Получение и применение биологически доступных соединений железа, стабилизированных гуминовыми веществами (1105651), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В условиях насыщающего освещенияинтенсивностьфлуоресценциибыстровозрастаетидостигаетсвоегомаксимального значения (Fm), когда все акцепторы в ЭТЦ восстановлены.Возрастание флуоресценции с F0 до Fm характеризует общее количество13Автор выражает благодарность с.н.с. кафедры земледелия факультета почвоведения МГУд.б.н. Куликовой Н.А. за проведение измерений и помощь в интерпретации результатов.66акцепторов,которыевосстановлены.могутИнтенсивностьприниматьэлектрон,флуоресценциитоестьперегибаFiмогутбытьопределяетсяколичеством акцептров ЭТЦ, которые могут быть восстановлены, но не способныпередавать электроны по цепи. Отношение Fi/Fm отражает долю таких центров отобщего их числа и варьируется от 0,17-0,21 в оптимальных условиях до единицы уповрежденныхклеток.характеризующийОтносительныйквантовуювыходэффективностьпеременнойпервичнойфлуоресценции,фотосинтетическойреакции, рассчитывали как отношение Fv/Fm, где Fv=Fm-F0.
У растений воптимальных условиях Fv/Fm обычно составляет 0,75-0,78. Мертвые клеткихарактеризуются отношением Fv/Fm, равным нулю [184].673 Обсуждение результатовАнализ литературы показал, что в ряде случаев ГВ рассматривают какхелатирующие агенты по отношению к ионам железа [83], [158], [162], однако естьтакже сведения, указывающие на то, что железо в составе соединений с ГВнепосредственно не связано с органической матрицей и существует в видеразличных включений [161], [165] [185]. В данной работе было проведенонаправленноеполучениесоединенийFe-ГВсразличнымсоотношениеморганической и минеральной частей, выполнен комплексный анализ их строения сиспользованием современных физико-химических методов, а также произведенаоценка их биологической активности по отношению к растениям и клеткамживотных.Первый этап работы состоял в исследовании макролигандных свойств ГВразличного происхождения; по результатам этого этапа были выбраны наиболееподходящие препараты ГВ.Основным доступным на рынке источником гуминовых веществ в настоящеевремя являются соли щелочных металлов (K+ и Na+) ГК леонардита.
Выбор катионаопределяется областью применения конечного продукта: для использования вветеринарии и медицине больше подходит гумат натрия, для применения врастениеводстве, более предпочтительным является использование гуматов калия,так как он явялется компонентом минерального питания растений. В связи с тем,что данная работа была нацелена на разработку препаратов для минеральногопитания растений, в качестве исходных препаратов ГВ были использованыкоммерческие гуматы калия.3.1 Характеристика макролигандных свойств препаратов ГВПосле анализа данных, приведенных в литературе, для создания органонеорганических соединений железо – ГВнами были выбраны следующиепрепарты: 1) коммерческие гуматы калия, выделенные из бурого угля c высокимсодержанием как ароматических фрагментов, так и кислородсодержащих групп;2) образец модифицированных ГК бурого угля, обогащенный силанольнымигруппами и обладающий высоким сродством к минеральным (показано на оксиде68кремния); 3) образец фульвокислот, выделенный из речных вод, с высокимсодержанием алифатических кислородсодержащих фрагментов,являющийсястандартным образцом Международного гуминового общества (МГО).
Для оценкимакролигандных свойств выбранных препаратов был проведен элементныйCHN-анализ, исследованы ИК-спекры и охарактеризованы кислотно-основныесвойства.3.1.1 Элементный состав исследуемых препаратов ГВПод элементным составом ГВ понимают состав их органической части,образованной углеродом, водородом, кислородом и азотом, который являетсяобязательным минорным элементом ГВ. Помимо органической в состав всех ГВвходитинеорганическая(преимущественноионовчасть.металлов,Онасостоитоксидовизкремниязольныхиэлементовалюминия)игигроскопической влаги, содержание которой достигает 7-20% [18]. Анализвысокозольных образцов коммерческих гуматов до сих пор представляет собойсложную проблему, в частности, из-за возможного образования карбонатов в золе,приводящего к занижению определяемого содержания углерода. Тем не менее,определение элементного состава методом CHN-анализа является неотъемлемойчастью характеристики свойств ГВ.
