Анализ гуминовых кислот в воде

Применительно к разным угодьям одной и той же почвенной разности (например, по полям травопольного севооборота) описываемый метод позволяет судить о количестве новообразованных гуминовых кислот.
Для анализа из общего образца почвы берут среднюю пробу в 40- 50 г. В пробе при помощи лупы пинцетом тщательно отбирают корешки и полуразложившиеся остатки. Для отбора корешков можно пользоваться также стеклянной палочкой, наэлектризованной трением о шерстяную ткань; при этом необходимо следить, чтобы не удалялся мелкозем, что ведет к искажению результатов. При размельчении крупных комков почвы необходимо пользоваться пестиком с резиновым наконечником, так как фарфоровым пестиком сухие корешки сильно измельчаются. Очищенная от корешков почва измельчается и просеивается через сито с отверстиями в 0,25 мм.
Извлечение подвижных гуминовых кислот. Из подготовленной почвы на технических весах берут навеску в 5 г, помещают ее в коническую колбу на 250 мл, осторожно заливают 100 мл 0,1 н. раствора NaOH, приготовленного на воде, освобожденной от СO2.
Колбу плотно закрывают резиновой или корковой пробкой и слегка встряхивают (два-три раза) для полного и равномерного смачивания почвы. Затем колбу с содержимым оставляют на 15-16 час. в спокойном состоянии.
После 15-16-часового настаивания содержимое колбы целиком переносят на воронку с двойным простым бумажным фильтром диаметром 17 см. Первые мутные порции фильтрата можно отбросить или осторожно перенести на фильтр. Когда в приемной колбе накопится 60-70 мл прозрачного фильтрата, фильтрование прекращают, из общего объема фильтрата берут 50 мл жидкости и переносят в стакан на 100 мл.
Из этого раствора гуминовые кислоты осаждают прибавлением серной кислоты с таким расчетом, чтобы конечная концентрация примерно равнялась 0,1 н. Для этого к 50 мл 0,1 н. щелочного раствора достаточно прибавить 5-8 мл 1,0 н. раствора серной кислоты. Прибавляют кислоту небольшими порциями, так как избытка ее следует избегать. После прибавления серной кислоты стаканчики ставят на 1 час на горячую электрическую этернитовую плитку для полной коагуляции гуминовых кислот.
После охлаждения раствора производят фильтрование на маленькой воронке через простой фильтр (диаметр воронки 4-5 см, а фильтра 7 см), не взбалтывая осадка, осевшего на дно стаканчика, для чего кислый раствор при помощи стеклянной палочки сливают через фильтр; затем на этот же фильтр переносят осадок гуминовых кислот, который на фильтре дважды промывают 0,02 н. раствором серной кислоты. Фильтрат и промывные воды отбрасывают.
Растворение осадка гуминовых кислот на фильтре производят над мерной колбой емкостью 50 мл. Для этого на фильтр очень небольшими порциями приливают (лучше из маленькой промывалки) горячий 0,02 н. раствор NaOH. Раствор гуматов натрия стекает в мерную колбочку.
Стаканчик, из которого перенесен осадок на фильтр, необходимо несколько раз смыть горячим 0,02 н. раствором NaOH для растворения приставшего к стенкам осадка гуминовых кислот; этот раствор присоединяют к общему объему в мерной колбочке. Далее щелочной раствор гуминовых кислот после охлаждения доводят в колбочке дистиллированной водой до черты (50 мл).
На определение углерода берут две параллельные пробы по 20 мл (проба соответствует 1 г почвы) в эрленмейеровские колбы на 100 мл. Щелочной раствор нейтрализуют 0,1 н. раствором серной кислоты, прибавляя ее по каплям до помутнения, и затем на водяной бане высушивают досуха. После высушивания раствора в колбочку прибавляют немного прокаленной пемзы или почвы (для равномерного кипения) и определяют углерод по Тюрину.
Одновременно можно вести 8-10 определений подвижных гуминовых кислот. При дальнейшем навыке партию анализов можно увеличить. Анализ партии образцов продолжается 4-5 дней.
Расчеты, приготовление растворов и установка титров при определении углерода изложены выше, при описании метода определения гумуса почвы по Тюрину.
Реактивы: 1. 0,1 н. раствор NaOH • 4 г NaOH растворяют в 1 л дистиллированной воды. Вода должна быть предварительно освобождена от углекислоты 2-3-часовым кипячением. Концентрацию приготовленного раствора проверяют по 0,1 н. раствору серной кислоты. Раствор щелочи должен быть приготовлен точно 0,1 н. Для приготовления раствора удобно пользоваться фиксаналом.
2. 0,1 н. раствор серной кислоты — 2,7 мл серной кислоты (уд. веса 1,84) на 1 л воды.
3. 0,02 н. растворы NaOH и H2SO4. Растворы удобно готовить из фиксаналов (0,1 н.) разбавлением их в пять раз.

источник

Номер патента: 1427298

(51) 4 С 01 И 31 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ун (7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киргизский государственныйиверситет иь 50-летия СССР2) Ш,Жоробекова, К.Кыдыралиеваи Т,Е.Власова(56) К 1 ос 11 пе Р, апд Мцс 1 е Л, 1 вог 1 оп ой Иагег во 1 цЪ 1 е Ьцв 1 с ас 1 д.сЬе 1 асе совроцпдв. — 2. сЬев 19ч,9, р,453.ИеЪег .М. апд Ы 11 воп Б.А, ТЬе1 во 1 аг 1 оп апд сЬагасгег 1 гагоп огГц 1 ч 1 с ас 1 д апд Ьцвс асЫ Ггов гчег иагег. — Ыагег РевеагсЬ. 1975ч.9, р.1079-1084(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГУМИНОВЫХКИСЛОТ В ПРИРОДНОЙ ВОДЕ(57) Изобретение касается аналитической химии, в частности определения гуминовых кислот вприродныхводах. Процесс ведут обработкой анализируемой пробы нитратом свинца споследующим отделением полученногоосадка, его, высушиванием, растворением в аммиачном растворе и обработкой другим комплексообразователем -5,7-.дибром-оксихинолином иСНС(0)ОН при рН 8,5-9 и 70 С, Далееосадок отделяв.г, Фильтрат обрабатывают СНзС(0)ОН до рН 1 и отделяютосадок, который высушивают и взвешивают. Эти условия повышают точностьопределения гуминовых кислот (до10 7 г/мл) в 1,6 раза при сокращении временй анализа в 4,2 раза,1 табл.1427298 тервале 0,1-200,0 мг/л. Предел обнаружения 10 г/мл. ФоРмула изобретения Статистическая Известныйхарактеристика способ Предлагаемыи способ 30Число измерений, и Средний результат Х г/л 1,6″ 10, 2,3 10 Стандартноеотклонение, 8 1,441 О 4,40 10 40 ИнтеРвал,среднего зн ения, Х+дХ, г/л 1,610 + 2,3 10Составитель С,ХованскаяТехред М,Дицык Редактор И.Рыбченко Корректор В.Романенко Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 4849/42 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения гуминовых кислот в природной воде.Пелью изобретения является упрощение и повышение точности способа,Способ осуществляют следующим образом.К 10 л пробы анализируемой воды добавляют 1 л 0,2 М раствора нитрата свинца. При этом выпадает осадок гуматов свинца. Отфильтрованный и высушенный осадок растворяют в 250 мл 0,4 М раствора аммиака. В аммиачный раствор гумата свинца добавляют 1 г бромоксина (5,7-дибром-оксихинолина), доводят с помощью концентрированной уксусной кислоты РН до 8,5- 9,0 и в течение 0,5 ч перемешиваютоего при 70 С. Образовавшийся осадок оксината свинца отделяют центрифугированием, а из фильтрата осаждают гуминовые кислоты с помощью концентрированной уксусной кислоты, доводя РН до 1,0. Осадок гуминовых кислот отделяют центрифугированием и высушивают в эксикаторе над Р О . Сухой остаток взвешивают и относят к юа» чальному объему анализируемой воды.В таблице приведены результаты анализов воды с известным содер—7 жанием гуминовых кислот 2,4 1 О г/л по предлагаемому и известному способам. оКак видно из таблицы, интервал: среднего значения по предлагаемому способу в 4 раза меньше, чем по известному, точность определения содержания гуминовых кислот повышается в 1,6 раза при сокращении времени анализа в 4,2 раза. Содержание гуминовых кислот в воде сгпределяют в инСпособ определения гуминовых кислот в природной воде путем обработкианализируемой пробы нитратом свинца,10 отделения осадка,высушиванием его,растворения осадка в аммиачном растворе, обработки аммиачного растворакомплексообраэователем и уксуснойкислотой при РН 8,5-9,0 при повышен 15 ной температуре, отфильтровыванияосадка, обработки фильтрата уксуснойкислотой до РВ 1,0, отделения оеадка,высушивания его и взвешивания, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с20 целью упрощения и повышения точности способа, в качестве комплексооб»разователя используют 5,7-дибром-оксихинолин и обработку аммиачногоораствора ведут при 70 С,25

КИРГИЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. 50-ЛЕТИЯ СССР

ЖОРОБЕКОВА ШАРИПА, КЫДЫРАЛИЕВА КАМИЛЯ, ВЛАСОВА ТАТЬЯНА ЕВГЕНЬЕВНА

. д.После регенерации поинт промывают водой в емкость 4 (0,4 л па 1 л вина),Для лучшего поглощения кальция н осооенно железа в исходном катпоппте перед контактом с вином должна преобладать кислая поногеппая Форма.Заключительной операцией производственного процесса является обработка понпта раДата 03, П — 69 07, П — 69 17. П — 69 Контроль опыт Образцы вин закладки опыт контроль контроль опыт конт роль опыт Осадок Осадок Нет Осадок Осадок Нет Нет Нет 6,8 9,0 254 270 10 8 85 6,5 09. 1. 1969 18. ХП. 1968Алиготе Осадок Нет Нет Нет Вермут бел. экстраВермут бел. крепленный 17. ХП. 1968 26,2 Осадок Нет Нет Осадок Нет 14,2 7,0 Нет 15 Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок 4,2 4,0 Нет Нет 10,5 9,5 6,6 6,7 Нет Не 15, Ч 1. 1968 10. 1 Х. 1968 22 24.

. 4,1 гН-МеРЬе-Ией(трифторацетат) и1,1 мл М-метилморфолина в 40 мл диметилформамида прибавляют при 0 С,2,3 г дициклогексилкарбоди;мда.Реакционную смесь выдерживают в течение1 ч при 0 С и в течение 15 ч при комнатной температуре, осадок отфильтровывают, фильтрат упаривают в вакууме,полученный остаток растворяют в этиловом эфире уксусной кислоты и раствор несколько раз промывают разбавленным раствором кислого углекислогокалия, соляной кислотой и водой, послечего растворитель отгоняют в вакууме,Полученный остаток чистят с помощьюхроматографии на колонке, заполненнойсиликагелем, используя для элюирования смесь хлористого метилена и метилового спирта. Получают указанноесоединение в виде аморфного продукта;( ) = — 23,3 (с 1,2 в.

. кислоту 2 н. до рН 1,5. Выпавший осадок отбрасываютНейтрализуют кислоту в растворе, Экстракт высушивают. Выход готового продукта составляет 4 Х от веса необезжиренного сырья. Содержание кукурбитина 7,87П р и м е р 2. Технологические стадии до осаждения ВМС аналогично примеру 1. Осаждение ВМС осуществляют добавлением соляной кислоты до рН 3,0. Выпавший осадок отбрасывают. Нейтрализуют кислоту в растворе. Экстракт высушивают. Выход готового продукта составляет 4, 1 Ж от веса не- обезжиренного сырья. Содержание кукурбитина 8,27.9 4мышей на 872. Испытания токсичностипоказали, что для препарата не существует токсических доэ. 3170662 получаемых по предлагаемому и известному способам, показывает, что предлагаемый способ приводит к повьппенню.

. 1:0,5- 0,8 з 0,05-0,004, и температуре 40-50 фС с применением адсорбционной очисткипосле нейтрализации фосфорной кисло»той.Благодаря проведению экстракциисмесью растворов калия и аммиака практически исключаются деструкциягуминовых кислоти образование фуль-. «виновых кислот, которые не имеютрострегулирующей активности. Введение для обработки торфа раствораедкого калия улучшает свойствараствора гуминовых кислот (вводятся ионы калия. Таким образом, конеч ный продукт содержит все необходимые 30макроэлементы. азот, фосфор и калий,чтоособенно важно при использовании гуминовых кислот в качестве рострегулятора в солодовой и дрожжевойпромышленности; 35Гуминовые кислоты — сложная смесь , соединений,в основном состоящих изконденсированных.

. МАТ 1.1 Х),На второй стадии гумификации проводились эксперименты с заменой культуры Яг. п 1 дгйасепз другими видами актиномицетов, обладающими сильной полифенолоксидазной активностью, не являющимися антагонистами к Аго 1 оЪас 1 ег сЬгоососсшп, способными к пролиферации в указанной среде. Испытывались в частности исходные культуры, не вполне идентифицированные, из той же коллекции Института сельскохозяйственной и промышленной микробиологии Неаполитанского университета, содержащей апИЪойсцз, дг 1 зез, 1 псагпагцз, 1 п 1 еггпео 1 шз, гипозцз, гайае.Некоторые основные штаммы апйноИсцз, дпзецз, 1 псагпа 1 цз и гнпозцз дают выход лишь немногим ниже выхода, полученного на Яг, п 1 дг 11 ас 1 епз Нб/2 1 МАТ 1.Х, между тем ход получается явно.

