Диссертация (Экологическая оценка влияния различных гуминовых препаратов на состояние техногенно-измененных серых лесных почв), страница 13

Аналогичные данные были получены и другими75авторами, так, в работах М.Е. Ефанова (2008), отмечено незначительноеувеличение содержания карбоксильных групп (на 1-2 %) в гуминовом препарате,полученном по кавитационной технологии по сравнению с исходным торфом. Мыпредполагаем,чтоприкавитациипроисходитчастичноеразрушениедлинноцепочечных алифатических фрагментов гумусовых кислот, по причине чегов их структуре возрастает число карбоксильных групп.Существенную значимость для анализа молекулярной структуры гуминовыхпрепаратов имеет информация о соотношении ее ароматических и алифатическихструктурных частей, которая также позволяет судить о реакционной активностипрепарата, проявлении поверхностно-активных свойств и поведении их вокружающей среде.

Ввиду чего, на основе полученных данных ЯМР-анализа намибыло рассчитано соотношение ароматических и алифатических структурныхфрагментов в исследуемых препаратах (таблица 10).Таблица 10 – Соотношение ароматических и алифатических структур висследованных препаратахНаименование препаратаΣCAR*ΣCAlk** ΣCAR/ΣCAlk ΣCAR/ΣCAlkO«Гумат калия»37,0037,001,002,47«Ультрагумат»34,0039,000,862,12Низинный торф (образец сравнения)45,0037,001,222,65*ΣCAR = CAR + CARO** ΣCAlk = CHn + CH3O + CH2O + CHO + OCOРезультаты исследований, представленные в таблице, свидетельствуют опрактически равном соотношении ароматических и алифатических структур ванализируемых гуминовых препаратах, что позволяет сделать вывод о том, чтотехнология их получения не влияет на проявление поверхностно-активныхсвойств. Данное обстоятельство принципиально отличает гуминовые препараты наоснове торфа от препаратов полученных к примеру, из угля, для которых76характерна высокая степень ароматичности (до 70-80 %) и, соответственно,высокая гидрофобность (Куликова Н.А., 2008; Фёдорова Т.Е., 2008).Максимальное содержание ароматических фрагментов отмечено в составепрепарата «Гумат калия», полученного методом традиционной щелочнойэкстракции.

Это достаточно ожидаемый результат, так как применение щелочнойэкстракции позволяет повысить растворимость лигносодержащих ароматическихкомпонентов торфа, и, соответственно, их выход в препарат.Минимальная степень ароматичности и, соответственно, максимальноесодержание алифатических структур характерно для препарата «Ультрагумат».Следовательно, данный препарат имеет наибольшую гидрофильность, что можетслужить свидетельством более высокой водорасворимости, миграционнойактивности и биодоступности гуминовых веществ, входящих в его состав. С этойпозиции препарат «Ультрагумат» может представлять интерес в аспектеиспользования его во многих отраслях и особенно в сельском хозяйстве, так как егогидрофильные свойства обусловливают доступность для растительных организмовкомплексов гуминовых веществ с питательными веществами, в том числе и смикроэлементами.В качестве специфической черты препарата «Ультрагумат» также стоитотметить наличие хорошо выраженного углеводного комплекса в его составе,который значительно слабее представлен в «Гумате калия».

Данное обстоятельствотакже служит подтверждением гидрофильных свойств именно препарата«Ультрагумат».Таким образом, существенных структурных отличий в гуминовыхпрепаратах, выделенных различными технологиями не выявлено. Для всеханализируемых препаратов характерен типичный структурно-групповой составторфяных гуминовых веществ.Получаемые в настоящее время в РФ гуминовые препараты весьмаразнообразны по химическому составу, что объясняется использованием впроизводственном процессе различных типов сырья и технологий извлечения.Однако общим для всех товарных гуминовых препаратов является наличие77активного действующего вещества – гуминовых и фульвокислот и их солей, многиеиз препаратов зачастую содержат и соединения макро-и микроэлементов,которые, либо извлекаются непосредственно из органического сырья, либовносятся в виде добавок в процессе производства препаратов.Перечень показателей химического состава анализируемых гуминовыхпрепаратов был сформирован исходя из основных технических требований кгуминовым препаратам на основе торфа представленных в ГОСТ Р 54249-2010«Удобрения жидкие гуминовые на основе торфа» и задач данной работы.Результаты исследования химического состава анализируемых препаратовприведены в таблице 11.Таблица 11 – Химический состав гуминовых препаратовПоказателирН, ед.

