Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам, страница 8

Целинная дерново-подзолистая ...ПДлес2. Окультуренная дерново-подзолистая...ПДпах3. Культурная дерново-подзолистая ...ПДог4. Целинная серая лесная ...СЛлес5. Освоенная серая лесная ...СЛпах6. Целинная темно-серая лесная ...ТСлес7. Чернозем типичный ...Чтип8. Чернозем обыкновенный ...Чоб9. Черноземно-луговая ...Члуг2.1.2. Характеристика почвенных образцовДля всех 9 почвенных образцов были определены рНводн, рНсол,гидролитическая кислотность по Каппену, сумма обменных оснований истепень насыщенности почв основаниями по Каппену-Гильковицу,содержание подвижного алюминия по Соколову, содержание свободногокальция методом пламенной фотометрии (Аринушкина, 1970). Общеесодержание органического углерода было определено по методу44Тюрина, состав гумуса - с применением пирофосфатной вытяжки поКононовой и Бельчиковой (Орлов, Гришина, 1981).2.2.

Препараты гуминовых кислотПрепараты ГК были выделены из следующих семи почвенныхобразцов: ПДлес , ПДпах , ПДог , СЛлес , СЛпах , Чтип , Члуг. Почвенныеисточники были выбраны таким образом, чтобы наиболее полнопредставить влияние типа почв и вида их использования на структурныепараметры формирующихся в них ГК.2.2.1. Выделение препаратов ГКВыделение препаратов ГК из отобранных почвенных образцовпроводили согласно Д.С. Орлову и Л.А.

Гришиной (1981). Процессвыделения включал следующие стадии:Подготовка почвы. Из почвенного образца отбирали корни, затем почвуразминали и пропускали через сито с диаметром отверстий 1мм. Дляизвлечения препаратов использовали 500 г почвы.Извлечение гуминовых кислот. Для декальцирования навеску почвыпереносили в стакан и заливали 0.1 М раствором H2SO4 в соотношениипочва:раствор 1:5.

После отстаивания суспензии раствор сливали иоперацию повторяли до отрицательной пробы на кальций. Карбонатныепочвы (черноземы) предварительно обрабатывали 10%-ной HCl дополного разрушения карбонатов, а затем проводили декальцирование.Последекальцированияпочвупромывали1-2разадистиллированой водой, затем к ней приливали 4 л 0.1 М NaOH. Послеперемешивания и отстаивания суспензии темноокрашенный раствор,содержащий гуматы и фульваты натрия, сливали в приемную бутыль.Обработку почвы щелочью проводили до заметного осветлениящелочного экстракта (3-4 раза).

В полученный раствор добавляли NaCl(устанавливая концентрацию 0,8 М) для коагуляции минеральныхпримесей. После отстаивания раствор подвергали центрифугированию45дляотделенияминеральныхколлоидов.Отцентрифугированнуюжидкость собирали в приемную бутыль. Для осаждения гуминовыхкислот к жидкости при осторожном перемешивании добавляли 10%-нуюH2SO4 из расчета 20-25 мл на литр экстракта до появления первыхпризнаков коагуляции (значение рН устанавливали в пределах 1-2).После отстаивания осадка гуминовых кислот надосадочную жидкостьосторожно сливали в бутыль, а аморфный рыхлый осадок подвергалицентрифугированию(спромываниемдистиллированнойводойвцентрифужных стаканах) для полного отделения от надосадочнойжидкости.Всыройпрепаратгуминовыхкислотдобавлялидистиллированную воду до получения жидкой суспензии, переносили впакет из диализной пленки и помещали в сосуд с дистиллированнойводой для очищения от примесей легкорастворимых солей.

Диализпроводили до отрицательной реакции на Cl- и SO42- во внешнемрастворе. Очищенную суспензию гуминовых кислот высушивали при60ОС, сухой препарат гомогенизировали растиранием и использовали вдальнейшей работе.2.2.2. Характеристика препаратов ГКМетодика определения влажности твердых препаратов ГК.Определение проводили по методу, описанному в работе Abbt-Braun etal., (1990). В оловянной лодочке взвешивали около 1,5-2 мг воздушносухого образца ГК с точностью до 1*10-3 мг и помещали вместе слодочкой в прибор для вакуумирования.

Вакуумирование проводили притемпературе 45оС и давлении 10-4 мм. рт. ст. в течение 24 ч. Поистечении этого времени лодочку с навеской помещали на тарелкумикровесов и регистрировали набор массы образца каждые 15 секунд(первое измерение через 1 мин после прекращения вакуумирования).Строили зависимость массы образца от времени и, экстраполируя ее46начальный линейный участок на момент времени t=0, находили массусухого вещества (рис. 1).По разности между массой воздушно-сухого образца и абсолютносухого находили его влажность. Большая величина навески неиспользовалась в связи с тем, что для навесок > 2 мг набор массы за счетпоглощения атмосферной влаги оказывается настолько велик, что весыне успевали уравновеситься.m, ì ã101.67101.665101.66101.655y = 0.0088x + 101.63R = 0.99652101.65101.645101.64101.635101.63t, ì èí101.625012345Рис.

