Связывающая способность и детоксицирующие свойства гумусовых кислот по отношению к атразину, страница 9

В частности, Сюняев (1984) указывает на симазин в составе48растительных остатков и гумуса как возможную причину последействиясимазина, то есть связанный симазин сохраняет свою токсичность. Соколов иГалиулин (1987) также считают, что образование комплекса пестицид-гумусприводит к увеличению персистентности и сохранению токсических свойствпрепарата.Кузнецоватрансформацииссоавторамигумат-симазинового(1987)комплексаустановиливвозможностькультурепочвенныхактиномицетов. Анализ ИК-спектров поглощения препаратов до и послевзаимодействия с микроорганизмами показал, что ни симазин, ни гуминовыекислоты,нигумат-симазиновыйкомплексвпервоначальномвиденеобнаруживаются.

Круглов (1991) также приводит данные о сохранениифитотоксичности некоторых гербицидов в составе гумуса. В работе Стюарта(Stewart, 1984) показано увеличение токсичности о-крезола, 2,4-динитрофенола и2,3,6-тринитрофенола в присутствии низкомолекулярных водорастворимыхгумусовых кислот (при этом использовались ФК из дерново-подзолистой почвы).Однако в целом, несмотря на вышеприведенные данные, можно утверждать, чтосвязывание гумусовых кислот с токсикантами обычно приводит к снижениюэффективности последних.Тем не менее, до сих пор остается нерешенным вопрос о природедетоксицирующего действия гумусовых кислот в случаях, когда значительноговзаимодействия гумусовых кислот с токсикантом не происходит.

Христевой(1973) была высказана гипотеза, что "физиологически активные гуминовыекислоты повышают сопротивляемость растений не к каким-то определеннымфакторам внешней среды, а поднимают их общую резистентность. Или другимисловами - физиологически активные гуминовые вещества повышают общуюнеспецифическую сопротивляемость организма". Основой такого представленияпослужили экспериментальные данные о том, что стимулирующее действиегуминовых веществ на жизнедеятельность растений эффективнее проявляется вэкстремальных условиях. В дальнейшем были опубликованы многочисленныеработы, подтверждающие эту гипотезу (Христева и др., 1974; Христева, 1977;Ткаченко и др., 1977). Разрабатывая свою гипотезу, Христева (1973) отмечает,что действие гумусовых кислот должно быть направлено на нормализацию истимуляцию тех же ведущих процессов метаболизма, которые тормозятся илиблокируются ингибирующими факторами среды.

На основании многочисленных49экспериментов Л.А Христева приходит к выводу, что под воздействиемгумусовыхкислотрастительныйорганизмприобретаетповышеннуюспособность к репарационным процессам на уровне клетки, чем и объясняетсяповышение неспецифической резистентности растений в целом. Известно, чтоугнетение роста растений в целом (торможение белкового синтеза, увеличениеконцентрации фитогормонов ингибирующего характера, подавление деления ирастяжения клеток) является следствием первичных нарушений при стрессе,среди которых одним из важнейших является изменения в биоэнергетическихпроцессах (Удовенко, 1979). Основываясь на способности гуминовых веществучаствовать в окислительно-восстановительных реакциях (Бобырь и Епишина,1975; Епишина и Бобырь, 1979), Бобырь (1980) высказал предположение, чтогуминовые вещества, шунтируя различные участки цепи переноса электронов вэлектрон-транспортных цепях хлоропластов или митохондрий, могут оказыватьвлияниенабиоэнергетическиепроцессы.Таккакокислительно-восстановительный потенциал гуминовых веществ изменяется при изменении рНсреды, они могут включаться в транспорт электронов на различных участкахцепи.

При блокировании (в условиях экстремальных воздействий) различныхучастков электрон-транспортной цепи гуминовые вещества их шунтируют и вкакой-то мере снимают вызванное экстремальным воздействием ингибированиеэнергетических процессов.Таким образом, процесс детоксикации гумусовыми кислотами обусловленпо крайней мере двумя причинами: непосредственное связывание токсиканта иповышение общей сопротивляемости организмов в присутствии гумусовыхкислот.

Опосредованное влияние гумусовых кислот на процесс детоксикацииможет проявляться в ускорении разложения органических экотоксикантов. Дляграмотного и наиболее эффективного использования препаратов гуминовойприроды в качестве детоксикантов необходимо детальное исследование природыдетоксицирующей способности гумусовых кислот по отношению к конкретномуэкотоксиканту.В связи с этим целью данной работы было комплексное исследованиевлияния гумусовых кислот на поведение атразина в системе почва-растение,включающее в себя химические и токсикологические аспекты наблюдаемых50эффектов, а также установление природы детоксицирующих свойств гумусовыхкислот по отношению к атразину.51Глава 2.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ2.1. ОТБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННЫХ ОБРАЗЦОВДлявыделенияпрепаратовгумусовыхкислотипроведениятоксикологических экспериментов были использованы три дерново-подзолистыепочвы, расположенные на участках с различной степенью окультуренноститерритории УОПЭЦ "Чашниково": целинном под лесом (ПДЛЕС), пахотном(ПДПАХ) и огородном (ПДОГ). Индивидуальные пробы (каждая проба составлялаоколо 20 кг) отбирали с почвенного участка площадью примерно 10 м2 изверхнего гумусированного горизонта на глубине 0-5 см. В целинном вариантеПДЛЕС предварительно удаляли слой подстилки.