рНТребование ГОСТ Р54249-2010В зависимости отназначенияНе нормируетсяСухойостаток, г/лСуммаМарка А< 10,00гуминовых и(малофульвокислот, концентрирог/лванные)Марка В10,00(средне30,00концентрированные)Марка С>30,00(высококонцентрированные)Азот общий,В зависимости отг/лназначенияФосфоробщий, г/л«Гумат «Эдал «Ультра «Питеркалия» -КС»гумат»-Пит»8,508,007,007,5047,2845,3343,8693,2420,0026,0065,0040,001,261,003,702,000,250,100,5017,6078Окончание таблицы 11Калий общий,г/лКонцентрацияионов калия(К+), г/лКонцентрацияионов кальция(Са2+), г/лНе нормируется5,636,501,2031,300,060,140,013,810,070,030,270,01В первую очередь, необходимо обратить внимание на разницу в содержаниигуминовых и фульвокислот между препаратами, полученными щелочнойэкстракцией («Гумат калия», «Эдал-КС») и препаратами, произведенными сприменением технологии ультразвуковой кавитации («Ультрагумат», «ПитерПит»).

Так, по сравнению с щелочно-экстрагируемыми препаратами концентрациягуминовых и фульвовых кислот в препаратах, произведенных с использованиемкавитационной обработки в 2-3 раза выше, что в соответствии с требованиямиГОСТ Р 54249-2010, позволяет отнести их к категории высококонцентрированныхпрепаратов.Полученные данные согласуются с результатамиотечественных изарубежных исследователей (Кукайнис О., 2010; Москаленко Т.В., 2010; ЕфановМ.В., 2013; Mecozzi M.

и др., 2002; Moreda-Piñeiro A. и др., 2004), которые такжеотмечают тот факт, что применение ультразвуковой кавитации позволяет внесколько раз увеличить выход гумусовых кислот из различных типоворганического сырья по сравнению с традиционным щелочным методомизвлечения. Данный эффект обусловлен рядом физико-химических процессов,являющихся следствием кавитационных явлений, возникающих при прохожденииультразвуковой волны через сырьевую суспензию. При этом, существенноускоряются все механохимические реакции, протекающие в обрабатываемойсмеси, а также инициируются специфические звукохимические реакции.Такиепроцессы,какокисление,восстановление,диспергирование,эмульгирование, растворение и экстрагирование гуминовых веществ в той или79иной мере протекают и при экстракции их щелочью, но кавитационная обработкаспособствует увеличению скорости протекания данных процессов в несколько раз.Все указанные процессы, происходящие под воздействием ультразвуковойкавитации, способствуют увеличению выхода гумусовых кислот в препарат.Значение водородного показателя в анализируемых препаратах варьирует.Так, щелочная реакция среды характерна для препаратов «Гумат калия» и «ЭдалКС», что объясняется использованием избытка щелочи в процессе ихпроизводственной экстракции.

Наши исследования подтверждают данныелитературных источников, согласно которым препараты, полученные поклассической технологии щелочной экстракции, как правило имеют рН в интервале8-12 ед. (Пат. 2021236 РФ, МПК C05F, опубл. 15.10.1994; Пат. 2008312 РФ, МПКA01N, C07G, опубл. 28.02.1994; Пат. 2078504 РФ, МПК A01N, опубл. 10.05.1997;Пат.

2058279 РФ, МПК C05F, опубл. 20.04.1996; Пат. 2001038 РФ, МПК C05F,опубл. 20.02.1998; Пат. 2015951 РФ, МПК C05F, опубл. 20.05.2004).Сочетание технологий ультразвуковой кавитации и щелочной экстракциипри производстве препарата «Питер-Пит» позволяет снизить расход щелочногореагента и тем, самым, получить препарат с реакцией среды близкой к нейтральной(рН=7,5). Технология ультразвуковой кавитации не подразумевает использованиящелочи в производственном процессе, в результате чего, полученный по даннойтехнологии препарат «Ультрагумат» имеет нейтральную реакцию среды (рН=7,0).Выявлено, что максимальное содержание как ионной, так и валовой формкалия характерно для препарата «Питер-Пит».

Данное обстоятельство объясняется,во-первых, применением щелочного реагента – гидроксида калия в процессе егопроизводства, и, во-вторых, использованием производителем минеральныхдобавок. Повышенные концентрации калия в препаратах, полученных потехнологии щелочной экстракции, по сравнению с препаратом «Ультрагумат», мытакже связываем с использованием в производственном процессе в качествереагента гидроксида калия.80Максимальное содержание общего фосфора, существенно превышающеетаковое в других анализируемых образцах отмечено в препарате «Питер-Пит», чтообусловлено применением минеральных добавок в процессе его производства.Установлено, что наибольшим содержанием общего азота отличаютсяпрепараты«Ультрагумат»и«Питер-Пит»,полученныесприменениемультразвуковой кавитации.

Наши результаты подтверждают данные литературныхисточников, в которых приводятся сведения об увеличении выхода общего азота впрепарат под влиянием ультразвукового воздействия (Ефанов М.В., 2008; ХмелевВ.Н., 2010).Отмечено максимальное содержание ионной формы кальция в препарате«Ультрагумат», минимальные же концентрации характерны для препарата «ПитерПит».Таким образом, анализируемые препараты разнятся как по содержаниюактивного вещества – гуминовых и фульвокислот, так и по концентрациимакроэлементов.Данноеобстоятельство,даетвозможностьсделатьпредположение и о неодинаковом их действии на состояние техногенноизмененных серых лесных почв.3.2.