Диссертация (1154503), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Масса почвы в каждом сосудесоставляла 5 кг.В вегетационном опыте № 1 была смоделирована третья категориязагрязнения серой лесной почвы тяжелыми металлами (кадмий, свинец, цинк,медь) по суммарному показателю загрязнения почв ‒ опасная (Zc = 32-128) (МУ2.1.7.730-99). Моделирование загрязнения осуществлялось путем внесения в почвучистых водорастворимых солей тяжелых металлов: 3CdSO4·8H2O, Pb(NO3)2,ZnSO4⋅7H2O,CuSO4⋅5H2O.Процентноесодержаниетяжелыхметалловвиспользуемых солях рассчитывалось на основе их атомных масс.В подготовленную почву вносились анализируемые гуминовые препараты ввиде 0,01 % и 0,02% водных растворов, схема вегетационных экспериментовпредставлена в таблице 6.Таблица 6 ‒ Схема вегетационных экспериментовВариант опытаНомервариантаопыта1.2.3.4.5.6.7.8.9.Наименование препаратаДоза препаратаКонтроль (техногенно-измененная сераялесная почва без внесения гуминовыхпрепаратов)«Гумат калия»‒«Эдал-КС»«Питер-Пит»«Ультрагумат»0,01 % раствор0,02 % раствор0,01 % раствор0,02 % раствор0,01 % раствор0,02 % раствор0,01 % раствор0,02 % растворПовторность на всех вариантах опыта четырехкратная.
Уход за сосудамивключал в себя ежедневный осмотр и регулярный полив. Съемка опытапроизводилась через год после закладки.682.4. Методы исследования биологической активности и фитотоксичностипочвы в экспериментахБиологическая активность почвы при проведении экспериментальныхисследований анализировалась по следующим показателям:‒ целлюлозолитическая активность;‒ протеолитическая активность;‒ уреазная активность.Целлюлозолитическаявегетационногоактивностьэкспериментаметодомпочвыопределяласьаппликациивусловияхльняногополотна,предложенным Е.Н. Мишустиным, И.С. Востровой и А.Н.
Петровой. Оценка,полученных результатов производилась согласно шкале, предложенной Д.Г.Звягицевым, которая приведена в таблице 7.Таблица 7 – Шкала оценки интенсивности разрушения целлюлозы вэксперименте (Звягинцев Д.Г., 1991)Выраженность процесса разрушения целлюлозы,%< 1010-3030-5050-80> 80Оценкаочень слабаяслабаясредняясильнаяочень сильнаяЭксперимент осуществлялся в течении вегетационного периода.Протеазная активность почвы определялась в условиях вегетационногоэкспериментааппликационнымметодомфотобумажнойавтографии,предложенным Е. Н.
Мишустиным, Д. И. Никитиным, И. В. Востровым иоснованном на микробиологическом расщеплении желатины, имеющейся вэмульсионном слое рентгеновской пленки. Эксперимент осуществлялся в течениивегетационного периода.69Подсчет доли разрушенного протеазами эмульсионного слоя рентгеновскойпленки производился при помощи специально созданной нами для этих целейграфической компьютерной программы, написанной на языке C#, в средеразработки Visual C# 2010 Express.Уреазная активность почвы определялась в лабораторных условиях сиспользованием экспресс-метода Т.В. Аристовской и М.В.
Чугуновой.Фитотоксичность почвы определяли в лабораторных условиях методомбиотестирования по методике, предложенной и апробированной сотрудникамикафедры агрохимии МГУ имени М.В. Ломоносова, Е.Х. Ремпе и Л.П. Ворониной,в модификации К.Ш. Казеева. В качестве тест-объекта использовались семенаредиса сорта «Красный великан».2.5. Методы исследования химических свойств техногенно-измененныхсерых лесных почв в экспериментахСодержание подвижных форм тяжелых металлов в серой лесной почве,определялось по общепризнанной методике, путем их извлечения ацетатноаммонийным буферным раствором с рН 4,8 и последующим определениемметодом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией(Методическиеуказанияпоопределениютяжелыхметалловвпочвахсельхозугодий и продукции растениеводства, 1992).
Содержание общего азотаопределялось фотометрическим методом по ГОСТ 26107-84, содержаниеподвижных соединений фосфора и калия, фотоэлектроколориметрическим ифотометрическим методом соответственно, по ГОСТ 54650-2011, содержаниеорганического вещества по методу Тюрина в модификации ЦИНАО по ГОСТ26213-91, рН солевой вытяжки почвы определялась потенциометрическимметодом по ГОСТ 26483-85. Удельная эффективная активность цезия в серойлеснойпочве,определялосьрадиометрическимметодомпообщепризнанной(Методикаметодикеэкспрессногоэкспресснымрадиометрическогоопределения по гамма-излучению объемной и удельной активности радионуклидов70цезия в воде, почве, продуктах питания, продукции животноводства ирастениеводства, 1990).2.6.
Расчет интегральных показателей экологического и химическогосостояния почвыРасчет интегральных показателей эколого-биологического и химическогосостояниятехногенно-измененныхсерыхлесныхпочввэкспериментеосуществлялась по методике, предложенной В.Ф. Вальковым, К.Ш.
