Influence reaction time to degree of comlexation zinc ions by fertilizers chelating substances

• Autorzy: Klem-Marciniak E. , Huculak-Mączka M. , Hoffmann K. , Hoffmann J.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2015.22(2)19

Warianty tytułu

PL

Wpływ czasu reakcji jonów cynku z nawozowymi substancjami chelatującymi na stopień skompleksowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years, a big problem for agriculture is the shortage of available micronutrients in the soil, thus reducing yields. This deficiency is due to the intensification of agriculture, cultivation of new species of plants require fertilization and a significant share of soils with low content of available micronutrients, which is why in recent years looking for the appropriate forms in which they can be applied to not have a negative impact on the environment. Of particular importance in the field of micronutrient fertilizers gained chelates. These compounds are characterized by stability. Chelating agents stabilize the cations of microelements in a wide pH range. Their application optimizes supplement micronutrient deficiency. Adaptation of nutrients to the needs of the plants can reduce the negative impact on the environment, without causing soil salinity, as in the case of salt micronutrients. Can be applied to both soil and foliar application. They are produced in the form of liquid or fine-crystalline. In the European Union are set chelating agents used as additives for liquid fertilizers. These are synthetic compounds belonging to the aminepolycarboxylic compounds (APCAs) which form stable complexes which are soluble in water. APCAs form chelates of trace elements in a molar ratio 1:1. The most commonly used component is the disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). The Regulation of the European Parliament and of the Council EC No 2003/2003 of 13 October 2003 includes the requirements for chelates used in agriculture. In accordance with these requirements complex the trace element level should be at least 80 % of the declared water-soluble, the total metal content. Download time micronutrient by the plant in the soil environment should correspond to the period degradability. Too low biodegradability may adversely affect the environment, causing mobilization heavy metals from bottom sediments and lead to phytotoxic complexes. Formal requirements resulted in the continued search for new chelating agents, and improving the technology used. The aim of the study was to determine the degree of complexation of the selected ions of micronutrients with chelating substance at different reaction times. The molar ratio of metal-ligand equal to 1:1. The degree of complexation was determined by differential pulse voltammetry. Was selected micronutrient zinc. Comparison was made to a compound belonging to the group of derivatives of aminepolycarboxylic compounds and for substances of natural origin – amino acid. These studies will help determine the optimal response time complexation of micronutrients by chelating agents commonly used in the fertilizer industry.

PL

W ostatnich latach dużym problemem dla rolnictwa jest niedobór przyswajalnych mikrślementów w glebie, co powoduje zmniejszenie plonów. Niedobór ten spowodowany jest intensyfikacją rolnictwa, uprawą nowych gatunków roślin wymagających nawożenia oraz znacznym udziałem gleb o niskiej zawartości przyswajalnych mikroskładników, dlatego w ostatnich latach poszukuje się odpowiednich form, w jakich, można je aplikować, by nie miały negatywnego wpływu na środowisko. Szczególne znaczenie w branży nawozów mikroelementowych zyskały chelaty. Związki te dzięki swojej kleszczowej strukturze cechują się trwałością oraz swoistą inertnością w roztworze glebowym. Chelatory stabilizuj ą kation mikroelementu w szeroki zakresie pH. Ich stosowanie pozwala w sposób optymalny uzupełnić niedobór mikroelementów. Dostosowanie zawartości składników pokarmowych do potrzeb roślin pozwala ograniczyć negatywny wpływ na środowisko, nie powodując zasolenia gleb, jak w przypadku stosowania soli mikroelementów. Mogą być aplikowane zarówno doglebowo, jak i dolistnie. Produkowane są w formie płynnej lub drobnokrystalicznej. W krajach Unii Europejskiej określone są substancje chelatujące stosowane jako dodatki do nawozów płynnych. Są to związki syntetyczne należące do grupy aminopolikarboksylowych (APCAs), które tworzą trwałe kompleksy rozpuszczalne w wodzie. APCAs tworzą chelaty z mikroelementami w stosunku molowym 1:1. Najczęściej stosowanym komponentem jest sól disodowa kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA). W Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady WE nr 2003/2003 z dnia 13 października 2003 r. znajdują się wymogi dotyczące chelatów stosowanych w rolnictwie. Zgodnie z tymi wymogami stopień skompleksowania mikroelementu powinien wynosić przynajmniej 80 % deklarowanej, rozpuszczalnej w wodzie, całkowitej zawartości metalu. Czas pobierania mikroelementu przez roślinę w środowisku glebowym powinien odpowiadać okresowi degradowalności. Zbyt niski stopień biodegradacji może negatywnie wpłynąć na środowisko, powodując remobilizację metali ciężkich z osadów dennych i prowadzić do powstania fitotoksycznych kompleksów. Wymogi formalne spowodowały, że nadal poszukuje się nowych substancji chelatujących oraz ulepsza się stosowane technologie. Celem badań było określenie stopnia skompleksowania wybranego jonu mikroelementu przy różnym czasie reakcji z substancją chelatującą. Zastosowano stosunek molowy metal-ligand równy 1:1. Stopień skompleksowania wyznaczono z wykorzystaniem woltamperometrii plusowej różnicowej. Wybranym mikroelementem był cynk. Porównanie wykonano dla związku należącego do grupy pochodnych aminopolikarboksylowych oraz dla substancji pochodzenia naturalnego – aminokwasu. Badania te pozwolą określić optymalny czas reakcji kompleksowania mikroelementów przez substancje chelatujące powszechnie stosowane w branży nawozowej.

