Инфракрасные спектры поглощения гуминовых кислот аллювиальных почв Обь-Иртышской поймы

номицетов является чувствительным показателем при оценке влияния совместного действия гербицидов

Пума Супер 100 + Тебу 60 и Зингер + Тебу 60. Применение гербицидов Пума Супер 100 + Тебу 60 достоверно снижает численность микромицетов и общую биогенность почвы.

Литература

1. Бурхан О.П., Криворотов С.Б. Влияние гербицидов на биологическую активность почв // Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии: мат-лы II междунар. интернет-конф. - Орел, 2009. - С. 67-70.

2. Методы почвенной микробиологии и биохимии: учеб. пособие / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.

3. Паталаха Л.М., Горина И.Н., Булавина Л.Г. Влияние гербицидов на активность почвы в посевах подсолнечника // Защита и карантин растений. - 2009. - № 3. - С. 26-27.

4. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для вузов. - М.: Дрофа, 2004. - 256 с.

5. Уразбаев К. Влияние гербицидов на микрофлору почвы // Вестн. с.-х. науки Казахстана. - 1975. -№ 8. - С. 45-48.

6. Ушаков Р.Н. Активность почвенных микроорганизмов - показатель устойчивости земледелия // Земледелие. - 2006. - № 1. - С. 14-15.

'--------♦-----------

УДК 631.4 М.П. Сартаков, В.А. Чумак

ИНФРАКРАСНЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ОБЬ-ИРТЫШСКОЙ ПОЙМЫ

Авторами статьи получены научные результаты, указывающие на различия в интенсивности полос поглощения инфракрасных спектров гуминовых кислот аллювиальных дерновых и болотных почв Обь-Иртышской поймы, сформированных в условиях различной обводненности.

Ключевые слова: гуминовые кислоты, аллювиальные почвы, Обь-Иртышская пойма, инфракрасная спектроскопия.

M.P. Sartakov, V.A. Chumak INFRARED SPECTRA OF ALLUVIAL SOIL HUMIC ACID ABSORPTION IN THE OB-IRTYSH FLOOD PLAIN

The scientific results indicating to the differences in the absorption band intensity of the humic acid infrared spectra of alluvial, sod and paludal soils in the Ob-Irtysh flood plain formed under different watering conditions are received by the authors of the article.

Key words: humic acids, alluvial soils, Ob-Irtysh flood plain, infrared spectroscopy.

Введение. Изучение процессов гумификации и гумусонакопления играет стержневую роль в понимании генезиса почв в различных зональных и азональных условиях. Молекулярная структура гуминовых кислот содержит информацию о специфике гумификационного процесса, которая отражает как особенности исходного органического материала, так и условия, в которых протекает процесс.

Цель исследований. Характеристика молекулярных параметров гуминовых кислот различного происхождения по данным инфракрасной спектроскопии.

Материалы и методы исследований. Для решения задач осуществляемой исследовательской работы были отобраны образцы гумусовых слоев почв вблизи слияния Оби и Иртыша у поселков Луговской и Белогорье Ханты-Мансийского АО (табл.).

Исходные почвы для выделения гуминовых препаратов

Шифр образца Исходная почва Период избыточного увлажнения почв

Ад Аллювиальные дерновые Периодическое увлажнение в отдельные годы от 14 до 19 дней

Аб/итс Аллювиальные болотные и иловато-торянисто-глеевые Постоянное увлажнение с процессом оглеения от 70 до 90 дней

Спектральные исследования были проведены в инфракрасной области. Спектры получали в КВг-технике на ИКС-спектрометре \11оо!е1 (производство Бельгия).

Результаты исследований и их обсуждение. Инфракрасные спектры поглощения подтверждают известное сходство гуминовых кислот различного происхождения, что свидетельствует об аналогии их строения [3]. Преимуществами метода ИК-спектроскопии являются информативность по функциональному составу, экспрес-ность и возможность анализа веществ без дополнительного фракционирования. Это позволяет получать более достоверную информацию о строении макромолекул гуминовых кислот, чем при химическом анализе, так как химическое воздействие обычно приводит к необратимым структурным изменениям [4].

Двучленность макромолекул гуминовых кислот выявляется наличием ароматических углеродных ядер и связанных с ними боковых радикалов и периферических алифатических цепей [1] (рис.).