источник

Владельцы патента RU 2402761:

Изобретение относится к количественному анализу питьевых, природных и сточных вод. Способ включает окисление гуминовых кислот и детектирование продуктов их окисления, причем в качестве окислителя применяется молекулярный бром в количестве 0.05-0.25% от массы водной пробы, а детектирование осуществляют методом капиллярной газовой хроматографии. Достигается повышение чувствительности и надежности анализа. 2 табл., 6 ил.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для определения количественного содержания гуминовых кислот в питьевых, природных и сточных водах.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является метод проточно-инжекционного анализа гуминовых кислот в присутствии N-бромсукцинимида с детектированием хемилюминесценции [J.Michałowski, P.Hałaburda, A. Kojło. Determination of humic acid in natural waters by flow injection analysis with chemiluminescence detection // Analytica Chimica Acta. — 2001. — Vol.438. — P.143-148.]. Недостатками прототипа являются высокий предел обнаружения гуминовых кислот и зависимость результатов количественного анализа от присутствия в воде различных фенольных соединений (фенол, крезолы, хлорфенолы). Следует отметить, что соединения этого класса, как правило, всегда содержатся в природных, питьевых и сточных водах [Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере. — Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской академии наук, 2001 — 386 с.].

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа, позволяющего снизить предел обнаружения и исключить влияние фенольных соединений на результаты количественного анализа гуминовых кислот в водных средах. В этом состоит технический результат.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения гуминовых кислот в водных средах, включающего окисление гуминовых кислот и детектирование продуктов их окисления, новым является то, что в качестве окислителя применяется молекулярный бром в количестве 0.05-0.25% от массы водной пробы, а детектирование осуществляют метом капиллярной газовой хроматографии.

Согласно современным представлениям гуминовые кислоты относят к полиэлектролитам со слабо выраженными кислотными свойствами и проявляющими высокую реакционную способность, связанную с наличием в их структуре большого числа карбоксильных и фенолгидроксильных групп.

На фиг.1 приведена гипотетическая формула гуминовой кислоты (по Стивенсону).

В присутствии сильного окислителя — молекулярного брома происходит окисление гуминовых кислот с образованием различных низкомолекулярных органических соединений. На фиг.2 приведена хроматограмма экстракта природной воды, предварительно обработанной молекулярным бромом и масс-спектр соединения с временем удерживания 47.06 мин. Этот пик является самым интенсивным на хроматограмме и принадлежит 2,4,6-трибромфенолу.

Таким образом, фенол выбран нами в качестве вещества, на котором основан способ косвенного определения гуминовых кислот в воде. Присутствие в экстракте фенола в виде 2,4,6-трибромфенола неслучайно, поскольку он легко взаимодействует с молекулярным бромом в воде по реакции электрофильного замещения с количественным образованием трибромпроизводного [Нейланд О.Я. Органическая химия. — М.: Высш. шк., 1990. — 751 с.].

Оптимальное значение pH водного раствора, при котором происходит наиболее эффективное окисление гуминовых кислот, соответствует нейтральной среде (фиг.3). Это связано, на наш взгляд, с одновременным присутствием в воде двух сильных окислителей Br₂ и HBrO [Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. — М.: Химия, 1995. — 432 с.]:

Снижение окислительной активности в кислой и щелочной среде связано с тем, что в результате смещения равновесия гидролиза в кислой среде окислителем выступает преимущественно молекулярный бром, а в щелочной — HBrO.

Процессы, происходящие в водном растворе гуминовых кислот в присутствии молекулярного брома, показаны на фиг.4: 1 — окисление гуминовых кислот бромом; 2 — образование фенола при окислении гуминовых кислот; 3 — бромирование фенола, образовавшегося при окислении гуминовых кислот; 4 — бромирование нативного фенола, присутствующего в воде до окисления гуминовых кислот.

Для учета нативного фенола бромирование одной и той же пробы проводят дважды: в нейтральной среде и сильнокислой (pH 1). В этом случае прирост концентрации 2,4,6-трибромфенола в нейтральной среде по сравнению кислой будет связан только с фенолом, образовавшимся при окислении гуминовых кислот, и пропорционален их содержанию в анализируемой пробе воды.

Способ определения гуминовых кислот в водных средах включает три этапа:

1) Окисление гуминовых кислот — обработка исследуемого водного образца молекулярным бромом. Одновременно с окислением гуминовых кислот протекает процесс бромирования образующегося при их окислении фенола. При комнатной температуре (20±5°С) реакция бромирования фенола завершается в течение 3 мин с количественным образованием 2,4,6-трибромфенола.

2) Жидкостная экстракция 2,4,6-трибромфенола. Эта стадия предназначена для перевода 2,4,6-трибромфенола в более удобную для последующего газохроматографического анализа органическую фазу, повышения его концентрации в экстракте и отделения мешающих компонентов.

Химическая модификация фенола в 2,4,6-трибромфенол значительно снижает его растворимость в воде, что приводит к его эффективному извлечению из водной фазы в органический растворитель (до 98%).

3) Анализ экстракта методом газовой хроматографии. Полученный экстракт 2,4,6-трибромфенола анализируют методом капиллярной газовой хроматографии с детектором электронного захвата (ДЭЗ). Галогенселективный ДЭЗ обеспечивает максимально возможное по чувствительности газохроматографическое определение 2,4,6-трибромфенола.

Определение гуминовых кислот выполняют по следующей методике. В мерную колбу помещают 1000 см 3 анализируемой пробы. Исходный объем пробы делят на две равные части, одну из которых подкисляют раствором серной кислоты до значения pH 1. В обе части пробы добавляют бромную воду; расчетное содержание молекулярного брома в пробе 0.05-0.25%. Бромирование проводят в течение 3 мин. После завершения бромирования избыток брома удаляют раствором тиосульфата натрия; расчетная концентрация в пробе — 0.01 моль/дм 3 . Затем в обе части пробы вводят внутренний стандарт (2,4,6-трихлорфенол); расчетная концентрация в пробе — 0.5 мкг/дм 3 и проводят экстракцию образовавшегося 2,4,6-трибромфенола 11 см 3 толуола в течение 10 минут. После расслаивания фаз отбирают по 10 см 3 экстракта, вводят 0.5 мл раствора щелочи (0.1 М) и реэкстрагируют 2,4,6-трибромфенол в течение 3 мин. После расслаивания фаз удаляют 9.5 см 3 экстракта, нейтрализуют реэкстракт раствором серной кислоты до pH 2-3 и повторно экстрагируют в течение 3 мин. Полученные экстракты анализируют на газовом хроматографе с ДЭЗ.

Условия газохроматографического определения: температура детектора 320°С, испарителя 320°С, термостата колонок 200°С; кварцевая капиллярная колонка 30 м × 0.25 мм × 0.25 мкм со слабополярной неподвижной жидкой фазой (SE-30, SE-52, SE-54), скорость потока газа-носителя (азот, ос.ч.) через колонку 1.0 см 3 /мин, поддув детектора 20 см 3 /мин, деление потока 1:30. Хроматограмма экстракта, полученная при анализе стандартного раствора гуминовых кислот с концентрацией 10 мкг/дм 3 , приведена на фиг.5 (ВС — 2,4,6-трихлорфенол (внутренний стандарт); 2,4,6-ТБФ — 2,4,6-трибромфенол).

Идентификацию 2,4,6-трибромфенола в анализируемой пробе воды проводят по относительному времени удерживания t_x*:

где t_x и t_cт — исправленные времена удерживания компонентов анализируемой пробы и внутреннего стандарта соответственно.

Относительные времена удерживания компонентов анализируемой пробы сравнивают с относительным временем удерживания 2,4,6-трибромфенола, полученного для стандартного раствора: t_х*(2,4,6-трибромфенол)=2.981.

