Характеристика гуминовых кислот торфов Среднего Приобья (03.02.2012)

Автор: Сартаков Михаил Петрович

7 – ПМЦ,

8 – П/Я,

9 – теплота сгорания

Рисунок 17 – Диаграмма ГК древесных и древесно-травяных торфов при R 50–65 %

Диаграммы гуминовых кислот с особенной структурой, отличаются высокими значениями атомных отношений Н:С, показателя Z, низкой степенью окисленности, бензоидности, экстинкции, термической устойчивости и парамагнетизма, которая зависит от ботанического состава исследованных торфов и их степени разложения до 35 %, представлена на рисунках 12-14.

При однородном ботаническом составе исходных торфов достаточно однороден, то ГК сфагновых, осоковых и древесных торфов со степенью разложения до 35 %, а так же ГК всех исследованных торфов со степенью разложения свыше 35 %, изображенные на рисунках 15-17 имеют одинаковые контуры лепестковых диаграмм.

У ГК древесных торфов с высокой степенью разложения диаграмма физико-химических показателей заметно отличается по контуру (рис. 17).

Глава 5 БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ

ТОРФОВ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ

Влияние гуминовых кислот на активность липазы. Из полученных данных видно, что активность липазы снижается в присутствии гуминовых кислот (табл. 8).

Наибольшую ингибирующую активность на липазу оказала гуминовая кислота, извлеченная из сфагнового торфа, состоящего на 100 % из сфагнума бурого со степенью разложения 5 %. Гуминовая кислота этого торфа в сравнении с другими образцами, характеризуется особенной химической структурой: меньшей степенью бензоидности и конденсированности молекул, высокой долей алифатических фрагментов и низким содержанием ПМЦ.

Таблица 8 – Ингибирование активности липазы

Вид исходного торфа R, % Активность липазы,

ммоль л-1мин-1

Без гуминовых кислот (контроль) — 0,53

Пушицево-сфагновый 65 0,22

Вахтовый 60 0,25

Пушицевый 55 0,16

Древесный 45 0,16

Травяно-сфагновый 35 0,14

Древесный 25 0,19

Сфагновый 15 0,26

Травяной 15 0,26

Древесный 10 0,21

Сфагновый (100 % фускум) 5 0,10

Примечание: R – степень разложения

1. Специфические особенности состава, структуры и свойств гуминовых кислот, формирующихся из различных типов и видов торфов на территории Среднего Приобья, проявляются в соотношении элементов, абрисе дифференциально сканирующих кривых, соотношении ароматической и алифатической частей, в их спектральных характеристиках, связанных со степенью разложения и составом торфов.

2. Элементный состав гуминовых кислот торфов неодинаков и соответствует условиям торфообразования. Отношения Н:С для исследованных торфов колеблются в пределах от 0,85 до 1,19. Наименьшую «зрелость» имеют гуминовые кислоты торфов со степенью разложения от 5 до 35 %, извлеченных из сфагновых торфов со значительным преобладанием в ботаническом составе сфагнума (95-100 %), зеленых гипновых мхов, травяных и травяно-сфагновых торфов, содержащих многокомпонентную смесь торфообразователей; гуминовые кислоты древесных и древесно-травяных торфов, состоящие на 85 % из древесной растительности или на половину из кустарничков клюквы и багульника.

3. Величина степени разложения исходных торфов Среднего Приобья от 40 до 60 % оказывает существенное влияние на количество функциональных групп фенольного и карбоксильного характера. Увеличивается содержание карбоксильных групп и уменьшается содержание фенольных гидроксилов.

4. Исследованные образцы гуминовых кислот торфов различного ботанического состава и степени разложения характеризуются аналогичными электронными спектрами поглощения в видимой области в форме монотонного возрастания поглощения в коротковолновом интервале, которые характеризуют их «зрелость». В зависимости от этого показателя гуминовые кислоты торфов, имеющих разный ботанический состав и степень разложения, разделены на три вида (сфагновые, осоковые и древесные).

5. Гуминовые кислоты исследованных торфов обладают электронным парамагнетизмом. Концентрация парамагнитных центров является мерой сопряженности в макромолекулах и может использоваться для вычисления условных молекулярных масс. Содержание парамагнитных центров спин/мг в гуминовых кислотах изученных торфов колеблется от 0,34 до 5,38·10–14.

6. Термическая устойчивость макромолекул гуминовых кислот Среднего Приобья характеризуется типичными термическими эффектами и деструкции макромолекул от 220 до 4000С и от 400 до 8000С, что подтверждает двухчленность строения макромолекул. Различие гуминовых кислот разных по ботаническому составу и степени разложения торфов особенно ярко выражается в абрисе дифференциально сканирующих кривых.

7. Величина адсорбционной поверхности гуминовых кислот связана со степенью разложения исходных торфов. Адсорбционная способность азота на гуминовых кислотах различных торфов Среднего Приобья изменяется в следующей убывающей последовательности: гуминовые кислоты осоковых и травяных торфов, со степенью разложения 55 % > гуминовые кислоты древесных, осоковых и сфагновых торфов со степенью разложения 30-35 % > гуминовые кислоты сфагновых и древесных торфов со степенью разложения 20-25 %. Наилучшими адсорбционными свойствами характеризуются гуминовые кислоты со степенью разложения 55 % и средним значением 247-272 A диаметра пор адсорбции.

8. Исследованные образцы гуминовых кислот имеют биологическую активность по тесту ингибирования фермента липазы, но гуминовые кислоты выделенные из сфагнового и древесного торфа со степенью разложения от 5 до 25 % сильнее ингибируют липазу в среднем на 75 %, чем травяные, сфагновые и древесные торфы с более высокой степенью разложения от 25 до 65 %.

9. В образцах гуминовых кислот, со степенью разложения исходного торфа до 35 %, выделены образцы особенного характера, которые имеют специфический ботанический состав, определяющий менее «зрелую» структуру макромолекул: гуминовые кислоты, извлеченные из торфов, состоящих преимущественно из осоки струннокоренной и торфов, содержащих более 10 видов разных растений по 5-10 % каждого вида; сфагновых торфов, ботанический состав которых состоит на 85-100 % из сфагнума бурого или зеленых гипновых мхов; древесных и древесно-травяных торфов, состоящие на 85 % из древесной растительности или на половину из кустарничков клюквы и багульника.

10. Наилучшей моделью для изучения процесса гумификации могут выступать сфагновые торфы, которые более однородны по ботаническому составу, а ГК характеризуются зависимостью от степени разложения, поскольку для выявления специфики формирования гуминовых кислот в процессе гумификации требуется использование монофакторных рядов, т.е.рядов таких объектов, которые отличаются только одним признаком, например, степенью разложенности источника гумификации – торфа.

Список основных работ, опубликованных

по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Сартаков М.П. Термическая деструкция, элементный состав и спектры поглощения гуминовых кислот торфов Ханты-Мансийского района / М.П. Сартаков // Химия растительного сырья. – 2007. – № 2. – С. 89-93.


загрузка...