Инфракрасные спектры поглощения гуминовых препаратов, полученных из аллювиальных дерновых почв

Для исследованных гуминовых препаратов характеристические полосы поглощения находятся в области 1000-1800 см-1. Здесь четко проявляются максимумы при 1250, 1420, 1630, 1720 см-1. Разрешенные пики поглощения в области 500-1000 см-1, по-видимому, обусловлены минеральными компонентами [2].

Согласно литературным данным, полосы поглощения с максимумами при 1250 см-1 обусловлены колебаниями связи С-О простых эфиров и им подобных соединений. Очевидно это вызвано асимметричными валентными колебаниями в группах С-О-С, а симметричным валентным колебаниям в той же группе характерны полосы 1030 см, которые, как правило, менее интенсивны [2].

Полоса поглощения при 1420 см может быть отнесена к деформационным колебаниям связи С-Н в группах СН2. Она несколько сдвинута в область более низких частот от обычного своего значения при 1470 см-1 под влиянием ароматического кольца.

На присутствие ароматических колец в молекулах гуминовых кислот указывает полоса поглощения при 1605-1650 см-1, которая обусловлена валентными колебаниями сопряженных двойных связей углеродных атомов [2].

Узкая полоса с максимумом при 1700 см-1 принадлежит свободной карбоксильной группе - СООН. Как показали исследования, она исчезает в инфракрасных спектрах гуминовой кислоты при замещении водородного иона в карбоксильной группе на какой-нибудь катион. Известно также, что интенсивность этой полосы поглощения находится в прямой зависимости от содержания карбоксильных групп в молекуле. Наибольшей интенсивности эта полоса достигает у гуминовых кислот болотных почв.

Полосы поглощения с максимумами при 2870 и 2930 см-1 мы наблюдали в инфракрасных спектрах всех гуминовых препаратов. Они обусловлены валентными колебаниями связей С-Н в алифатических сНз и СН2 группах. Интенсивность этих полос выше у гуминовых кислот затапливаемых почв (рис.).

Очень широкая полоса, которая отсутствует в ИК-спектрах всех образцов, с максимумом в области примерно при 3400 см-1 обусловлена водородными связями.

Основное участие водородной связи проявляется не в молекулярных, а межмолекулярных взаимодействиях, происходящих в боковых структурах, расположенных в одной плоскости. Это объясняется, главным образом, наличием гидроксильных и карбоксильных групп.

По принципу соотношения двух типов водородных связей гуминовые кислоты следует отнести к соединениям, имеющим межмолекулярные водородные связи. Это является одной из причин образования крупных ассоциаций между однотипными молекулами, а также их комплексов с веществами индивидуальной природы.

Сильные полосы в области 3300-3500 см-1 имеют гуминовые кислоты почв, сформированных в условиях высокой обводненности (максимум около 3400 см-1), эта полоса обусловлена наличием спиртовых групп, связанных межмолекулярными водородными связями. Препараты аллювиальных болотных почв проявляют поглощение в этой области еще за счет адсорбированной воды.

Анализ инфракрасных спектров образцов гуминовых кислот, полученных из почв Обь-Иртышской поймы, сформированных в различных условиях обводнения, выявляет определенные отличия. В первую очередь это различия по интенсивности полос поглощения, которые обнаруживаются между препаратами, полученными из аллювиальных дерновых почв и аллювиальных болотных почв. При этом отличительной чертой является то, что соотношение интенсивности полос поглощения между собой внутри одного объекта остается неизменным.

Обнаруживается тенденция увеличения интенсивности полос ароматических фрагментов у гуминовых кислот аллювиальных дерновых почв в сравнении с аллювиальными болотными почвами, подвергающихся регулярному затоплению.

Область спектра с максимумами при 3030 см-1 служит диагностическим признаком = С-Н группы ароматических соединений, но при детальном исследовании этой области не удается установить отдельные полосы, которые можно было отнести к ароматическим группам = С-Н.

Указанная полоса, как известно, появляется только в спектрах ароматических колец, имеющих не более двух-трех заместителей, а при большем числе заместителей в кольце (более 3-4) интенсивность полосы 3030 см-1 становится очень малой [1].

Полоса 3030 см-1 у препаратов является аргументом в пользу алифатической природы и более выражена у гуминовых кислот аллювиальных болотных почв. У гуминовых кислот аллювиальных дерновых почв эта полоса выражена слабо и указывает на более высокую степень бензоидности этих препаратов.

