Đánh giá mức độ phân hủy của các vật liệu hữu cơ tự nhiên bằng cách sử dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C trong trạng thái rắn

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C trong trạng thái rắn (NMR) đã trở thành một công cụ quan trọng để kiểm tra cấu trúc hóa học của các vật liệu hữu cơ tự nhiên và những thay đổi hóa học liên quan đến quá trình phân hủy. Trong bài báo này, dữ liệu NMR 13C ở trạng thái rắn liên quan đến những thay đổi trong thành phần hóa học của một loạt các vật liệu hữu cơ tự nhiên, bao gồm gỗ, than bùn, phân ủ, lớp mùn rừng và các vật liệu hữu cơ trong các lớp bề mặt của đất khoáng, đã được tổng hợp với mục tiêu rút ra một chỉ số về mức độ phân hủy của những vật liệu hữu cơ này dựa trên những thay đổi trong thành phần hóa học. Những thay đổi hóa học liên quan đến sự phân hủy của gỗ có sự khác biệt đáng kể và phụ thuộc vào sự tương tác mạnh mẽ giữa các loài gỗ được khảo sát và thành phần loài của cộng đồng vi sinh vật phân hủy, khiến cho việc rút ra một chỉ số chung áp dụng cho phân hủy gỗ trở nên khó khăn. Đối với các dạng vật liệu hữu cơ tự nhiên còn lại, quá trình phân hủy gần như luôn liên quan đến việc tăng cường hàm lượng carbon alkyl (C) và giảm hàm lượng carbon O-alkyl (C). Sự tăng và giảm đồng thời trong hàm lượng carbon alkyl và O-alkyl cho thấy tỷ lệ carbon alkyl so với carbon O-alkyl (tỷ lệ A/O-A) có thể cung cấp một chỉ số nhạy cảm về mức độ phân hủy. Trái ngược với quan điểm truyền thống rằng các chất humic có lõi thơm tích tụ khi quá trình phân hủy diễn ra, những thay đổi trong vùng thơm là biến động và cho thấy mối quan hệ với hoạt động của nấm phân hủy lignin. Tỷ lệ A/O-A dường như cung cấp một chỉ số nhạy cảm về mức độ phân hủy, miễn là việc sử dụng nó được giới hạn ở những trường hợp mà các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ chung một loại chất. Ngoài ra, tiềm năng hấp phụ của các vật liệu phân hủy cao trên bề mặt đất khoáng và những ảnh hưởng mà sự hấp phụ này có thể gây ra đối với khả năng sinh khả dụng cần được xem xét khi sử dụng tỷ lệ A/O-A để đánh giá mức độ phân hủy của các vật liệu hữu cơ tìm thấy trong các loại đất khoáng.