Исследование структуры гумусовых кислот методами спектроскопии ЯМР 1Н и 13С, страница 18

2.22. Средние молекулярные массы ГФК различного происхождения.! - без корректировки, " - скорректированные на структурные различия.При помощи данного метода были рассчитаны средние молекулярные массыпрепаратов ГФК. Влияние корректировки на определяемые молекулярные массыпрепаратов ГФК различного происхождения показано на рис. 2.22. Как видно из рисунка,молекулярные массы препаратов ГФК возрастают в ряду от ГФК природных вод до ГКбурых углей. Скорректированные молекулярные массы оказались на 1-4 тысячи дальтонниже непосредственно определенных из калибровки по полидекстранам.1072.6.2.

Исследование взаимосвязи между структурой ГФК и их детоксицирующимисвойствами по отношению к тяжелым металлам.Полученные данные по фрагментному составу ГФК различного происхождениябыли использованы для установлении взаимосвязи с детоксицирующими свойствами ГФКпо отношению к тяжелым металлам. Для этой цели были проведено исследованиеисследованиедетоксицирующихсвойствГФКразличногопроисхождения.Характеристики детоксицирующего действия были сопоставлены со структурнымидескрипторами, рассчитанными на основании данных по фрагментному составу ГФК.Детоксицирующие свойства ГФК были исследованы по отношению к трем опаснымдля природных экосистем тяжелым металлам - меди, кадмию и свинцу.

Для проведенияисследования были выбраны представители 4-х основных классов гумусовых кислот - ГКпочв (HBW), ГФК торфа (HTL), ГФК речных вод (FMX8) и ФК морских вод (FSW).Препарат ФК морских вод и данные о его структуре были предоставлены NAOML (Miami,USA).В работе был использован метод альгологического биотестирования в водной средес использованием в качестве биотеста культуры одноклеточных водорослей Chlorellavulgaris, в качестве тест-функции использовалась фотосинтетическая активность,измеряемая при помощи регистрации быстрой флуоресценции.Для оценки детоксицирующего действия ГФК была введена величина «коэффициентдетоксикации» (D), соответствующая относительному изменению токсичности даннойконцентрации металла в присутствии ГФК, и рассчитываемая какR0 ( Rd − Rd + t )  ⋅ 100% , (2.19)D = 1 −Rd ( R0 − R t ) где R R0 -фотосинтетическая активностьв контрольных экспериментах - тестируемая среда как без токсиканта, так и бездетоксиканта;Rd -в присутствии детоксиканта;Rt -в присутствии токсиканта;Rd+t -при совместном присутствии токсиканта и детоксиканта.Данная формула позволяет вычленить собственно детоксицирующий эффект,посколькуэффектизмененияфотосинтетическойактивностиводорослейвоздействием самих гумусовых кислот при таком способе расчета исключается.под108Для выбранных тяжелых металлов были определены концентрационные диапазонытоксического действия, от полного отсутствия токсичности по отношению к тест-объектудо полного подавления фотосинтеза водоросли в условиях эксперимента (рис 2.19).

Дляпроведения экспериментов по исследованию детоксицирующей способности гумусовыхкислот были выбраны концентрации, вызывающие полное подавление фотосинтетическойактивности водорослей (50 мкг/л Cu2+, 800 мкг/л Cd2+, 2 мг/л Pb2+).R/R0, %R/R0, %100100808060604040202000010203040500200400CCu, мкг/мл600800CCd, мкг/млРис 2.23. Диапазоны токсического действия Cu2+, Cd2+ и Pb2+.В присутствии ГФК токсическое воздействие всех исследованных металлов наводоросли значительно снижается. Для исследованных препаратов ГФК были полученыконцентрационные зависимости детоксицирующего действия (рис. 2.20.).109100D,%1008080606040D,%40СCu= 50 мкг/л20СCd= 800 мкг/л20СГФК, мг/лСГФК, мг/л0001020300405101520D,%100ÃÔ Ê òî ðô à8010060-10040СPb= 2 мг/л20ÃÔ Ê0ðå÷í û õ âî äÃÊ ï î ÷âÔ Ê ì î ðñêèõ âî äСГФК, мг/л00510152025Рис.

2.24. Детоксикация тяжелых металлов препаратами ГФК различного происхождения.Для сопоставления детоксицирующего действия препаратов ГФК была использованавеличина ДК50 - концентрация ГФК, вызывающая 50% снижение токсичности металла.Как следует из полученных данных, исследованные препараты можно расположить вследующий ряд по величине их детоксицирующего потенциала:ГФК торфа > ГФК речных вод ≥ ГК почв >> ФК морских вод.ГФК торфа и ГК почв, а также ГФК речных вод оказались довольно близки подетоксицирующей способности, вызывая полное снятие токсического эффекта уже приконцентрациях 10-20 мг/л.