На основе полученных хроматограмм находят приращение фенола:

где S(фенол/_{pH 1}) — отношение площадей пика 2,4,6-трибромфенола и внутреннего стандарта на хроматограмме той части пробы, бромирование которой поводили при значении pH 1;

S(фенол/_{pH 7}) — отношение площадей пика 2,4,6-трибромфенола и внутреннего стандарта на хроматограмме той части пробы, бромирование которой поводили без добавления кислоты.

Массовую концентрацию гуминовых кислот в анализируемой пробе воды рассчитывают по уравнению, полученному на основе градуировочного графика для стандартных растворов гуминовых кислот (таблица 1):

С(ГК)=160.79ΔS(фенол)-0.11(R 2 =0.9986)

Таблица 1
Результаты газохроматографического анализа стандартных растворов гуминовых кислот
С (ГК), мкг/дм 3	ΔS (фенол)
10	0.052
30	0.189
45	0.287
75	0.48
125	0.768

На фиг.6 приведена градировочная зависимость массовой концентрации гуминовых кислот (стандартные растворы) от приращения фенола ΔS (фенол). Стандартные растворы гуминовых кислот были приготовлены на основе препарата фирмы Aldrich (Humic acid, sodium salt, technical grade, cat: H1, 675-2). Аналогичный препарат применяется и в способе, выбранном в качестве прототипа.

Примеры осуществления способа

В мерную колбу помещают 1000 см 3 анализируемой пробы. Исходный объем пробы делят на две равные части, одну из которых подкисляют раствором серной кислоты до значения pH 1. В обе части пробы добавляют бромную воду; расчетное содержание молекулярного брома в пробе 0.0005%. Бромирование проводят в течение 3 мин. После завершения бромирования избыток брома удаляют раствором тиосульфата натрия; расчетная концентрация в пробе — 0.01 моль/дм 3 . Затем в обе части пробы вводят внутренний стандарт (2,4,6-трихлорфенол); расчетная концентрация в пробе — 0.5 мкг/дм 3 и проводят экстракцию образовавшегося 2,4,6-трибромфенола 11 см 3 толуола в течение 10 минут. После расслаивания фаз отбирают по 10 см экстракта, вводят 0.5 мл раствора щелочи (0.1 М) и реэкстрагируют 2,4,6-трибромфенол в течение 3 мин. После расслаивания фаз удаляют 9.5 см 3 экстракта, нейтрализуют реэкстракт раствором серной кислоты до pH 2-3 и повторно экстрагируют в течение 3 мин. Полученные экстракты анализируют на газовом хроматографе с ДЭЗ.

Способ неосуществим, так как предел обнаружения гуминовых кислот при содержании брома в пробе 0.0005% составляет 480 мкг/дм 3 , что выше, чем по прототипу.

Содержание брома в пробе — 0.005%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 150 мкг/дм 3 . Способ неосуществим, так как предел обнаружения гуминовых кислот выше, чем по прототипу.

Содержание брома в пробе — 0.05%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.10%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.15%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.20%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.25%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Результаты определения гуминовых кислот в воде предлагаемым способом приведены в табл.2.

Таблица 2
Примеры осуществления способа
№ примера	Содержание брома по отношению к массе пробы, %	Достигаемый предел обнаружения, мкг/дм 3	Возможность осуществления заявляемого способа
По прототипу	—	14	—
1	0.0005	480	неосуществим
2	0.005	150	неосуществим
3	0.05	5.0	осуществим
4	0.10	5.0	осуществим
5	0.15	5.0	осуществим
6	0.20	5.0	осуществим
7	0.25	5.0	осуществим

Из примеров 1-7 и табл.2 следует, что предлагаемый способ определения гуминовых кислот осуществим в диапазоне концентраций брома 0.05-0.25% по отношению к массе пробы. Дальнейшее увеличение концентрации брома нецелесообразно, поскольку не оказывает влияния на предел обнаружения гуминовых кислот. При содержании брома менее 0.05% образуется недостаточное количество фенола при окислении гуминовых кислот.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:

1) Более низкий предел обнаружения гуминовых кислот в воде: 5 мкг/дм 3 ; по прототипу — 14 мкг/дм 3 .

2) Применение хроматографии на этапе инструментального определения продуктов окисления гуминовых кислот обеспечивает большую селективность их определения; по прототипу — хроматографического разделения не проводиться.

3) Применение более доступного реагента для окисления гуминовых кислот — молекулярный бром; по прототипу — N-бромсукцинимид.

Способ определения гуминовых кислот в водных средах, включающий окисление гуминовых кислот и детектирование продуктов их окисления, отличающийся тем, что в качестве окислителя применяется молекулярный бром в количестве 0,05-0,25% от массы водной пробы, а детектирование осуществляют методом капиллярной газовой хроматографии.

источник

ГОСТ, с методикой определения гуминовых кислот в жидких удобрениях — штука полезная. Он должен защищать интересы покупателей. Но в наших реалиях покупатель сам в первую очередь должен встать на защиту своих интересов. Для этого нужно иметь хотя бы общее представление о действующих стандартах и используемых технологиях.

Эффективное органическое удобрение — мечта фермера. Множество производителей стараются эту мечту фермеру продать. Выбор довольно большой. Один препарат натуральнее другого. Зачем же для гуминовых препаратов установлены довольно строгие правила контроля?

Давайте возьмем в качестве примера жидкое гуминовое удобрение, полученное из торфа. Натуральный продукт из натурального сырья. Какие тут возможны подводные камни?

Начнем с того, что натуральное происхождение сырья не гарантирует его безопасность и полезность. Торф добывается в разных месторождениях. Его состав отличается, причем не только для разных месторождений, но и для отдельных партий сырья.

Доля гуминовых веществ в органической части торфа может составлять 20-70%. Разброс немаленький. Согласно же ГОСТ Р 54249-2010 доля этих самых гуминовых веществ должна составлять не менее 30%. К торфу предъявляется и ряд других требований. В их число входит отсутствие запаха и плесени, кроме того, не должно наблюдаться признаков коксования. Потребитель не может проверить, соблюдается ли эти условия.

Торф считается безопасным натуральным сырьем. Но это на самом деле не совсем так. Загрязнение окружающей среды сказывается и на составе торфа. Повышение содержания цинка, свинца, кадмия в верхних слоях торфа вызывает серьезные опасения. Тут, кстати, хочется упомянуть еще об одном сырье для производства гуматов — сапропеле. Данный вид донных отложений еще более чувствителен к загрязнению окружающей среды, в нем быстро накапливаются тяжелые металлы.

Раз уж речь зашла об окружающей среде, стоит отметить, что добыча торфа сама по себе наносит огромный ущерб природе, причем не только в местах добычи, но и в глобальном масштабе. Торфяники содержат «законсервированный» углекислый газ и метан. Добыча торфа приводит к тому, что огромные количества этих парниковых газов попадают в атмосферу и оказывают далеко не позитивное влияние на климат Земли.

Как думаете, насколько это разумно — уничтожать природу ради повышения урожайности? И это при том, что гуматы можно синтезировать из побочных продуктов целлюлозно-бумажной промышленности. Вы, наверное, догадались, что речь идет об уникальной технологии производства, используемой нашей компанией. Но что-то нас занесло не в ту степь. Вернемся к гуматам.

