روش‌های آنالیز هیومیک اسید

چندین روش آنالیز وجود دارد که می توان برای اندازه گیری محتوای هیومیک و فولیک اسید در خاک، آب و بافت های گیاهی استفاده کرد. پرکاربردترین روش های آنالیز شامل موارد زیر است:

1.    اسپکتروفتومتری با اشعه ماوراء بنفش مرئی (UV-Vis)  : اسپکتروفتومتری UV-Vis یک روش ساده و سریع برای تعیین کمیت مقدار کل هیومیک اسیدها در یک نمونه است. این روش مبتنی بر جذب نور در ناحیه UV-Vis است که وابسته به حضور کربن آلی در نمونه است.

2.    کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)  : HPLC یک روش خاص و حساس تر است که امکان جداسازی انواع مختلف ترکیبات آلی از جمله هیومیک اسیدها را در یک نمونه فراهم می کند. این روش بر اساس تفاوت در آبگریزی و اندازه ترکیبات آلی است و می تواند اطلاعات دقیقی در مورد ترکیب هیومیک اسیدها ارائه دهد.

3.    طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) : طیف‌سنجی FTIR روشی است که بر اساس جذب نور مادون قرمز توسط گروه‌های عاملی مختلف در ترکیبات آلی است. این روش می‌تواند اطلاعاتی در مورد گروه‌های عاملی موجود در هیومیک اسیدها ارائه دهد و می‌توان از آن برای تعیین کمیت هیومیک اسیدها در نمونه استفاده کرد.

4.    آنالیز وزنی (GA) : در این روش، مقدار مشخصی از نمونه ماده هیومیک در یک محلول با pH پایین قرار می گیرد (با استفاده از یک اسید قوی). محلول فیلتر شده حاوی فولیک اسید محلول در اسید است. پس از آن باقیمانده، خشک شده و با استفاده از یک پایه قوی مانند هیدروکسید پتاسیم در محلول با pH بالا حل می شود. محلول فیلتر می شود و باقیمانده خشک و وزن می شود که اکنون فقط حاوی هیومیک اسید محلول با pH بالا است.

اگرچه انواع مختلفی از روش¬های آنالیز وجود دارد، اما معمولاً از سه روش برای تعیین محتوای هیومیک اسید در یک نمونه استفاده می شود. این روش ها دارای مزایای مشخصی مانند هزینه کم، سرعت تجزیه و تحلیل و غیره هستند، اما مانند همه روش های آنالیز، این روش ها نیز محدودیت های مشخصی دارند.

1-    روش CDFA  

2-    روش LAMAR 

3-    روش ISO

روش CDFA یک تکنیک پرکاربرد برای آنالیز هیومیک اسیدها است. این روش شامل کمپلکس کردن یون‌های مس (II) با گروه‌های کربوکسیل هیومیک اسیدها و به دنبال آن اندازه‌گیری طیف‌های مادون قرمز می‌شود.

روش CDFA برای اولین بار توسط استیونسون و چن  در سال 1991 در مجله Soil Science Society of America شرح داده شد. 

مانند تمام روش های آنالیز، این روش نیز محدودیت هایی دارد:

1-    یکی از محدودیت های روش CDFA این است که برای آنالیز هیومیک اسیدها که از انواع خاصی از خاک ها مانند خاک های قلیایی استخراج شده اند، مناسب نیست. این به این دلیل است که pH بالای این خاک‌ها می‌تواند در فرآیند کمپلکس‌سازی مس (II) اختلال ایجاد کند و منجر به نتایج نادرست شود.

2-    یکی دیگر از محدودیت های روش CDFA این است که می تواند مقدار گروه های کربوکسیل موجود در هیومیک اسیدها را که با پرمنگنات پتاسیم اکسید شده اند، نادیده بگیرد. این به این دلیل است که فرآیند اکسیداسیون می‌تواند گروه‌های عاملی دیگری مانند کتون‌ها را ایجاد کند که می‌توانند با یون‌های مس (II) کمپلکس شوند و در آنالیز اختلال ایجاد کنند. 

روش LAMAR یک روش آزمایشگاهی است که برای تعیین کمیت هیومیک اسیدها در نمونه های محیطی استفاده می شود. LAMAR مخفف "حذف ماتریس به کمک لیگاند" است.

