Автореферат (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв), страница 3

Содержание общего азота определялось фотометрическим методомпоГОСТ26107-84,содержаниеподвижныхсоединенийфосфораикалия‒фотоэлектроколориметрическим и фотометрическим методом соответственно по ГОСТ54650-2011, рН солевой вытяжки почвы определялась потенциометрическим методом поГОСТ 26483-85.Расчет интегральных показателей эколого-биологического и химического состояниятехногенно-измененных серых лесных почв в эксперименте осуществлялась по методике,предложенной В.Ф.

Вальковым, К.Ш. Казеевым, С.И. Колесниковым.Статистическаяобработкавсехэкспериментальныхданныхпроводиласьсиспользованием приложения Microsoft Office Excel и программного пакета Statistica.В третьей главе «Результаты исследования свойств различных гуминовых препаратов иоценка их влияния на экологическое состояние техногенно-измененных серых лесных почв»приводятся и анализируются полученные в ходе выполнения работы экспериментальныеданные.Анализ свойств исследуемых гуминовых препаратов, в соответствии с поставленнымизадачами, основывался на изучении специфики их структурно-группового и химическогосостава в зависимости от технологии получения.ПорезультатампроведенногоЯМР-анализаустановлено,чтосущественныеструктурные отличия в гуминовых препаратах, выделенных по различным технологиям,практически отсутствуют (таблица 3).11Таблица 3 – Структурно-групповое распределение углерода в анализируемых препаратахОбразец«Гумат калия»«Ультрагумат»Низинный торф (образец сравнения)*CHn16,019,015,0Доля от общего углерода, %CH3OCAlkO CAR CARO COO6,015,027,0 10,0 15,05,016,025,0 9,016,05,017,032,0 13,0 15,0C=O10,011,03,0CHn- углерод алкильных звеньев; CH3O- углерод метоксильных групп; CAlkO- углерод О-замещенныхалифатических фрагментов, CAR - углерод ароматических колец; CARO – углерод О-замещенных ароматическихфрагментов; COO – углерод карбоксильных функциональных групп; C=O-углерод карбонильных групп* Гуминовые вещества, выделенные методом щелочной экстракции по методике Международного гуминовогообщества (IHSS) из низинного торфаВсе исследуемые образцы по своему структурному типу близки к нефракционированнымгуминовым веществам торфа.Для более детального анализа молекулярной структуры и оценки гидрофобногидрофильного баланса гуминовых препаратов, на основе полученных данных ЯМР-анализанами было рассчитано соотношение ароматических и алифатических структурных фрагментовв исследуемых препаратах (таблица 4).Таблица 4 – Соотношение ароматических и алифатических структур в исследованныхпрепаратахНаименование препарата«Гумат калия»«Ультрагумат»Низинный торф (образец сравнения)ΣCAR*37,0034,0045,00ΣCAlk**37,0039,0037,00ΣCAR/ΣCAlk1,000,861,22ΣCAR/ΣCAlkO2,472,122,65*ΣCAR = CAR + CARO** ΣCAlk = CHn + CH3O + CH2O + CHO + OCOРезультаты исследований указывают на практически равное соотношение ароматических(преимущественно гидрофобных) и алифатических (преимущественно гидрофильных) структурв анализируемых гуминовых препаратах, что является одним из свидетельств наличия у нихповерхностно-активных свойств.

При этом минимальные соотношения суммарного количестваароматического углерода (ΣCAR) к сумме углерода всех алифатических компонентов (ΣCAlk) и ксумме углерода углеводных фрагментов (ΣCAlkO) характерны для препарата «Ультрагумат»,полученного с применением кавитационной технологии. Следовательно, данный препаратимеет наибольшую гидрофильность, что может служить свидетельством более высокойводорасворимости, миграционной активности и биодоступности гуминовых веществ, входящихв его состав.Проведенный химический анализ исследуемых гуминовых препаратов позволил выявитьосновные принципиальные отличия в их составе (таблица 5).12Таблица 5 – Химический состав гуминовых препаратовПоказателирН, ед.

рНСухой остаток, г/лСумма гуминовых ифульвокислот, г/лАзот общий, г/лФосфор общий, г/лКалий общий, г/лКонцентрация ионов калия (К+),г/лКонцентрация ионов кальция(Са2+), г/л«Гуматкалия»8,50 ± 0,1*47,28± 0,3«ЭдалКС»8,00± 0,145,33± 0,3«Ультрагумат»7,00± 0,143,86± 0,3«ПитерПит»7,50± 0,193,24± 0,320,00± 0,526,00± 0,565,00± 0,540,00± 0,51,26± 0,010,25± 0,015,63±0,050,06±0,0011,00± 0,010,10± 0,016,50±0,050,14±0,0013,70± 0,010,50± 0,011,20±0,050,01±0,0012,00± 0,0117,60± 0,0131,30±0,053,81±0,0010,07±0,0010,03±0,0010,27±0,0010,01±0,001*Примечание: здесь и далее при Р=0,95Установлено, что по сравнению с щелочно-экстрагируемыми препаратами («Гуматкалия», «Эдал-КС») концентрация активных веществ – гуминовых и фульвовых кислот ‒ впрепаратах,полученныхпотехнологииультразвуковойкавитации(«Питер-Пит»,«Ультрагумат»), в 1,5-3,0 раза выше.

