Сравнительная характеристика химической природы и молекулярного строения гуминовых кислот почв Обь-Иртышской поймы

• Автор: Сартаков, Михаил Петрович
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 95 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Цели и задачи
2. Литературный обзор
3. Объекты исследования
З Л .Общая характеристика природных условий территории
3.2. Почвы и органогенные отложения
4. Методы исследования
4.1. Методика извлечения и очистки гуминовых кислот
4.2. Методы изучения химического состава
4.3. Метод термического анализа
4.4. Спектральные исследования
4.5. Исследования методом рентгенодифрактометрии и электронного парамагнитного резонанса
5. Результаты исследований
5.1. Элементный состав
5.2. Электронные спектры поглощения
5.3. Инфракрасные спектры поглощения
5.4. Дериватография
5.5. Электронный парамагнитный резонанс
5.6. Рентгеноструктурная характеристика
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Гумификация отмерших растительных, животных организмов и их метаболитов является глобальным природным процессом в планетарном масштабе. Гуминовые вещества входят в состав органического вещества почв, торфов, ископаемых углей, некоторых сланцев и сапропелей. Они образуются в результате сложных биохимических преобразований органической массы и являются фактором его "консервации", предохраняя в известной мере от тотальной минерализации.
Гумификация органических остатков, сопровождается накоплением гуминовых веществ, играет исключительно важную роль в процессах почвообразования, в связи с созданием своеобразных экологических условий.
Изучение этих процессов создает основу для понимания генезиса почв в различных зональных и азональных условиях.
Совокупную массу гуминовых веществих органоминеральных комплексов и не разложившихся отмерших остатков организмов в почвоведении и агрономии часто называют собирательным термином «гумус».
Гумус играет важную роль в формировании агропроизводственных свойств почв, так как определяет основные показатели её плодородия. По мере разложения гумуса микроорганизмами в почвенный раствор поступают азот и многие другие элементы зольного питания растений. Но разложение гумуса происходит в почвах, более замедленными темпами, нежели свежих органических остатков. Более активно минерализуются фульвокислоты и особенно низкомолекулярные их формы. При разложении гумуса в приземный слой выделяется значительное количество углекислоты, что улучшает условия углеродного питания растений. Гумус обладает сильно выраженной поглотительной способностью и обуславливает буферные свойства почвы, препятствуя резким изменениям реакции среды, снижает токсическое действие химических "загрязнителей" техногенного происхождения.
Обладая коллоидными свойствами, гумусовые вещества склеивают и цементируют механические элементы почвы в стуктурные агрегаты, тем самым влияя на водно - воздушные свойства почвы.
Водорастворимые формы гуминовых кислот осуществляют аккумулятивную функцию, заключающуюся в накоплении важнейших элементов питания для животных организмов и растений, принимают участие в регулировании практически всех важнейших свойств, обеспечивают геохимическую миграцию соединений, защищают или сохраняют почвенную биоту, являются носителями незаменимых аминокислот, некоторых витаминов и антибиотиков.
Придавая почвам темную окраску, гумус влияет на тепловой режим. Известное разнообразие гуминовых веществ обусловлено неоднородностью условий их образования и особенностями минеральной составляющей почв. Именно поэтому в генетическом почвоведении и в оценке плодородия почв существовала и существует большая потребность в оценке состава гумуса, которая осуществляется различными методами. Наибольшую известность и достаточную объективность получили методы Тюрина И.В., Кононовой М.А., Бельчиковой Н.П./55/, Пономаревой Т.В. и Плотниковой Т.А./83/. Они дают полезную информацию о подвижности отдельных групп и фракций гуминовых веществ и их связи с неорганическими компонентами почв, в том числе и с глинистыми минералами.
Несомненно наиболее важной частью гумуса с точки зрения теории гумификации веществ являются собственно гуминовые кислоты и фульво-кислоты
В их составе и особенностях строения молекулярных структур содержится информация о специфике гумификационного процесса, отражающая особенности исходного органического материала, так и условий, в которых протекает процесс.

ным осям. Если на диаграмме атомных отношений отложить результаты анализа элементного состава отдельных групп гуминовых кислот, то по их взаимному расположению можно судить о тех химических процессах, которыми связаны эти вещества. Гуминовым кислотам, полученным из различных почв и субстратов Обь-Иртышской поймы характерны области, отвечающие соответствующему элементному составу. Сопоставление этих областей показывает, как химически выражается потеря групп СН3. Это может быть описано реакциями дегидратации и деметилирования. Диаграмма атомных отношений позволяет делать выводы только о суммарном итоге процесса трансформации и не раскрывает его стадий.
Для условной оценки ароматических и алифатических составляющих нами были вычислены путем интерполяции придельных структур по модифицированной формуле Ван-Кревелена «степень бензоидности» (Ь) гуминовых кислот. При этом принималось, что Н:С ароматической части равна 0,33 и К - коэффициент учета кислородных функций равен 0,67.
С -.= (Н:П гк + 2Ю:ПК - ДЩ аром.
(Н:С)ал - (Н:С)аром
а = Сбенз._______, или а = Сбенз. х 100%
(Сбенз. + Сал.) Собщ.
Сад - содержание углерода алифатических фрагментов в гуминовых кислотах
Сбенз. - содержание углерода бензоидных фрагментов в гуминовых кислотах
Н:С и 0:С - взяты из результатов элементного анализа
Так же для выявления специфических различий проводили вычисление степени окисленности гуминовых кислот по Орлову Д.С., 1970.
Поскольку процесс окисления можно в равной степени выразить или присоединением кислорода или отдачей водорода, то общую окисленность или восстановленность вещества можно оценить по разности количеств ато-