Этими бумагами почти никто не интересуется, а надо бы. Любая партия товара должна сопровождаться комплектом документов, подтверждающим их качество. Конечно, все параметры есть и на упаковке, но одно дело — номинальные значения, а другое — реальные.

Кстати, вы знаете, как определяется содержание водорастворимых гуминовых кислот в продукции? Тут на сцену выходит ГОСТ 9517-94 (ИСО 5073-85) с не совсем подходящим названием «Топливо твердое. Методы определения выхода гуминовых кислот».

С помощью различных химических веществ гуматы осаждают и определяют их массу в пробе. Сделать это можно только в лаборатории. Процесс не слишком быстрый, он занимает несколько часов.

Итак, покупая гуматы, крайне желательно ознакомиться документами, сопровождающими партию товара. Но гарантируют ли эти документы качество? Насколько корректно искать одним и тем же способом гуминовые кислоты и в удобрениях, и в топливе?

Сходу ответить на этот вопрос сложно. Гумат из торфа добывается с помощью различных технологий. Применяются различные воздействия на гуминовую составляющую торфа:

Среди множества технологий есть варианты «дешево и сердито», но при этом некоторые компании все равно используют дорогое оборудование. Есть мнение, что если в технологии присутствует термообработка торфа, это очень негативно отражается на эффективности препарата. Действительно, очень важно не разрушить органическую составляющую сырья. Так что стоит поинтересоваться технологией производства перед покупкой.

Многие наши потребители начали использовать Лигногумат только после предварительного тестирования на контрольных площадях. Это весьма разумно — начинать широкое использование препарата после тщательных испытаний и оценки эффективности. Но когда дело касается порошкообразного или жидкого торфяного гумата, нужно учитывать, что препараты различных компаний, произведенные по различным технологиям, могут очень сильно отличаться в плане эффективности. Тестирование и еще раз тестирование.

И конечно же, обращайте внимание на маркировку упаковок!

Рассказывая о гуматосодержащих препаратах, нельзя не упомянуть безбалластные препараты. Например, Лигногумат, Нормат и Арголан. Их, кстати, часто называют стимуляторами роста.

Каждый из этих препаратов представляет собой жидкое комплексное удобрение, содержащее помимо солей гуминовых кислот различные микроэлементы и другие биологически активные компоненты. В некоторые из них включено и некоторое количество минеральных компонентов, причем компоненты минерального происхождения находятся в легко усвояемой форме. Но правильно ли их называть стимуляторами?

Обратите внимание на то, что:

балластные гуминовые препараты называют удобрениями;
безбалластные гуминовые препараты называют стимуляторами роста.

Преимущество безбалластных стимуляторов заключается в том, что вы точно знаете, сколько вносимые вами удобрения содержат гуматов и других веществ. Кроме того, их растворы содержат только жидкую фракцию, никаких твердых веществ или осадков в них присутствовать не должно.

Появление осадка — признак неправильного смешивания препаратов. Это может случиться, если один из препаратов имеет явно выраженную щелочную реакцию, а другой — кислотную. Концентрированный раствор гумата калия жидкого (мы говорим о нашем 20% концентрате Лигногумата) дает щелочную реакцию. Растворы с низкой концентрацией в большинстве случаев смешиваются без каких-либо проблем.

На всякий случай напоминаем, что важно не только содержание гуматов. Нужно понимать разницу между гуминовыми калийными удобрениями и натриевыми.

Калий необходим всем растениям. Достаточно вспомнить о пользе подкормок с использованием калийных удобрений. А вот с натрием все не так однозначно. Грубо говоря, натрий мешает растениям усваивать калий. Но в то же время натриевые подкормки тоже могут приносить пользу. Ну и конечно нужно помнить о томатах и свекле, нуждающийся в натриевых подкормках.

Таким образом, в большинстве случаев лучше использовать гуматы калия.

Не забывайте о том, что использование гуматов не отменяет необходимости внесения минеральных удобрений. Но когда речь идет об азотных удобрениях, фосфорных или даже комплексных удобрениях, использование гуматов позволяет уменьшить их дозировку за счет лучшей усвояемости растениями. Например, подкормка Лигногуматом увеличивает количество подвижного фосфора в почве. То есть при том же общем количестве часть доступного растениям фосфора увеличивается. И пример с фосфором не единственный.

источник

Экологическая обстановка на нашей планете оставляет желать лучшего. Большая часть населения страдает от недостатка витаминов, минералов, важных микроэлементов. Загазованный воздух городов постоянно отравляет наш организм, делает его уязвимым для армии болезнетворных бактерий и грибков. Даже овощи и фрукты в магазинах не могут быть максимально полезными, потому что выращиваются на голодных почвах. Еще несколько десятилетий назад они были намного богаче, так как содержали гуминовые кислоты. Что это такое, какими свойствами обладают эти соединения, какова польза для человеческого организма? На все эти вопросы постараемся ответить в нашей статье.

Это соединения, имеющие длинную молекулярную цепь. В почве, в торфе, в растениях содержатся гуминовые кислоты. Угли окисленные также содержат это вещество. Обнаружить его можно в малых количествах в жареном мясе, чае, кофе и хлебной корке.

Если говорить о природных гуминовых кислотах, то они имеют довольно сложное строение, поэтому их молекулярная масса может достигать величины 2500. Гуминовые кислоты в воде практически не растворяются, за исключением фульвокислот.

Образование этих соединений происходит в процессе гумусообразования. Для ученых до сих пор остается загадкой, почему процесс разложения органических веществ в почве не заканчивается образованием воды и углекислого газа, как конечных продуктов, а на определенном этапе простые продукты распада превращаются в гуминовые кислоты.

Гуминовые кислоты, фульвокислоты оказывают на любой живой организм мощное воздействие благодаря богатому составу. В них содержится полный набор аминокислот, микроэлементов и минералов, а также:

Полисахариды природного происхождения.
Витамины.
Пептиды.
Гормоны.
Жирные кислоты.
Полифенолы и кетоны.
Катехины.
Дубильные вещества.
Изофлавоны.
Токоферолы.
Хиноны и другие. Всего около 70 полезных компонентов.

Такой насыщенный состав объясняет положительные биологические эффекты гуминовой кислоты.

Ученые обнаружили тот факт, что она способна изменять структуру воды, делать ее «талой». А она, как известно, оказывает целебное воздействие на организм.

Эти органические вещества отличаются сложной структурой, они достаточно распространены в природе и выступают в роли естественных детоксикантов и адаптогенов.

Большой спектр биологического воздействия отличает эти соединения, и в то же время они совершенно безопасны в использовании, так как являются экологически чистыми. В 60-е годы 20 столетия изучалось воздействие гуминовых кислот на животных и выяснилось, что они существенно повышают устойчивость организма к негативным факторам окружающей среды. Организм становится намного выносливее и здоровее.

Исследования наших и зарубежных ученых подтверждают, что гуминовые кислоты (что это такое, мы уже рассмотрели) могут использоваться в качестве лекарственного сырья.

Если рассматривать химические особенности соединений, то можно отметить их:

Нерегулярность строения.
Полидисперстность.
Гетерогенность структурных компонентов.