Отобранные образцы почвысушили до воздушно-сухого состояния и затем просеивали через сито сдиаметром ячеек 1 мм. Из подготовленной таким образом почвы составлялисредний образец, который использовали для биотестирования, химическиханализов и выделения препаратов гумусовых кислот.В отобранных почвенных образцах были определены рНводн, рНсол,гидролитическая кислотность по Каппену, сумма обменных оснований поКаппену-Гильковицу, содержание подвижного алюминия по Соколову исодержание свободного кальция методом пламенной фотометрии (Аринушкина,1970). Общее содержание органического углерода было определено по методуТюрина (Орлов и Гришина, 1981) и методом органического полумикроанализана элементном анализаторе модели 1106 фирмы Carlo Erba Strumentazione(Италия) в лаборатории микроанализа Химического факультета МГУ.2.2.

ВЫДЕЛЕНИЕ ПРЕПАРАТОВ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТИз каждого образца почвы (ПДЛЕС, ПДПАХ, ПДОГ) были выделены препаратыГК, ФК и суммы ГК и ФК водного экстракта. Из двух образцов торфов(низинный древесный и верховой сосново-пушициевый) были полученыпрепараты нефракционированных гумусовых кислот (сумма ГК и ФК) иводорастворимого органического вещества.52Выделение препаратов ГК и ФК из отобранных почвенных образцовпроводилисогласноОрловуиГришиной(1981).Предварительнаяпробоподготовка включала в себя отбор средней пробы, отделение корней ипросеивание почвенного образца через сито с диаметром отверстий 1 мм.Выделение препаратов суммы ГК и ФК из образцов торфа проводилисогласнообщепринятойметодике(Lowe,1992).Предварительнаяпробоподготовка включала в себя отбор средней пробы и просеивание образцачерез сито с диаметром отверстий 2 мм.Выделение гуминовых кислот почв.

К предварительно подготовленнойпочвенной пробе массой 500 г приливали 4 л 0,1 М NaOH. После перемешиванияи отстаивания суспензии темноокрашенный раствор, содержащий гуматы ифульваты натрия, сливали в приемную бутыль. Обработку почвы щелочьюпроводили до заметного осветления щелочного экстракта (3-4 раза). Вполученный раствор добавляли NaCl (устанавливая концентрацию 0,8 М) длякоагуляции минеральных примесей.

После отстаивания раствор подвергалицентрифугированиюдляотделенияминеральныхколлоидов.Отцентрифугированную жидкость собирали в приемную бутыль. Для осаждениягуминовых кислот к жидкости при осторожном перемешивании добавляли10%-ную серную кислоту из расчета 20-25 мл на литр экстракта до появленияпервых признаков коагуляции (значение рН устанавливали в пределах 1-2).Послеотстаиванияосадкагуминовыхкислотнадосадочнуюжидкость(содержащую ФК) осторожно сливали в бутыль, а аморфный рыхлый осадокцентрифугировали (с промыванием дистиллированной водой в центрифужныхстаканах) для полного отделения от надосадочной жидкости. Очисткуосажденных ГК проводили с помощью электродиализа.Выделение почвенных фульвокислот проводили путем подкислениясобранной надосадочной жидкости 0,1 М раствором соляной кислоты споследующей сорбцией на смоле Amberlite XAD-2.

Скорость пропусканияподкисленной надосадочной жидкости через стеклянную колонку (60×1,7 см),заполненную смолой, составляла приблизительно 1 мл/мин. ЭлюированиесорбированныхФКпроводили0,1 Мраствором NaOH.Обессоливаниеполученного щелочного раствора ФК проводили на катионообменнике КУ-2-8,предварительно переведенном в Н-форму пропусканием 30-ти объемов 1 М HCl.53Выделение суммы гуминовых и фульвокислот водного экстракта почв.Навеску (1 кг) воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с размером ячеек1 мм, заливали двумя литрами дистиллированной воды, тщательно взбалтывалии оставляли на ночь. Полученную водную вытяжку отфильтровывали черезбумажный фильтр “синяя лента” и мембранный фильтр с диаметром пор0,45 мкм для отделения истинно растворенного органического вещества отколлоидного.

Процедуру проводили для 10 кг каждой из использованных почв.Отфильтрованные вытяжки объединяли, подкисляли до рН 1-2 с помощью0,1 М HCl и пропускали через стеклянную колонку, заполненную смолой XAD-2,для осаждения ФК. Процедуры элюирования препарата водорастворимых ФК сколонки и последующего обесслоливания были аналогичны описанным длявыделения ФК.Выделение гумусовых кислот торфов.

Навеску воздушно-сухого торфа50 г дважды обрабатывали в течение часа при взбалтывании 250 мл смесибензол-этанол (1:1) для удаления битумов. Экстракт отделяли фильтрованием, аобработанную навеску высушивалили на воздухе в течение приблизительно двухнедель (до отсутствия запаха бензола). Экстракцию гумусовых кислот из торфапроводили трехкратной обработкой 0,1 М раствором NаОН: к обработаннойбензол-этанольной смесью навеске приливали по 1 л щелочи, взбалтывали иоставляли на ночь.