Связывающая способность и детоксицирующие свойства гумусовых кислот по отношению к атразину (1098318), страница 15
Текст из файла (страница 15)
3.1.Сигнал, отн. ед.УФ-детекцияОС-детекция0102030V, мл40506070Весовая доля830102030M, КДа4050Рис. 3.1. Типичная гель-хроматограмма и кривая молекулярно-массовогораспределения препарата гумусовых кислот (на примере препарата FBW1)Каквидноизрисунка,гель-хроматограммыгумусовыхкислотхарактеризовались наличием одного пика, что согласуется с результатами рядаисследователей (De Haan et al., 1987; Chin et al., 1994; Perminova et al., 1998) исвидетельствуетохроматографическогокорректноманализа.подбореусловийСредневесовыепроведениямолекулярныегельмассыисследованных препаратов гумусовых кислот приведены в табл.
3.4.Таблица 3.4Cредневесовые молекулярные массы (Mw) исследованныхпрепаратов гумусовых кислотПрепаратMw, КДаПрепаратMw, КДаСумма ГК и ФК природных водГК почвFMX26,4ГК дерново-подзолистых почвHTW6,7HBW15,9TTW5,3HBP17,1WBW16,3HBG18,3WBP17,2HBW114,5WBG17,9HBP116,6HO13HA12,8HBG114,2ФК почвГК серых лесных почвFBG11,3HGW17,4FGW11,7HGP15,4FBW110,2ГК черноземовFBP18,8HS13,0FBG111,7HST12,7Сумма ГК и ФК торфовSEL14,4HTL18,3ГК бурых углейTTL21,0RHA16,4H811,7AGK15,6HTO20,0T419,6Доверительный интервал (Р=95%) для Mw составил ±3%Как видно из табл. 3.4, в ряду исследованных препаратов наименьшимисредневесовыми молекулярными массами (Mw) характеризовались гумусовые84кислоты природных вод и водных экстрактов почв; максимальными - торфов.
Вряду почвенных препаратов было установлено увеличение Mw при переходе отФК к ГК, выделенных из одной почвы. Следует отметить также возрастание MwГК в зональном ряду почв: черноземы < серые лесные почвы < дерновоподзолистыепочвы.По-видимому,этоявляетсяследствием того, чтомакромолекулы ГК серых лесных и дерново-подзолистых почв имеют в своемсоставе менее трансформированные полисахаридные цепочки, тогда как вчерноземных ГК, в результате высокой микробиологической активности средыих формирования, достигается самая высокая степень деградации углеводногокомплекса. Полученная структурная информация хорошо согласуется сизвестным положением о том, что черноземные ГК представляют собой продуктболееглубокойгумификации,которомуприсущаменьшаяхимическаягетерогенность (Орлов, 1992).
Обращает на себя внимание близость значений Mwгумусовых кислот природных вод (FMX2) и водных экстрактов почв (WBW1,WBP1 и WBG1).В настоящее время гумусовые кислоты почвенного раствора являютсянаименее изученными среди почвенных гумусовых кислот. Однако именно онипредставляют собой наиболее подвижную часть почвенного гумуса, чтообусловливает их наибольшую активность в отношении биоты. Кроме того,мягкая процедура экстракции из почвы (по сравнению с щелочной) позволяетрассматривать водорастворимые гумусовые кислоты как реально существующиев почвенном профиле.Трудоемкая процедура извлечения гумусовых кислот почвенного раствораиз почвы является, по-видимому, основной причиной небольшого количестваданных об их содержании и форме нахождения в почвенном растворе. Поэтомупри выделении препаратов суммы ГК и ФК почвенного раствора было проведеноспециальное исследование, посвященное этому вопросу.Извлечение водорастворимых органических веществ из почвы проводили,получая водную вытяжку при соотношении почва:вода 1:2.
Тем самымдостигались условия, близкие к почвенному раствору (Когут, 1996). Почвенныеколлоиды отделяли, пропуская полученную вытяжку через мембранный фильтр сдиаметром пор 0,45 мкм (Abbt-Braun et al., 1992). Далее выделение гумусовыхкислот проводили по схеме, аналогичной выделению гумусовых кислот из85водных сред (там же).
Полная схема выделения водорастворимых гумусовыхкислот с указанием всех этапов приведена на рис. 3.2.Почва+H2OВВ0.45µmРОВpH 2пРОВXAD-2нРОВNaOH/КУ-2-8ГК+ФКРис. 3.2. Схема выделения препарата суммы ГК и ФК водного экстрактапочв. ВВ - водная вытяжка; РОВ - растворенное органическое вещество; пРОВ подкисленное до рН 2 РОВ; нРОВ - РОВ, не сорбировавшееся на XAD-2; ГК+ФК- сумма ГК и ФК почвенного раствора.Для контроля изменений, происходящих с растворенным органическимвеществом на различных стадиях выделения водорастворимых гумусовыхкислот, на каждом этапе отбирали пробы соответствующих растворов ианализировали методом гель-хроматографии в описанном выше варианте. Приэтом комбинированное использование детектора органического углерода и УФпоглощения позволяло следить как за изменениями в суммарном пулеводорастворимого органического вещества, так и в его гумусовой компоненте.Соответствующие гель-хроматограммы для препарата ПДОГ почвы приведены нарис.