Данный результат, по нашему мнению, обусловлен рядомфизико-химическихпроцессов,являющихсяследствиемкавитационныхэффектов,возникающих при прохождении ультразвуковой волны через сырьевую суспензию. Так, подвоздействием ультразвуковой кавитации происходит разрыв связей в макромолекулах,разрушение адсорбционных комплексов, а также инициируются и интенсифицируютсяпроцессыдиспергирования,эмульгирования,окисления,растворения,экстрагированиягуминовых веществ, и, как следствие, повышается их выход в препарат.Препараты, произведенные по кавитационной технологии, также характеризуются иболее высоким содержанием общего азота.Исключение щелочи из технологического процесса при кавитационной обработкепозволяет получать препараты с нейтральной и слабощелочной реакцией среды, тогда какпрепараты, произведенные традиционным экстрагированием, имеют щелочную реакцию среды.Ввиду использования в процессе экстракции гидроксида калия при производствепрепаратов «Гумат калия» и «Эдал-КС», содержание ионной и валовой форм калия в данныхпрепаратах значительно выше, чем в «Ультрагумате», полученном без применения щелочи.Максимальные концентрации калия, а также фосфора характерны для препарата «Питер-Пит»по причине обогащения его в процессе производства минеральными добавками.Таким образом, содержание основных активных компонентов химического составаизученных препаратов варьируется, имеет свои особенности и во многом определяетсятехнологией их производства.13Установленнаявходепроведенияисследованийзначимаяразницамеждуанализируемыми препаратами, как по содержанию активных веществ – гуминовых ифульвокислот, так и по концентрации изучаемых макроэлементов (N,P,K,Ca) обусловливает инеодинаковое их влияние на состояние техногенно-измененных серых лесных почв.В условиях вегетационного эксперимента выявлено, что последействие гуминовыхпрепаратов на химические свойства серой лесной почвы, загрязненной тяжелыми металлами,выражалось преимущественно в изменении содержания подвижных форм фосфора и калия(рисунок 1).Рисунок 1 – Содержание подвижных соединений фосфора и калия в серой лесной почве,загрязненной тяжелыми металлами в опытеНаиболее существенное влияние на данные показатели оказал препарат «Питер-Пит».Так, его внесение в дозе 0,02 % раствора способствовало повышению концентрацииподвижного фосфора и калия по сравнению с контрольным вариантом опыта на 67 % и 35 %,соответственно.

Указанное обстоятельство обусловлено тем, что среди анализируемыхгуминовых препаратов «Питер-Пит» характеризуется максимальным содержанием какфосфора, так и калия, в десятки раз превышающим таковое в других экспериментальныхпрепаратах. Полученные результаты свидетельствуют о положительном влиянии данногопрепарата на процессы детоксикациии серой лесной почвы, загрязненной тяжелыми металлами,14поскольку, во-первых, увеличение содержания подвижного фосфора является одним изфакторов, оказывающих блокирующее действие на подвижность тяжелых металлов, во-вторых,повышение концентрации элементов питания растений (калий, фосфор) в почве будетспособствовать усилению «эффекта биологического разбавления» тяжелых металлов вбиомассе.Внесение исследуемых препаратов в цезий-содержащую серую лесную почву оказаловоздействие практически на все анализируемые химические показатели (таблица 6).Таблица 6 ‒ Изменение химических свойств серой лесной почвы содержащей цезий, вэкспериментеВариант опытаНаименование препаратаКонтроль*«Гумат калия»«Эдал-КС»«Питер-Пит»«Ультрагумат»Дозапрепарата‒0,01 % р-р0,02 % р-р0,01 % р-р0,02 % р-р0,01 % р-р0,02 % р-р0,01 % р-р0,02 % р-рХимические показателипочвырН, ед.

рН Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг5,65±0,015,90±0,015,90±0,015,80±0,015,80±0,015,80±0,015,85±0,015,80±0,015,80±0,01251,90±1,5242,70±1,5237,90±1,5246,40±1,5261,10±1,5296,00±1,5292,90±1,5258,00±1,5257,50±1,5145,90±1,5198,90±1,5197,60±1,5178,80±1,5279,50±1,5219,00±1,5273,30±1,5186,20±1,5164,40±1,5Nобщ, %0,18±0,050,21±0,050,19±0,050,20±0,050,19±0,050,20±0,050,21±0,050,19±0,050,24±0,05* Техногенно-измененная серая лесная почва без внесения гуминовых препаратовУстановлено, что все гуминовые препараты способствует снижению кислотности почвыв эксперименте в среднем на 0,2-0,3 единицы рН.

При этом максимальное повышение рНсолевой вытяжки почвы отмечается при внесении «Гумата калия», что вполне логично, так какуказанный препарат имеет наиболее щелочную реакцию (рН = 8,50) среди исследуемых намипрепаратов.Отмечено увеличение содержание общего азота в цезий-содержащей почве подвлиянием используемых в эксперименте препаратов, что наиболее выражено на вариантахопыта с внесением препарата «Ультрагумат». Данный факт обусловлен высокой концентрациейазота в «Ультрагумате», в 1,5-3,5 раза превышающей таковую в других препаратах.Выявлено, что наиболее выраженному повышению концентрации подвижного фосфораи калия в эксперименте способствовали препараты «Питер-Пит» и «Эдал-КС» в дозе 0,02 %раствора.Наблюдаемые изменения химических свойств содержащей цезий-137 серой леснойпочвы при внесении гуминовых препаратов создают благоприятные условия для ееэкологического оздоровления.