Мономеры гуминовых кислот представляют собой ароматические соединения с боковыми ответвлениями и гетероциклами. Среди функциональных групп можно обнаружить:

Фенольные.
Карбонильные.
Карбоксильные.
Спиртовые.
Пептиды.
Полисахариды.
Хиноидные группировки.
Минеральные комплексы.

Полиморфность строения обеспечивает разнообразие положительного воздействия гуминовых кислот на организм, будь то растительный или животный. Они отличаются своим разносторонним связывающим потенциалом, поэтому выступают в роли посредника, который существенно снижает действие токсических веществ на организм.

Чаще всего такие соединения получают, занимаясь переработкой отходов угольного производства. Затем их выращивают в воде, добавляя инокулят. Это патогенные бактерии, которые ускоряют процесс разложения и повышают процент выхода кислот.

Таким способом можно ускорить процесс почвообразования в районах угольных шахт, окультурить малоплодородные почвы. Любая органика подойдет для получения этих соединений.

Получение гуминовой кислоты возможно даже из опавших листьев или целлюлозы.

Эти соединения обладают мощными способностями по поддержанию химического баланса в организме. Двойственный характер гуминовой кислоты позволяет выступать ей в качестве донора электронов или акцептора. Это делает ее сильнейшим антиоксидантом, ловушкой для свободных радикалов, а, как известно, именно они повреждают молекулы ДНК и ускоряют старение организма. Гуминовые кислоты для человека полезны еще и потому, что оказывают мощное лечебное воздействие:

Подавляют активность вирусов. Гуминовые кислоты не позволяют им проникать в клетки. Но также эти соединения активизируют защитные силы иммунной системы, в результате чего она быстрее справляется с агрессорами. Так как гуминовые кислоты не позволяют вирусам проникать в клетку, то их можно использовать в профилактических целях в период простудных эпидемий.
Выступают в качестве гепатопроекторов и детоксиканта гуминовые кислоты. Что это такое, может не для всех понятно, попробуем прояснить. Эти соединения связывают тяжелые металлы и выводят из организма, а их избыток может привести к тяжелым отравлениям и мутациям. Гуминовые кислоты активно участвуют в обменных процессах в печени, ускоряют регенерацию ее поврежденных клеток, нормализуют уровень печеночных ферментов.
Отличаются антибактериальной активностью гуминовые кислоты. Польза в том, что уничтожаются патогенные микроорганизмы и вместе с токсинами выводятся естественным путем.
Эти соединения являются мощным энтеросорбентом. По сравнению с препаратами такого действия, они интенсивнее и эффективнее воздействуют, быстро устраняют диарею и другие нарушения пищеварения. Гуминовая кислота покрывает слизистую кишечника защитной пленкой, не позволяя проникать в кровь токсинам и вредным веществам. К тому же, оказывает мощное восстановительное воздействие, поврежденные ворсинки быстро восстанавливаются. Богатый состав кислот позволяет участвовать им даже в пищеварении, помогая ферментам расщеплять питательные вещества.
Повышают эффективность работы иммунной системы. В ходе исследований были доказаны противораковые свойства, замедляется рост опухолей.
Гуминовые кислоты для человека незаменимы, если необходимо ускорить заживление ран, язв. Обнаружены тормозящие эффекты кислоты на стенки сосудов, повреждающие части кожи.
Так как гуминовая кислота способна распознавать и выводить липопротеиды и холестерин, то ее можно эффективно использовать в борьбе с атеросклерозом, который часто становится причиной инфарктов и других сердечных патологий.

Из всего перечисленного можно заключить, что, если принимать гуминовые кислоты, польза для человека будет огромной.

Учитывая большой и разнообразный состав этих соединений, а также их многочисленные свойства, можно назвать несколько отраслей, в которых применение их оправдано и подтверждена эффективность. Востребованы гуминовые кислоты в следующих сферах:

Растениеводство.
Животноводство.
Терапия человека.

Рассмотрим каждую сферу немного подробнее.

Понятие гумуса известно уже более 200 лет, а вот польза гуминовых кислот открыта сравнительно недавно. Есть некий парадокс: гуминовые кислоты почв не растворяются в воде, так как же они могут оказывать положительное воздействие на развитие растений? Ученые нашли выход из этой ситуации. Оказалось, что соли этих кислот вполне растворимы, поэтому их активно используют в производстве удобрений. Отмечено следующее положительное воздействие на растения:

Растительный организм увеличивается в размерах во много раз быстрее.

Стимулируют рост и развитие корневой системы.
Соли гуминовых кислот повышают устойчивость растений к воздействию неблагоприятных факторов среды. Снижается заболеваемость.
Ускоряют созревание плодов.
Оказывают положительное влияние на интенсивность фотосинтеза, синтез хлорофилла.
Повышают урожайность растений.

Многочисленными исследованиями доказана эффективность применения гуминовых кислот в растениеводстве.

Не только в терапии человека и выращивании растений оправдано применение гуминовых кислот, но и ветеринарии. Установлено, что при их добавлении в рацион животных вызывает следующие эффекты:

Повышается процент рождения здорового потомства.
Выживаемость молодняка повышается.
Повышается иммунитет, и животные становятся менее восприимчивыми к различным инфекциям.

Увеличивается прирост массы.
Улучшаются обменные процессы в организме животного.
У животных улучшается пищеварение.
Так как из организма своевременно выводятся токсические вещества и газы, то в кишечнике подавляются процессы гниения и брожения.
Улучшается общее самочувствие животных.
Шерсть и кожа выглядят гораздо лучше.
Подавляются воспалительные процессы.

При добавлении в корм животных гуминовая кислота не провоцирует побочные эффекты, отлично переносится как животными, так и птицей. Нет опасений, что она вызовет генные мутации. Ее безопасность позволяет использовать ее для изготовления кормовых добавок.

В терапии заболеваний человека можно без опасений использовать эти вещества. Они абсолютно безопасны, не вызывают аллергии, не возникают побочные эффекты, потому что кислоты полностью экологически безопасны.

Гуминовая кислота назначается при следующих патологиях и состояниях:

Болезни ЖКТ.
Нарушение метаболизма.
Терапия отравлений.
Устранение воспалительных процессов, что позволяет заменить гуминовыми кислотами антибактериальные препараты.

Данные соединения позволяют нейтрализовать и вывести из организма токсические и вредные вещества, поэтому улучшается общее состояние человека.

Наружное применение гуминовой кислоты не менее эффективно, чем внутреннее. Ее используют в косметологии для лечебных мазей и масок, ванн. В результате выводятся токсические вещества, находящиеся в кожных покровах и провоцирующие аллергические проявления и другие патологии.

Мазь на основе гуминовых кислот оказывает следующее воздействие:

Снимает болевые ощущения.
Борется с воспалением.
Помогает устранять последствия травм опорно-двигательного аппарата.

Такой лечебный эффект оправдывает использование наружного применения гуминовых кислот при наличии варикозного расширения вен, гематом, травм суставов и мышц.

Гуминовая кислота в аптеке продается в виде биологически активных добавок. К таковым относится, например, «Гумавит». Стоимость его, конечно, велика, достигает 1000 рублей всего за 50 мл. Среди лекарственных средств можно назвать «Супропол».