Казеевым, С.И.Колесниковым (Казеев К.Ш. и др., 2003). Суть данной методики заключается впереводе абсолютных значений различных анализируемых параметров вотносительные, и дальнейшем расчете на их основе интегральных показателей.При диагностике эффективности воздействия мелиорантов на загрязненные почвыза 100 % принимаются значения анализируемых параметров на варианте опыта безвнесения мелиорантов (контрольный образец) и относительно него в процентахвыражаются значения на других вариантах опыта, в соответствии с формулой:Б1= (Бх/Бcontr)× 100 %,(3)где Б1 – относительное значение показателя;Бх – фактическое значение показателя;Бcontr – значение показателя на контрольном варианте опыта.Далеерассчитываетсясреднееарифметическоепополученнымотносительным значениям исследуемых параметров для каждого из вариантов:ИПЭБСП/ИПХСП = (Б1 + Б2 + Б3…+ Бn)/N,(4)где, Б1, Б2, Б3, Бn – относительные значения соответствующих показателей;N – количество анализируемых показателей.Статистическая обработка всех экспериментальных данных проводилась сиспользованием приложения Microsoft Office Excel и программного пакетаStatistica.71Глава 3.
Результаты исследования свойств различных гуминовыхпрепаратов и оценка их влияния на экологическое состояние техногенноизмененных серых лесных почв3.1. Структурно-групповой и химический состав гуминовых препаратовВ настоящее время гуминовые препараты находят широкое применение вразличных областях, что обусловлено высокой химической и биологическойактивностью, содержащихся в них гумусовых кислот. В последние десятилетия,ввиду усовершенствования экспериментальной и инструментальной базы,отечественными, а также и зарубежными исследователями активно решаютсяпроблемы изучения строения и свойств гумусовых кислот, что служит основой длявыявления их новых характеристик и разработки способов направленнойхимической модификации их структуры, ориентированной на определенныепрактические цели, и, соответственно, постоянно расширяется спектр направленийприменения гуминовых препаратов (Данченко Н.Н., 1997; Яркова Т.А., 2007;Карпюк Л.А., 2008; Ghabbour E.
A., Davies G., 2001; 224.Muscolo A. и др., 2013;Melo B. A. G. и др., 2016).В силу указанных обстоятельств, разработка и обоснование технологийприменения гуминовых препаратов, в настоящее время, должны опираться, впервую очередь, на анализ их свойств, и, соответственно, исследованиемолекулярной структуры.С целью отражения зависимости между структурными характеристикамигуминовых препаратов и технологиями их получения, экспериментальныеисследования в рамках данной работы были начаты именно с изучения структурногруппового состава гуминовых препаратов. При этом, было взято по одномупрепарату для представления каждой из анализируемых в работе технологий:‒«Гумат калия» – классическая технология щелочной экстракции;‒«Ультрагумат» – технология ультразвуковой кавитации;72‒«Питер-Пит»–сочетаниетехнологийщелочнойэкстракциииультразвуковой кавитации.Для изучения структурно-группового состава исследуемых препаратовиспользовался метод спектроскопии ядерного магнитного резонанса на ядрахуглерода-13 (ЯМР 13С).В качестве образца сравнения использовались гуминовые вещества,выделенные по методике Международного гуминового общества (МГО) изнизинного торфа.СцельюпредварительноболеебылачеткойинтерпретацииопределеназольностьрезультатовЯМР-анализа,анализируемыхпрепаратов,полученные при этом данные представлены в таблице 8.Таблица 8 – Зольность анализируемых гуминовых препаратовНаименование препаратаЗольность,%«Гумат калия»5,28«Ультрагумат»3,25«Питер-Пит»48,40Низинный торф (образец сравнения)3,80Обращает на себя внимание аномально высокое содержание зольныхэлементов в препарате «Питер-Пит» (почти 50%), резко отличающееся от таковогов других исследуемых препаратах и характерного для гуминовых препаратов наоснове торфа вообще (0-15 %).
Указанные результаты свидетельствуют о наличиибольшого количества неорганических примесей в составе препарата «Питер-Пит»,что не позволило рассматривать его в ходе дальнейшего структурно-групповогоанализа.Полученные спектры ЯМРпредставлены на рисунке 12.13С исследуемых гуминовых препаратов73А) «Ультрагумат»PHF-RUppm2202102001901801701601501401301201101009080706050403020100Б) «Гумат калия»PHF-RK (PPL)ppm2202102001901801701601501401301201101009080706050403020100Рисунок 12 – Спектры ЯМР 13С, полученные для анализируемых гуминовыхпрепаратов: А) «Ультрагумат», Б) «Гумат калия»Данные по количественной оценке, полученных ЯМРприведены в таблице 9.13С спектров74Таблица 9 – Структурно-групповое распределение углерода в анализируемыхпрепаратахОбразецДоля от общего углерода, %CHnCH3OCAlkOCAR«Гумат калия»1661527101510«Ультрагумат»195162591611155173213153НизинныйCARO COO C=Oторф(образец сравнения)Полученныерезультатыуказываютнаотсутствиевыраженных,существенных структурных отличий между исследуемыми препаратами.Приэтом, по структурному типу они близки к нефракционированным гуминовымвеществам торфа.Однако необходимо отметить, что препарат «Ультрагумат» характеризуетсясреди анализируемых образцов максимальным содержанием длинноцепочечныхалифатических фрагментов (CHn).
Как уже отмечалось выше (глава 1, пп. 1.2.2),воздействие ультразвука на гуминовые вещества инициирует ряд физикохимических процессов, которые приводят к разрыву слабых химических связей иразрушению части молекулярных структур, в том числе и ароматических, что, понашему мнению, может быть причиной увеличения числа алифатическихфрагментов.В рамках проведенной работы особый интерес представляет содержание вгуминовых препаратах функциональных групп, в первую очередь ‒карбоксильных,поскольку именно они по большей части определяют способность гумусовыхкислот в составе препарата к комплексообразованию с тяжелыми металлами ирадионуклидами.«Ультрагумат»,Согласнополученныйприведеннымподаннымтехнологии(таблица9),ультразвуковойпрепараткавитации,характеризуется несколько большим содержанием карбоксильных групп, посравнению с выделенными при помощи щелочи «Гуматом калия» и образцомсравнения (низинный торф).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