В целом можно констатировать, что ИК-спектры гуминовых кислот почв Обь-Иртышской поймы аналогичны по форме. Основные характеристические для гуминовых кислот максимумы поглощения обнаруживаются у всех препаратов. Различия наблюдаются, главным образом, в неодинаковой интенсивности полос поглощения, которые свидетельствуют в пользу большей доли ароматических структур для гуминовых кислот аллювиальных дерновых незатапливаемых почв поймы, что, очевидно, объясняется характером дерновообразовательного процесса, протекающего в условиях большей аэрации в сравнении с болотными почвами. В этих условиях гуминовые кислоты теряют периферические цепи алифатического характера, и идет относительное увеличение ароматичности.

Выводы

1. Гуминовые кислоты различных аллювиальных почв Обь-Иртышской поймы характеризуются аналогичными инфракрасными спектрами поглощения и отличаются друг от друга только интенсивностью полос поглощения.

2. В инфракрасной области исследованные гуминовые кислоты имеют характеристические пики, подтверждающие двучленность макромолекул, состоящих из ароматической «ядерной» части и внешних алифатических цепей.

3. Соотношение полос поглощения в гуминовых кислотах различных препаратов неодинаково. Большую конденсированность макромолекул имеют гуминовые кислоты аллювиальных дерновых почв по сравнению с гуминовыми кислотами аллювиальных болотных почв, которые сформировались в условиях избыточного увлажнения.

Литература

1. Комиссаров И.Д., Логинов Л.Ф., Стрельцова И.Н. Спектры поглощения гуминовых кислот // Тр. Тю-

мен. СХИ. - Тюмень, 1971. - Т. 14. - С. 75-91.

2. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. - М., 1981. - 270 с.

3. Шпынова Н.В., Сартаков М.П. Спектральные характеристики гуминовых кислот органогенных отло-

жений // Вестн. Югор. гос. ун-та. - 2010. - Вып. 4 (19). - С. 88-91.

4. Юдина Н.В., Тихова В.Д. Структурные особенности гуминовых кислот торфов, выделенных разными способами // Химия растительного сырья. - 2003. - № 1. - С. 93-96.

---------♦'-----------

УДК 631.4 Н.В. Чухарева, Л.В. Шишмина, С.Г. Маслов

ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ ТОРФА НА ЕГО ГРУППОВОЙ СОСТАВ. СООБЩЕНИЕ 2

В статье приведены результаты изменения выхода групповых составляющих торфов месторождений Томской области в результате предварительной термообработки до 250°С в среде собственных газов разложения. Установлена глубина влияния низкотемпературного нагрева в зависимости от типа, степени разложения и группы торфа.

Ключевые слова: торф, термообработка, групповой состав, степень разложения, тип, вид, абсолютные и относительные изменения.

N.V. Chukhareva, L.V. Shishmina, S.G. Maslov

THE INFLUENCE OF PEAT THERMAL TREATMENT ON ITS CROUP COMPOSITION. MESSAGE 2

The results of changes in the outputs of peat group components of the Tomsk region deposits as a result of pre-treatment up to 250°C in the own gas decomposition environment are presented in the article. The influence depth of low temperature heat depending on the peat decomposition degree and group is determined.

Key words: peat, thermal treatment, group composition, decomposition degree, type, sort, absolute and relative changes.

Введение. Характерным свойством торфа является его термическая неустойчивость. При этом, согласно [1], термическое воздействие на торф характеризуется изменением его группового состава. Такой способ был положен [2-4] в основу обогащения торфа в среде собственных газов разложения до 250°С ценными групповыми составляющими - битумами и гуминовыми кислотами. Но вследствие изученности малого количества объектов авторам удалось установить только влияние температуры, среды и скорости нагрева на изменение группового состава. Вопросы, касающиеся влияния природы торфа на это изменение в результате термического воздействия остались незатронутыми.

Цель исследований. Изучить влияние термообработки торфа до 250°С в среде собственных газов разложения на изменение выхода групповых составляющих и установить взаимосвязь между глубиной изменения данных характеристик и природой торфа (видом, группой и степенью разложения).

Материалы и методы исследований. Образцы исходных и термообработанных верховых, переходных и низинных торфов степени разложения R от 5 до 45 % месторождений Томской области. Характеристика ботанического состава и технический анализ 20 образцов исходного торфа были представлены в сообщении 1 [5].

Термообработку торфа до 250°С в среде собственных газов разложения проводили на установке, описанной в работе [3]. При этом вращающийся барабан нагревали со скоростью 5 град/мин. После достижения