo 5G, no intervalo de 1000 a 2500 nm, com resolução de 4,4 nm. Como suporte para as amostras foi usada uma cela cilíndrica construída em Teflon grafitado, nas dimensões de 2,0 cm de diâmetro interno, 2,6 cm de diâmetro externo, 0,4 cm de profundidade com uma tampa de quartzo de 2,0 cm de diâmetro e 0,4 cm de espessura. Foram feitas leituras com três repetições para cada amostra e, ao final, o espectro médio das repetições foram considerados para disposição na matriz de dados. Cada espectro consistiu de 339 pontos. Foi utilizado o PLS linear, com sete variáveis latentes, para a previsão e o coeficiente de correlação entre nitrogênio total obtido pela análise elementar e no infravermelho próximo foi de 0,74. Com o uso do PLS polinomial, obteve-se um coeficiente de correlação de aproximadamente 0,90, usando-se cinco variáveis latentes na previsão, como mostra a figura 1.
Figura 1. Relação entre os teores de nitrogênio total reais e previstos pelo PLS.
Observou-se um comportamento não linear dos dados, o que mostra que ferramentas mais robustas para o tratamento de comportamento não lineares devem ser usadas na determinação dos teores de nitrogênio total usando a espectroscopia na região do infravermelho próximo.
Referências:
1. Morra, M. J.; Hall, M. H.; Freeborn, L. L.; Soil Sci. Soc. Am. J., 1991, 55, 288.
2. Martens, H.; Naes, T. Multivariate Calibration, Jhon Wiley & Sons, New York USA, 1989.