Transformación Termoquímica del Calcio durante la Quema de Biomasa y los Efectos en la Disolución Acuosa Postincendio de Macronutrientes

El calcio es comúnmente el elemento más abundante en los residuos de fuego y su especiación determina en gran medida las propiedades geoquímicas de los residuos de fuego y sus efectos en la química del suelo postincendio. Para explorar los efectos de la composición de la biomasa y las condiciones del fuego en la especiación de Ca en cenizas, este estudio caracteriza la especiación de Ca en muestras de carbón vegetal y ceniza que se derivaron de diferentes compartimentos de plantas y condiciones térmicas, utilizando espectroscopía de absorción de rayos X en el borde K del Ca. Los resultados mostraron que la biomasa contiene abundantes complejos orgánicos de Ca, que se mineralizaron en fairchildita y calcita tras ser calentados a 450 a 600 °C y luego en CaO, a medida que la temperatura aumentó a 750 °C. La apatito podría ser una especie de Ca abundante en los residuos de fuego si la relación molar Ca/P de la biomasa es pequeña (<2). La mineralización de Ca orgánico a los minerales de Ca identificados durante la combustión fue afectada de manera negligible por el nivel de oxígeno. La especiación de calcio en los residuos de incendios prescritos se asemejaba a la de las cenizas de biomasa quemadas a 550 °C con relaciones molares Ca/P similares. Los experimentos por lotes mostraron que los macronutrientes (Ca, Mg, K y P) se liberaban de manera diferencial, como resultado de la diferente solubilidad de los minerales en las cenizas y la reprecipitación de minerales. La solubilidad acuosa de Ca, Mg y P disminuyó a medida que el pH aumentó de 5 a 9, mientras que K no mostró dependencia del pH y fue casi completamente soluble. Los resultados de este estudio mejoran nuestra comprensión de la química de los residuos de fuego y sus comportamientos geoquímicos, lo que puede ayudar a evaluar el impacto del fuego en las propiedades del suelo postincendio y el ciclo de macronutrientes.