3.3. Гель-хроматограммы для двух других дерново-подзолистых почвприведены в Приложении 2. Полученные гель-хроматограммы в дальнейшемиспользовали для расчета MР и MW органического вещества почвенного раствора(ОВ), которые обобщены в таблице 3.6.86Сигнал, отн. ед.1.510.5001020Сигнал, отн. ед.Сигнал, отн. ед.40506070УФ-детекцияOC-детекция10.500102030V, мл40500102030V, мл6070УФ-детекцияOC-детекцияпРОВ10.80.60.40.2040506070УФ-детекцияOC-детекциянРОВ0.6Сигнал, отн. ед.30V, млРОВ1.50.40.200102030V, мл40506070УФ-детекцияOC-детекцияФК+ГК почвенного раствора6Сигнал, отн. ед.УФ-детекцияOC-детекцияВВ24200102030V, мл40506070Рис. 3.3. Гель-хроматограммы ОВ водной вытяжки ПДЛЕС почвы наразличных этапах выделения препаратов водорастворимых гумусовых кислот87На гель-хроматограмме водной вытяжки почвы (ВВ) с детекцией по ОСбыло зарегистрировано два не полностью разрешенных пика на объемахэксклюзии Ve=28 и Ve=35 мл.
При этом пик, относящийся к фракции ОВ сбольшей ММ характеризовался практически полным отсутствием поглощенияпри 254 нм. Это свидетельствует о том, что вещества с данным объемом выходанеотносятсякгумусовымкислотамипредставлены,по-видимому,полисахаридами.
Наличие пика на гель-хроматограмме с УФ-детекцией приVe=35 мл позволяет трактовать второй пик как гумусовые кислоты.Фильтрование исходной водной вытяжки через мембранный фильтр0,45 мкм, используемое обычно для отделения коллоидного ОВ от истиннорастворенного,привелокуменьшениюотносительнойплощади“полисахаридного” пика (рис. 3.3, гель-хроматограмма РОВ). При подкисленииРОВ до рН 2 (рис. 3.3, гель-хроматограмма пРОВ) объем элюирования пика“гумусовых кислот” увеличивается с 35 до 40 мл, при этом он распадается на два,причем пик с наибольшим объемом эксклюзии (Ve=48 мл) характеризовалсяотсутствием поглощения при 254 нм.
В качестве объяснения наблюдаемогоэффекта можно предложить две гипотезы. Первая заключается в том, что висходном РОВ присутствовали соединения железа и алюминия с гумусовымикислотами (главным образом ФК). Карпухиным (1977) была подробно изученаприрода водорастворимых соединений железа и алюминия с гумусовымикислотами дерново-подзолистых почв. Было установлено, что их константаустойчивости имеет минимум при рН 1,85-2,95 и 1,50-1,95 для железа иалюминия, соответственно.
Следовательно, можно предполагать, что приснижении рН РОВ до 1-2 происходит разрушение соединений гумусовых кислотс металлами по следующему механизму:COOR1OHFeCOOHOHOOCR2COOpH 2HOOCR1OOC3+R2 + Fe+(3.3)COOH HOOCВторое возможное объяснение - значительное изменение рН раствора приподкисленииРОВ,чтонеизбежносказываетсянарезультатахгель-хроматографического анализа. Так, при увеличении концентрации протоновмогут происходить следующие процессы:88- уменьшение заряда гумусовых кислот вследствие протонирования;- увеличение сорбции гумусовых кислот на геле вследствие снижения ихзаряда;- уменьшение размера молекул гумусовых кислот.Всеуказанныепроцессыприводятк смещениюпиканагель-хроматограмме в сторону больших объемов эксклюзии, что мы и наблюдали.Появление дополнительного пика (Ve=48 мл) может быть объяснено такназываемым солевым пиком, время выхода которого совпадает с выходомфосфатногобуфераизколонки,которыйможетбытьпредставленнизкомолекулярными кислотами (De Nobili et al., 1989).
Действительно, привведении пробы в соляной кислоте (рН=2) и элюировании фосфатным буфером(рН=6,8)можнопредположитьследующиймеханизмпередвижениянизкомолекулярных гумусовых кислот по колонке. Первоначально, пока онинаходятся в HCl, скорость их передвижения по колонке относительно низкая, т.к.отрицательный заряд молекул полностью скомпенсирован и отталкивания отчастиц геля не происходит. При этом отрицательно заряженные хлорид-ионыпередвигаются по колонке, несущей частичный отрицательный заряд, болеебыстро. Поэтому через определенное время низкомолекулярные гумусовыекислоты начинают отставать от соляной кислоты и попадают в буфер, гдестановятся отрицательно заряженными, т.е.
скорость их движения возрастаетвследствие электростатического отталкивания от частиц геля. В результатенизкомолекулярные гумусовые кислоты снова оказываются в соляной кислоте.Таким образом, низкомолекулярные гумусовые кислоты в условиях, когдарастворитель и элюент имеют разный состав, выходят из колонки на границевыхода растворителя.Из гель-хроматограммы РОВ, не сорбирующегося на смоле AmberliteXAD-2 (рис. 3.3, гель-хроматограмма нРОВ), видно, что наибольшей степеньюсорбции характеризовалось РОВ, относящееся к среднему (гумусовому) пику.Относительная площадь первого и последнего пика значительно увеличилась,тогда как среднего - уменьшилась.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