Słowa kluczowe

EN

chelate; micronutrients; liquid fertilizers

PL

chelaty; mikroelementy; nawozy płynne

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 22, nr 2
• Strony: 223--230
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Klem-Marciniak E.

• Institute of Inorganic Technology and Mineral Fertilizers, Wroclaw University of Technology, ul. Smoluchowskiego 25, 50–372 Wrocław, Poland, phone: [phone], fax [phone].

autor

Huculak-Mączka M.

• Institute of Inorganic Technology and Mineral Fertilizers, Wroclaw University of Technology, ul. Smoluchowskiego 25, 50–372 Wrocław, Poland, phone: [phone], fax [phone].

autor

Hoffmann K.

• Institute of Inorganic Technology and Mineral Fertilizers, Wroclaw University of Technology, ul. Smoluchowskiego 25, 50–372 Wrocław, Poland, phone: [phone], fax [phone].

autor

Hoffmann J.

• Institute of Inorganic Technology and Mineral Fertilizers, Wroclaw University of Technology, ul. Smoluchowskiego 25, 50–372 Wrocław, Poland, phone: [phone], fax [phone].

Bibliografia

• [1] Hoffmann J, Hoffmann K. Nawozy mikroelementowe. Przem. Chem. 2006; 8-9:827-830.
• [2] Czuba R. Nawożenie mineralne roślin uprawnych. Police: Zakłady Chemiczne „POLICE” S.A.; 1996.
• [3] Hoffmann J, Hoffmann K. Liquid multicomponent fertilizers with micronutrients. Chem. for Agricul., Prague-Brussels, Czech-Pol-Trade. 2002; 3:54-57.
• [4] The Regulation of the European Parliament and of the Council EC No 2003/2003 of 13 October 2003.
• [5] Clemens DF, Whitehurst M, Whitehurst GB. Chelates in agriculture. Fert Res. 1990;25:127-131.
• [6] Alxerez JM, Obrador A, Rico MI. Effects of chelated zinc, soluble and coated fertilizers, on soil zinc status and zinc nutrition of maize. Comm Soil Sci Plant Anal. 1996;27:7-19. DOI: 10.1080/00103629609369539.
• [7] Meers E, Ruttens A, Hopgood MJ, Samson D, Tac FMG. Comparison of EDTA and EDDS as potential soil amendments for enhanced phytoextraction of heavy metals. Chemosphere. 2005;58:1011-1022. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2004.09.047.
• [8] Borowiec M, Huculak-Mączka M, Hoffmann K, Hoffmann J. Biodegradation of selected substances used in liquid fertilizers as an element of Life Cycle Assessment. Pol J Chem Technol. 2009;11:1-3. DOI: 10.2478/v10026-009-0001-6.
• [9] Xue HB, Sigg L. Zinc speciation in lake waters and its determination by ligand exchange with EDTA and differential pulse anodic stripping voltammetry. Analyt Chem Acta. 1994;284:505-515. DOI: 10.1016/0003-2670(94)85057-7.
• [10] Villen M, Garcia-Arsuaga A, Lucena JJ. Potential use of biodegradable chelate N-(1,2-Dicarboxyethyl)- d,l-aspartic Acid/Fe3+ as an Fe fertilizer. J Agric Food Chem. 2007;55:402-407. DOI: 10.1021/jf062471w.
• [11] Babik J. Ocena przydatności nawozów do produkcji warzywniczej, Puławy: Raporty PIB, Inst Upr Nawoż Glebozn. Państw Inst Badawczy; 2006.
• [12] Czech A, Grela E. Wpływ dodatków chelatów mineralnych w mieszankach dla rosnących świń na wzrost i składniki krwi, Sectio EE, Lublin: Akad Roln w Lublinie; 2006.
• [13] Kołodziejczyk A. Przemysłowa produkcja aminokwasów. Przem. Chem. 2005;2:84-91.