Этот препарат прописывают пациентам даже при онкологических заболеваниях. Гуминовые кислоты способны проникать внутрь раковых клеток и убивать их. Цена лекарства достигает 10 тысяч за флакон, но в нашей стране это средство не имеет официальной регистрации, поэтому к его использованию относятся с осторожностью.

Приобрести корма для животных с гуминовыми кислотами гораздо проще. Например, корм для рыбок с таким составом будет стоить около 300-400 рублей, а «Элитриум» для свиней и домашней птицы обойдется около 500 рублей.

Вот такие чудодейственные гуминовые кислоты. Что это такое, мы разобрали, но остается добавить, что перед использованием средств, содержащих их, стоит проконсультироваться со своим врачом. Особенно это касается лечения детей, женщин в положении и кормящих мам. Любой, даже самый безобидный препарат может вызвать в организме неожиданные реакции, поэтому необходимо предварительно обсудить этот вопрос с доктором.

источник

В настоящее время для выделения из почв препаратов гуминовых кислот используется два метода: принятый в Российской школе почвоведения [38] и рекомендованный Международным гуминовым обществом — International Humic Substances Society (IHSS) [39]. В основе обоих методов лежит общий принцип: щелочная экстракция гуминовых веществ из почв. Однако в методическом плане имеется ряд различий.

Одно из них заключается в количестве экстракций, используемых для выделения препарата: согласно принятому в России методу почву экстрагируют щелочью не менее трех раз, экстракты объединяют для получения интегральной пробы из которой затем и выделяют препараты ГК. В тоже время методика, рекомендованная IHHS, предусматривает только однократную экстракцию почвы щелочью и, соответственно, выделение ГК осуществляют из первичного щелочного экстракта.

К другим различиям относятся: а) проведение щелочной экстракции в атмосфере азота, предусмотренное методикой IHHS; б) коагуляция минеральных взвесей: согласно принятому в России методу проводится в щелочном экстракте хлоридом натрия, а в методе, рекомендованном IHHS, эта операция осуществляется с ГК, уже отделенным от фульвокислот, и коагулянтом служит KCl; в) в рекомендациях IHHS дополнительно предусмотрена обработка осадка ГК смесью 0.1 М HCl / 0.3 M HF для окончательного удаления тонких минеральных взвесей.

В данной работе была использована методика, принятая Российской школой почвоведения. Методика включает в себя следующие стадии:

а) Пробоподготовка. Перед сушкой образца из него тщательно отбирают слаборазложившиеся органические остатки (корни, ветки и т.п.). Образцы высушивают при комнатной температуре, растирают в фарфоровой ступке, при этом продолжая отбор корешков, и пропускают через сито 1 мм. Из образца повторно с максимально возможной тщательностью отбирают неразложившиеся органические остатки.

б) Декальцирование. Декальцирование проводят только для карбонатных почв. Навеску образца 100 г залили 0,05 н раствором в соотношении 1:10 и оставили на ночь. Затем декальцинат фильтровали через рыхлый фильтр, перенося на него часть почвы.

в) Экстракция. После фильтрации образец почвы сразу же заливали 0,1 н. раствором NaOH в соотношении почва-раствор 1:10, тщательно взбалтывали и оставляли на 6-8 часов. После этого, не взмучивая почву, максимально полно слили надосадочный раствор с помощью сифона и залили почву новой порцией раствора щелочи в том же соотношении. Тщательно перемешали раствор и оставили до следующего дня с таким расчетом, чтобы общее время взаимодействия почвы с раствором щелочи составляло 24 часа. Вторую порцию также сифонировали и объединили с первой.

г) Коагуляция минеральных коллоидов и центрифугирование. Для коагуляции диспергированных в щелочном растворе минеральных коллоидов в него добавляли насыщенный раствор коагулятора (приготовленный предварительным растворением избытка сульфата натрия в нагретой дистиллированной воде), по 250 мл на 1 литр щелочной вытяжки, и после тщательного перемешивания оставили на час для более полной коагуляции коллоидов. После этого раствор центрифугировали на центрифуге при 13000 об/мин в течение 1 часа.

д) Осаждение. Осаждение ГК проводили в очищенном щелочном экстракте постепенным добавлением 1 н. раствора до pH = 1,1-1,2 и оставляли на ночь. На следующий день сифонировали надосадочную жидкость и отжимали осадок ГК на центрифуге в течение 15 минут, затем промывали в центрифужных стаканах с повторным центрифугированием сначала водой подкисленной серной кислотой, затем чистой водой до начала диспергирования ГК. Надосадочная жидкость включает в себя фульвокислоты, поэтому ее слили в отдельную емкость, для последующего выделения фульвокислот.

е) Диализ. Сушка. Гель ГК после центрифугирования и промывки поместили в пакеты из полупроницаемого т.н. диализного целлофана и разместили в больших емкостях с дистиллированной водой. Пакеты опустили в воду до половины их высоты. Первые три дня воду меняют каждый день, далее через 5 дней. Полноту удаления контролировали качественной реакцией на сульфаты в воде, стекающей с мешка после подъема из диализного сосуда. Препараты ГК из диализных пакетов перенесли в чашки Петри, после чего сушили в вакуумном шкафу над CaCl₂. Затем препараты переместили в бюксы и досушивали в эксикаторе над .

источник

И конечно же, обращайте внимание на маркировку упаковок!

Обратите внимание на то, что:

балластные гуминовые препараты называют удобрениями;
безбалластные гуминовые препараты называют стимуляторами роста.

Таким образом, в большинстве случаев лучше использовать гуматы калия.

источник

Анализ элементного и фрагментного состава гуминовых кислот почв Сибири комплексом инструментальных методов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.02, кандидат химических наук Тихова, Вера Дмитриевна

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА НА ПРИМЕРЕ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПОЧВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Представления о гумификации и строении гуминовых веществ.

Количественная спектроскопия ЯМР поликомпонентных систем из природного органического сырья 2007 год, доктор химических наук Рохин, Александр Валерьевич

Количественная спектроскопия ЯМР 13 С, 17 О и физиологическая активность гуминовых кислот 2000 год, кандидат химических наук Фёдорова, Татьяна Евгеньевна

Химический состав и пути использования сапропелей Татарстана 2002 год, кандидат химических наук Пономарева, Марина Алексеевна

Характеристика гуминовых кислот торфов Среднего Приобья 2012 год, доктор биологических наук Сартаков, Михаил Петрович

Изучение состава и свойств промышленных гуминовых препаратов различного генезиса методами биотестирования и количественной спектроскопии ЯМР 2013 год, кандидат биологических наук Неизвестная, Наталья Геннадьевна

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ элементного и фрагментного состава гуминовых кислот почв Сибири комплексом инструментальных методов»

Гуминовые вещества являются одними из самых распространенных углеродсодержащих материалов на земной поверхности, они встречаются в почвах, углях, морской и пресной воде, торфах и сапропелях. Гуминовые кислоты (ГК) — это азотсодержащие высокомолекулярные оксикарбоновые кислоты переменного состава с интенсивной темно-бурой или красновато-бурой окраской, выделяемые из почвы или других вышеперечисленных объектов растворами щелочей. Их особая роль определяется термодинамической и биохимической устойчивостью и многообразием функций [1].