В то же время ФК морских вод обладают менее выраженнымдетоксицирующими свойствами, не вызывая полного снятия токсичности металлов вовсем диапазоне исследованных концентраций.Для выявления взаимосвязи между детоксицирующими свойствами и структурнымихарактеристиками ГФК полученные величины ДК50 были подвергнуты корреляционномуанализусовместносфрагментнымсоставомГФК.Максимальныезначениякоэффициентов корреляции были получены для параметров, отражающих обогащенностьГФК ароматическими структурами с СООН и ОН заместителями. Это подтверждаетпредположение о высоком вкладе салицильных фрагментов в комплексообразование ГФК110с металлами. По-видимому, повышение количества салицилатных фрагментов вмолекулах ГФК вызывает прочное связывание в комплекс и снижает концентрациютоксичной для водоросли свободнорастворенной формы металлов.Таблица 2.12.Коэффициенты корреляции между ДК50 и параметрами структуры ГФК.(COOH+ArOH)*CAr(COOH+ArOH)*CArCSCAlk-OCArДК50(Cu)0.990.930.65ДК50(Cd)0.980.700.94ДК50(Pb)0.990.950.891112.6.2.

Исследование взаимосвязи между структурой ГФК и их детоксицирующимисвойствами по отношению к тяжелым металлам.Полученные данные по фрагментному составу ГФК различного происхождениябыли использованы для установлении взаимосвязи с детоксицирующими свойствами ГФКпо отношению к тяжелым металлам. Для этой цели были проведено исследованиеисследованиедетоксицирующихсвойствГФКразличногопроисхождения.Характеристики детоксицирующего действия были сопоставлены со структурнымидескрипторами, рассчитанными на основании данных по фрагментному составу ГФК.Детоксицирующие свойства ГФК были исследованы по отношению к трем опаснымдля природных экосистем тяжелым металлам - меди, кадмию и свинцу. Для проведенияисследования были выбраны представители 4-х основных классов гумусовых кислот - ГКпочв (HBW), ГФК торфа (HTL), ГФК речных вод (FMX8) и ФК морских вод (FSW).Препарат ФК морских вод и данные о его структуре были предоставлены NAOML (Miami,USA).В работе был использован метод альгологического биотестирования в водной средес использованием в качестве биотеста культуры одноклеточных водорослей Chlorellavulgaris, в качестве тест-функции использовалась фотосинтетическая активность,измеряемая при помощи регистрации быстрой флуоресценции.Для оценки детоксицирующего действия ГФК была введена величина «коэффициентдетоксикации» (D), соответствующая относительному изменению токсичности даннойконцентрации металла в присутствии ГФК, и рассчитываемая какR0 ( Rd − Rd + t )  ⋅ 100% , (2.18)D = 1 −Rd ( R0 − R t ) где R R0 -фотосинтетическая активностьв контрольных экспериментах - тестируемая среда как без токсиканта, так и бездетоксиканта;Rd -в присутствии детоксиканта;Rt -в присутствии токсиканта;Rd+t -при совместном присутствии токсиканта и детоксиканта.Данная формула позволяет вычленить собственно детоксицирующий эффект,посколькуэффектизмененияфотосинтетическойактивностиводорослейподвоздействием самих гумусовых кислот при таком способе расчета исключается.Для выбранных тяжелых металлов были определены концентрационные диапазонытоксического действия, от полного отсутствия токсичности по отношению к тест-объекту112до полного подавления фотосинтеза водоросли в условиях эксперимента (рис 2.19).

Дляпроведения экспериментов по исследованию детоксицирующей способности гумусовыхкислот были выбраны концентрации, вызывающие полное подавление фотосинтетическойактивности водорослей (50 мкг/ë Cu2+, 800 мкг/л Cd2+, 2 мг/л Pb2+).R/R0, %R/R0, %100100808060604040202000010203040500200400CCu, мкг/мл600800CCd, мкг/млR/R0, %1008060402000500100015002000CPb, мкг/млРис 2.19. Диапазоны токсического действия Cu2+, Cd2+ и Pb2+.В присутствии ГФК токсическое воздействие всех исследованных металлов наводоросли значительно снижается.

Для исследованных препаратов ГФК были полученыконцентрационные зависимости детоксицирующего действия (рис. 2.20.).113100D,%1008080606040D,%40СCu= 50 мкг/л20СCd= 800 мкг/л20СГФК, мг/лСГФК, мг/л0001020300405101520D,%10080ГФК торфа10060-10040СPb= 2 мг/л20ГФК0речных водГК почвФК морских водСГФК, мг/л00510152025Рис. 2.20.

Детоксикация тяжелых металлов препаратами ГФК различного происхождения.Для сопоставления детоксицирующего действия препаратов ГФК была использованавеличина ДК50 - концентрация ГФК, вызывающая 50% снижение токсичности металла.Как следует из полученных данных, исследованные препараты можно расположить вследующий ряд по величине их детоксицирующего потенциала:ГФК торфа > ГФК речных вод ≥ ГК почв >> ФК морских вод.ГФК торфа и ГК почв, а также ГФК речных вод оказались довольно близки подетоксицирующей способности, вызывая полное снятие токсического эффекта уже приконцентрациях 10-20 мг/л. В то же время ФК морских вод обладают менее выраженнымдетоксицирующими свойствами, не вызывая полного снятия токсичности металлов вовсем диапазоне исследованных концентраций.Для выявления взаимосвязи между детоксицирующими свойствами и структурнымихарактеристиками ГФК полученные величины ДК50 были подвергнуты корреляционномуанализусовместносфрагментнымсоставомГФК.Максимальныезначениякоэффициентов корреляции были получены для параметров, отражающих обогащенностьГФК ароматическими структурами с СООН и ОН заместителями.