Определение содержания железа в исходныхгуматах калия проводили после разложения органической части методомспектрофотомерии. Шифры использованных в работе препаратов ГВ и данные поих элементному составу, полученные с прибора без корректировки на влажность изольность, приведены в тТаблица 6. В названиях препаратов используютсясокращенияотанглийских названий: C - carbon,H - humic,APTS – aminopropylthri-ethoxysysilane,S - Sakhalinskii,P - Powhumus,FA - FulvicAcid,SR - Suwanne River.Таблица 6 Препараты ГВ, использованные в работе, и их элементный состав:исходные данные (%, масс).ШифрK-CHPK-CHSH-CHPПрепаратГумат калия «PowHumus»Гумат калия«Сахалинский»ГК бурого угля,ЗольностьСHNFe21,652,8 3,9 1,11,033,731,7 3,3 1,11,01062,2 4,7 1,71,169выделенные из CHP-KМодифицированные ГКCHP-APTSугля, степень15,965,6 6,1 5,3 ?модификации 20%Фульвокислоты речныхSR-FA*0,5843,2 3,6 0,55 <0,1вод, стандарт МГО*элементный CHN состав данного препарата приводится по данным МГО(кат.
№ 2S101F)Как видно из данных, приведенных в Таблице 6, содержание зольныхкомпонентов(33,7%, масс) в гумате калия отечественного производствазначительно выше зольности импортного аналога (21,6%, масс), что связано как сминеральным составом природного сырья, так и с более высоким содержаниемгидроксида калия. Высокая зольность модифицированного препарата связана свведением силанольных фрагментов, содержащих кремний. Низкая зольностьиспользованногопрепаратаФКявляетсяхарактернойдлярастворенногоорганического вещества природных вод, так как в воде минеральные веществасодержатся в составе других соединений и в значительно более низкихконцентрациях, чем в почве и в углях.Согласно полученным результатам, во всех угольных препаратах содержитсяоколо 1% железа, которое не удаляется при обессоливании.
Результатыисследования форм существования железа в составе ГВ методом мессбауэровскойспектроскопии приведены ниже.В данной работе было использовано два различных гумата калия, и для того,чтобы выбрать оптимальный, необходимо было сравнить их элементный состав.Сравнительный анализ элементного состава ГВ проводят после пересчетаисходных данных на сухую и обеззоленную пробу [18].
Типичная влажность ГВсоставляет8 %,масс.[186].В70Таблица 7 приведен элементный состав в пересчете на сухую и обеззоленнуюпробу, содержание кислорода рассчитано вычитанием из 100% значенийпроцентного содержания углерода, водорода и азота.71Таблица 7 Элементный состав препаратов в пересчете на сухую и обеззоленнуюпробу и атомные соотношенияПрепарат%, массСK-CHPK-CHS61,753,5H4,34,3Атомные соотношенияN1,51,8O32,540,5H/C0,830,96O/C0,360,57На основании данных элементного анализа были рассчитаны атомныеотношенияН/СиО/С.(72Таблица 7).
Величина атомного соотношения Н/С характеризует разветвленностьбоковых цепей и степень замещения ароматических колец, при этом она обратнопропорциональна количеству кратных связей. В исследованных препаратахотношение H/C меньше единицы, что указывает на преобладание в структуре ГВароматических фрагментов по сравнению с алифатическими. Полученные значенияH/C несколько выше среднего значения для ГВ угля (0,66), что связано с высокимсодержанием кислородсодержащих заместителей, но при этом хорошо согласуютсясо средним для ГВ значением (0,90 [18]). Это позволяет рассматривать выбранныепрепараты ГВ как типичные и в дальнейшем экстраполировать получаемыерезультаты на другие группы ГВ.С точки зренияполученияоргано-неорганических соединений Fe – ГВ высокое содержание ароматических структурявляетсядостаточноперспективным,таккакименноароматическиекислородсодержащие группы, согласно данным [12], [149], [152], [153], вступаютво взаимодействие с ионами и оксидами металлов.
Для характеристики количествакислородсодержащих групп в составе ГВ используют атомное отношение O/C.Величина этого отношения зависит от степени окисленности соединения иувеличивается при возрастании числа гидроксильных, фенольных, карбоксильных,хинонных и других кислородсодержащих функциональных групп в составе ГВ.Значение O/C, полученное для препарата отечественного K-CHS (0,57) вышеаналогичного значения для K-CHP (0,36), что свидетельствует о более высокомколичестве кислородсодержащих групп в указанном препарате; это делает егоболееперспективнымсточкизренияполученияоргано-неорганическихсоединений Fe – ГВ.Таким образом, проведенный анализ показал, что использованные в работеГВ имеют элементный состав, типичный для ГВ угля. Для более детальногоисследованияпроводили изучениефункционального составаГВ методомИК-спектроскопии.3.1.2 ИК-спектроскопия исследуемых препаратов ГВИК-спектроскопия является весьма информативным методом исследованиястроения индивидуальных органических соединений, однако ее применение для ГВзатрудняется перекрыванием полос поглощения, вызванным неупорядоченностью73строения[1].пропусканияКакГВ,следствие,обычноинформация,извлекаемаяограничиваетсяизидентификациейИК-спектровосновныхфункциональных групп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