Установление принципов строения гуминовых веществ имеет фундаментальное значение для сельского хозяйства, экологии, геохимии и специальных областей химии, биологии и медицины.

Важность этих исследований для сельского хозяйства и медицины состоит в том, чтобы научиться предсказывать свойства и физиологическую активность ГК, полученных из различных источников (торфа, угля, сапропеля). В настоящее время существуют десятки промышленно выпускаемых удобрений на основе ГК, выделяемых из различного природного сырья — в основном угля и торфа. Физиологическая активность этих удобрений определяется эмпирически на основе полевых испытаний, это существенно замедляет процесс разработки новых эффективных препаратов.

Примером экологической значимости может служить анализ функциональных групп ГК, связывающих различные вредные вещества, попадающих в почву, и полученная таким образом возможность контролировать степень загрязненности объектов окружающей среды, содержащих ГК.

Для того, чтобы предсказывать химические свойства получаемых ГК и применять эти вещества в качестве сорбентов, ПАВов и т.п., также необходимо знать принципы их химического строения.

И, наконец, в последнее время было обнаружено, что гуминовые кислоты (ГК) обладают сенсорностью и рефлекторностью к природной среде, отражают и запоминают в своей структуре ее особенности, являясь «памятью» почв и экосистем, что позволяет использовать их для реконструкции природной среды [2].

Однако, несмотря на 200-летнюю историю исследований, до сих пор важнейшие вопросы генезиса и химического строения ГК не решены. В основе синтеза гумусовых веществ (ГВ) лежит отбор структур, которые в условиях биосферы, главным образом в корнеобитаемых слоях почвы, способны приобрести устойчивые свойства и создать необходимые экологические условия для обитания растений и почвонаселяющих микроорганизмов. Сложность механизмов образования ГВ и зависимость их свойств от окружающих условий обусловливает не только многообразие структур и их высокую полидисперсность, в частности, по молекулярной массе (5-100 тыс.), но и существенно ограничивают применимость (и в общем случае достаточность) стандартных химических и физико-химических методов анализа для их исследования.

Описание таких супрамолекулярных систем на языке элементного состава малоинформативно. Количественное представление их на языке привычных структурных формул обычно просто невозможно. Это связано с тем, что помимо переменного состава и строения многочисленных компонентов, структура и свойства системы в целом определяются не только ковалентными химическими связями в отдельных молекулах, но и слабыми невалентными взаимодействиями, такими как комплексообразование, гидрофобные взаимодействия, водородные связи, самоассоциация и т.д. Поэтому все деструктивные и интегральные (дающие одну брутго-характеристику системы) методы неэффективны. Повысить эффективность этих методов можно, используя статистически достаточное количество образцов для получения каких-либо закономерностей, либо использовать сочетание нескольких методов — если количество образцов ограничено.

Особенно эффективно в последнем случае использование недеструктивного метода, такого как ЯМР. Фрагментный состав — наиболее универсальная и строгая форма количественного представления данных из совокупности спектров ЯМР. Он характеризует содержание в исследуемом объекте всех углеводородных фрагментов (СНП, п = 0 — 3), гетероатомных фрагментов и функциональных групп [3]. Цель работы

Применение комплексного подхода к анализу элементного и фрагментного состава ГК почв Сибири разных условий формирования. При этом решались следующие задачи:

— Изучить состав ГК почв Сибири разного генезиса и возраста комплексом аналитических методов, включающим элементный анализ (ЭА), термический анализ (ТА), ИК- и ЯМР-спектроскопию.

— Оценить аналитические возможности и метрологические характеристики использованных методов анализа гуминовых кислот.

— Выявить закономерности изменения параметров состава ГК в зонально-генетическом ряду почв Сибири и установить зависимость этих параметров от периода биологической активности почв.

— Применить полученные закономерности для анализа условий формирования ГК палеопочв, а также для оценки влияния различных удобрений на ГК лугово-дерновой почвы.

— с помощью комплекса аналитических методов (ЭА, ТА, ИК, ЯМР) впервые получен набор параметров элементного и фрагментного состава для ГК почв зонально-генетического ряда Сибири (от тундры до сухих степей) и установлена их зависимость от длительности периода биологической активности почв, а также выявлены количественные изменения структуры ГК этих почв, происходящие после гидролиза.

— дана метрологическая оценка методов анализа элементного и фрагментного состава гуминовых кислот почв Сибири;

— создана методическая основа анализа ГК почв разного генезиса и возраста, в том числе ГК, выделенных из окультуренных почв.

— полученная шкапа параметров элементного и фрагментного состава гуминовых кислот исследованных почв зонально-генетического ряда Сибири позволяет использовать ее для оценки природных условий формирования палеопочв различного возраста, а так же при составлении прогноза поведения природной среды конкретных территорий;

— данные, полученные с использованием спектроскопии ЯМР, позволили оценить влияние органических и минеральных удобрений в различных дозировках на фрагментный состав ГК лугово-дерновой почвы.

— результаты определения элементного и фрагментного состава, впервые полученные для ГК зонально-генетического ряда сибирских почв;

— метрологические характеристики метода анализа фрагментного состава ГК

1Я почв с помощью спектроскопии ЯМР С, показывающие принципиальную возможность использования данного метода для сравнительной количественной оценки ГК, выделенных из различных объектов;

— методическая основа оценки фрагментного состава ГК почв разного генезиса и возраста.

— зависимость между параметрами состава ГК и длительностью периода биологической активности почв, позволяющая оценивать условия формирования ГК палеопочв.

Апробация работы и публикации. Основные материалы работы были представлены: в виде стендового доклада на У-ой Конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока», Новосибирск, 1996; П-ом Съезде общества почвоведов при РАН, Санкт-Петербург, 1996; И-ой Международной конференции «Криопедология — 97», Сыктывкар, 1997; Ш-ей Всероссийской конференции «Экоаналитика-98», Краснодар, 1998; Международной конференции по природным продуктам и биологически активным соединениям (М8РА8-98), Новосибирск, 1998; Всероссийской конференции «Актуальные проблемы аналитической химии», Москва, 2002; П-ой Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере». Москва, 2003. в виде устного доклада на У1-ой Конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока», Новосибирск, 2000.

Основная часть материала диссертационной работы опубликована в четырех статьях в Журнале прикладной химии и в виде препринта ИЛА СО РАН «Новые материалы изучения эволюции почв в природном эксперименте», Новосибирск, 1995.

Считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность своим научным руководителям д.б.н, проф. М.И. Дергачевой и к.х.н., с.н.с. В.П. Фадеевой за огромную помощь и постоянное внимание к работе, терпение и мудрость. Выражаю признательность коллективам лаборатории микроанализа и физических методов исследования НИОХ СО РАН за содействие в работе и дружеское участие. Отдельное спасибо сотруднику ЛФМИ НИОХ СО РАН М.М.Шакирову за запись спектров ЯМР, неизменный интерес и поддержку моей работы. Автор искренне признателен всем соавторам опубликованных статей и всем сотрудникам Института органической химии, оказавших содействие при выполнении данной работы.

источник