К вопросу о химическом свойстве пелоидов Томской области

32

раздел ХИМИЯ

УДК:543.42:631.41:615.838.7.011.5

ББК:22.344.+24.239+53.54

К ВОПРОСУ О ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ ПЕЛОИДОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ Исматова Р.Р., Гостищева М.В., Федько И.В., Зиганшин А.У.

В данной статье приведено изучение методом ИК-спектроскопии функционального состава низинного древесно-травяного торфа (месторождения «Тёмное» и сапропели озера «Карасевое» Томской области. Исследования качественного состава гуминовых кислот (ГК) показало многофункциональность их соединений. Обнаружены гидроксилсодержащие соединения, метильные группы, карбонилсодержащие соединения, бензоидные структуры, С-О - эфирные, СО -углеводов. Расчет структурных параметров ГК, показал однотипность и постоянство функционального состава независимо от вида пелоида.

Исследования в области химии гуминовых кислот пелоидов ведутся на протяжении многих лет. Гуминовые кислоты (ГК) представляют собой широкий класс, состоящих из соединений, отличающихся структурой, составом, количеством молекулярных фрагментов. В зависимости от вида сырья, в составе ГК могут преобладать как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные соединения с различным содержанием алифатических и ароматических фрагментов, функциональных групп. Поэтому свойства ГК, выделенных из различных типов пелоида являются специфичными и определяются составом и соотношением индивидуальных фрагментов [1, 2]. В связи с этим целью данного исследования является изучение методом ИК-спектроскопии функционального состава торфа и сапропели Томской области.

Материалы и методы исследований. В качестве объекта использовали низинный древесно-травяной торф (месторождения «Тёмное»), сапропель озера «Карасевое» Томской области.

ИК-спектры гуминовых кислот записывались на ИК-Фурье-спектрометре Vector-22 фирмы Bruker (Германия) в таблетках с KBr в соотношении 1: 300 соответственно, в интервале значений частоты от 500 до 4000 см-1. Выделение гуминовых кислот проводили настаиванием пелоида с 0,1N гидроксидом натрия, образовавшийся гуминовый комплекс осаждали 10 % соляной кислотой, выпавшие в осадок гуминовые кислоты промывали проточной водой до pH - 5,5.

Результаты исследований и их обсуждение. Поскольку ИК колебания поглощаются селективно, поэтому спектр состоит из специфических полос поглощения. По набору полос судили о качественном составе ГК, структуре макромолекул, типах связей и атомных группировок, а по степени поглощения - о количестве вещества. Относительное содержание функциональных групп оценивали с помощью расчета оптической плотности по формуле Бугера-Бера [3,4]. Исследуемые спектры представлены на рисунках 1,2.

Рис.1 Инфракрасный спектр щелочной фракции гуминовых кислот низинного древесно-травяного торфа

Вестник Башкирского университета.2007.№1.

33

Количественную оценку содержания функциональных групп проводили на основании отношений оптических плотностей Б полос поглощения кислородсодержащих групп к оптическим плотностям, соответствующим ароматическим полисопряженным системам (1610 см-1) и алифатическим заместителям при 2920 см-1. Наиболее информативными в данном случае являются соотношения в ГК гидрофобной и гидрофильной составляющих. Расчет структурных параметров ГК (таблица 1) показал однотипность и постоянство функционального состава независимо от вида пелоида.

Таблица 1

Соотношение оптических плотностей полос поглощения при определенных длинах волн в гуминовых кислотах

по данным ИК-спектроскопии

Вид пелоида о О 3 и Д II О и "Ь о £ 3 11 А СС Салк2920^ С=С1610 СО1225Ъ С=С1610 ОН3400Ъ СаЛК2920 С О1720Ъ СаЛК2920 СО1225Ъ С=С2920

Торф 1,06 0,83 0,77 0,80 1,37 1,07 1,04

Сапропель 1,06 0,76 0,64 0,73 1,67 1,19 1,14

Одной из основных кислородсодержащих форм в ГК пелоидов являются гидроксильные, карбоксильные группы, С-О -связи при 1225 см-1 и СО- ОН -углеводов. Относительное их содержание зависит от степени преобразованности гуминовых веществ. Соотношение оптических плотностей полос поглощения функциональных кислородсодержащих групп и алкильных заместителей к ароматическим фрагментам показало преобладание последних над алкильными (2920 см-1) и С-О -связей (1225 см-1). Относительное количество гидроксильных групп (D3400/D1610) в ГК пелоидов свидетельствует о большем содержании гидроксильных групп в ГК низинного торфа, чем у сапропели.

На основании полученных результатов мы пришли к выводу, что ИК-спектры ГК торфа и сапропели аналогичны. Во всех исследуемых образцах пелоидов Томской области максимумы поглощения обнаружены во всех гуминовых кислот. Различия заключаются, главным образом, в неодинаковой интенсивности, в уширении и сдвигах полос поглощения, что может быть связано с межмолекулярным взаимодействием в аморфных областях и с образованием комплексов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дударчик В.М. Структура и свойства водорастворимых гуминовых веществ торфа // Химия твердого топлива. 1997. № 2. С. 23-27.

2. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ, 1990. - 325с.

3. Орлов Д.С., Осипова H.H. Инфракрасные спектры почв и почвенных компонентов.М.:МГУ,1988.-89с.

4. Flaig W. Organische Kolloide des Bodens, Bildung und Eigenschaften // Agrochemica. 1978. № 22. S. 226247.

Поступила в редакцию 26.12.2006 г.