1. Набор массы высушенной навески ГК приэкспонировании атмосферной влаге.Исходя из полученных величин влажности, были рассчитаныпоправки к содержанию элементов по следующим формулам:∆a =x⋅a,100 − x∆h =( 9h − 100) x,9( 100 − x )∆q =( 9q − 800 )x,9( 100 − x )где a –содержание элемента (С, N), масс. %;x – влажность образца, масс. %;h –содержание Н, масс. %;q –содержание О, масс. %;∆ – соответствующие поправки на влажность.Величины поправок составили для С – от +3 до +6%; для H от –0.4 до –0.7%; для O от –3 до –6%.47Зольность выделенных препаратов ГК была определена влаборатории микроанализа кафедры органической химии Химическогофакультета МГУ ручным сожжением в кварцевых трубках в атмосферекислорода при температуре 750оС в течение 40 мин, а также сдожиганием с дополнительной порцией кислорода при той жетемпературе в течение еще 40 мин.Элементный анализ препаратов ГК. C,H,N-анализ был выполненна элементном анализаторе модели СHN–O–Rapid-Geraet фирмы Heraeus(ФРГ), для сравнения использовали данные, полученные в лабораториимикроанализа Химического факультета МГУ на приборе модели-1106фирмы Carlo Erba Strumentazione (Италия).

Краткая характеристикаусловий определения для обоих приборов приведена в следующейтаблице:АнализаторТемпературасожженияКатализатор окисленияТемпературавосстановления окисловазота на Сu-контактеРазделение продуктовпиролизаДетектирование*ГХ – газовая хроматографияОбаэлементныхCarlo Erba1010оСCr2O3650оСHeraeus940оСCuO600оСГХ* на колонкеPorapak QАдсорбциядесорбция насиликагелеКатарометрКатарометранализаторабылиоткалиброваныпоацетанилиду. Использовали навески 1.5-2.0 мг.Содержание кислорода определяли с помощью анализатора СHN–O–Rapid (Heraeus). Условия прямого определения кислорода наэлементном анализаторе Heraeus: восстановительный пиролиз в средеформиер-газа (5% Н2 в N2) при 1120оС; конверсия продуктов пиролиза вСОнанекаталитическомуглеродномконтакте(газоваясажа);48селективное детектирование СО с помощью недисперсионного ИКспектрометра.С-ЯМР-спектроскопия.

Строение углеродного скелета молекул13ГК изучали методомС-ЯМР-спектроскопии с использованием ЯМР-13спектрометра VXR-400 (Varian). Образцы готовили растворениемнавески (100 мг) в NaOD/D2O. Спектр регистрировали при рабочейчастоте 100 МГц, время задержки -- 3 с. Количественную обработкуспектрапроводилиинтегрированиемпоследующимдиапазонамхимических сдвигов (в м.д. по отношению к тетраметилсилану): 0 - 50(углерод алкильных групп, СAlk), 50 - 108 (углерод карбогидратов,первичных спиртов, ацеталей, CAlk–O), 108 - 165 (ароматический углерод,CAr), 165 - 185 (углерод карбоксильных групп, CCOOH). Типичный13С-ЯМР-спектр препарата ГК почв приведен на рис.

2.Выбранные интервалы для интегрирования 13С-ЯМР-спектровгуминовых кислот, а также 13С-ЯМР-спектры всех препаратов ГК даны вПриложении 1.Рис. 2. Типичный 13С-ЯМР-спектр препарата ГК (дерново-подзолистаяцелинная почва).49Суммированием интегральных интенсивностей СAlk и CAlk–Oопределяли вклад алифатического углерода в скелет ГК.

РассчитываяотношениеСAr/(СAlk+CAlk–O),определялиотносительныйвкладароматических фрагментов по сравнению с алифатическими в структуруисследуемых ГК.Гель-хроматография. Молекулярные массы ГК определяли спомощью гель-хроматографии. Разделение ГК осуществляли на колонке,заполненнойсорбентомTOYOPEARL-50HW(S)(Япония).Размерыколонки: диаметр -- 20 мм, высота -- 25 см. Пробу ГК растворяли иэлюировали 0.028 М фосфатным буфером (рН 6,8).

Концентрация ГК вофракционируемыхпробахнепревышала5мг/л.Объемфракционируемой пробы - 2 мл. Скорость элюирования -- 1 мл/мин.Детектированиепроводилипосодержаниюрастворенногоорганического углерода в элюате (проточный DOC-детектор “Graentzel”,Германия). Типичная гель-хроматограмма препарата ГК приведена нарис. 3 (гель-хроматограммы всех препаратов ГК даны в Приложении 2).Определениеграфику.Вмолекулярных масскачествепроводили по калибровочномукалибровочныхвеществиспользовалиполидекстраны (молекулярная масса, г/моль: 830, 4400, 9900, 21400,43500, 2000000), олигосахариды (342, 504), глюкозу (180), глицерин (92)и метанол (37).