در روش LAMAR، نمونه ای از خاک یا آب با یک لیگاند که به طور خاص به هیومیک اسیدها متصل می شود، مخلوط می شود. سپس مخلوط سانتریفیوژ شده و کمپلکس هیومیک اسید - لیگاند از بقیه نمونه جدا می شود. سپس کمپلکس شسته و خشک می شود و مقدار هیومیک اسید موجود با اندازه گیری وزن کمپلکس خشک شده تعیین می شود.

روش LAMAR به عنوان یک روش کارآمد برای کمی سازی  هیومیک اسیدها در نظر گرفته می شود. معمولاً در علوم محیطی و تحقیقات خاکشناسی برای مطالعه توزیع و نقش هیومیک اسیدها در محیط استفاده می شود.

برخی از محدودیت های روش LAMAR عبارتند از:

1-    ویژگی لیگاند: دقت روش LAMAR به ویژگی لیگاند مورد استفاده برای اتصال به هیومیک اسیدها بستگی دارد. در برخی موارد، لیگاند ممکن است به طور خاص به هیومیک اسیدها متصل نشود و همچنین ممکن است به سایر ترکیبات آلی در نمونه متصل شود که منجر به نتایج نادرست می شود.

2-    اثرات ماتریکس نمونه: وجود سایر ترکیبات آلی در نمونه می تواند در اتصال لیگاند به هیومیک اسیدها اختلال ایجاد کند و منجر به اثرات ماتریکس شود که می تواند بر دقت روش تأثیر بگذارد.

3-    تشکیل کمپلکس: تشکیل کمپلکس هیومیک اسید - لیگاند می تواند تحت تأثیر عواملی مانند pH و قدرت یونی نمونه باشد که  بر دقت این روش تأثیر می گذارد.

4-    هزینه: هزینه لیگاند مورد استفاده در روش LAMAR  نسبتاً بالا می باشد که می تواند استفاده گسترده از آن را در تحقیقات محیطی و علوم خاک محدود کند.

5-    زمان بر: روش LAMAR می تواند زمان بر باشد، به خصوص زمانی که تعداد زیادی از نمونه ها نیاز به پردازش دارند.

روش ISO (سازمان بین المللی استانداردسازی)  پرکاربردترین روشی است که امروزه برای تعیین کمیت هیومیک اسیدها استفاده می شود. استاندارد ISO 9347-1:2000  روشی را برای تعیین محتوای هیومیک اسیدها در خاک، پیت و سایر نمونه های محیطی و کشاورزی مشخص می کند. این روش شامل استخراج هیومیک اسیدها از نمونه با استفاده از سدیم هیدروکسید و به دنبال آن ته نشینی هیومیک اسیدها از عصاره با استفاده از هیدروکلریک اسید است. سپس هیومیک اسیدهای رسوب شده فیلتر، خشک و وزن می شوند تا اندازه گیری محتوای هیومیک اسید نمونه انجام شود.

این روش به عنوان یک روش مرجع برای تعیین کمیت هیومیک اسیدها در خاک، پیت و سایر مواد آلی در نظر گرفته می شود و به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. البته باید توجه داشت که این روش ممکن است برای همه ی نمونه ها مناسب نباشد و روش های دیگری برای تعیین کمیت هیومیک اسیدها در انواع خاصی از نمونه ها ضروری باشد. علاوه بر این، باید اطمینان حاصل شود که روش به درستی انجام می شود تا نتایج دقیق به دست آید.

محدودیت های این روش:

1.    پیچیدگی روش: روش ISO یک روش چند مرحله‌ای است که زمان‌بر بوده و به تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی نیاز دارد و باعث می‌شود برخی از محققان کمتر به آن دسترسی داشته باشند.

2.    تداخل ماتریکس: وجود سایر ترکیبات آلی در نمونه می تواند در تعیین غلظت هیومیک اسید اختلال ایجاد کند و منجر به تخمین بیش از حد نتایج شود.

3.    کنترل کیفیت معرف ها: کیفیت معرف های مورد استفاده در روش ISO باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد تا از نتایج دقیق اطمینان حاصل شود.

4.    کالیبراسیون و استانداردسازی: روش ISO نیازمند کالیبراسیون و استانداردسازی دقیق برای اطمینان از نتایج دقیق است که می تواند برای برخی از آزمایشگاه ها چالش برانگیز باشد.

5.    هزینه: هزینه روش ISO در مقایسه با روش های دیگر برای کمی سازی هیومیک اسید به دلیل هزینه معرف ها و نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی می تواند نسبتاً بالا باشد.