Элементный и фрагментный состав гуминовых кислот сибирских торфов

Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004" »
Устные доклады » Секция 6. Анализ объектов окружающей среды » ...

Элементный и фрагментный состав
гуминовых кислот сибирских торфов

Тихова В.Д.¹, Шакиров М.М.¹, Фадеева В.П.¹, Юдина Н.В.²

1Новосибирский институт органической химии им. Н.Н.Ворожцова СО РАН
630090 Новосибирск, пр.Лаврентьева, 9, tikhovanioch.nsc.ru
²Институт химии нефти СО РАН 634055, г. Томск, пр. Академический,3

Гуминовые кислоты (ГК), являющиеся природными высокомолекулярными системами нерегулярного строения, представляют собой необычайно сложный объект для анализа. Они являются основным носителем биологической активности препаратов, получаемых из торфов и используемых как регуляторы роста растений. Знание состава и структурных особенностей этих компонентов торфа позволило бы управлять их свойствами в технологических процессах. Предлагаемая методическая основа для количественной оценки элементного и фрагментного состава ГК разного генезиса включает органический элементный и термический анализ, ИК и ЯМР спектроскопию.

Были исследованы следующие гуминовые кислоты:

выделенные из торфа различного растительного происхождения – мохового (сфагнум), травяно-мохового (фускум), травяного (осока), древесного, древесно-травяного (пушица);

выделенные из торфа низинного с использованием механохимической активации исходного сырья с различными добавками;

полученные с использованием различных модификаций методики выделения.

Для проведения оценки различий гуминовых кислот в каждой серии опытов, необходимо было выяснить, насколько значимы погрешности, обусловленные различиями в процессе их выделения и анализа. Для этого были определены доверительные интервалы (Р=0.95), в которых изменяются параметры элементного и фрагментного состава гуминовых кислот торфа, выделенных по стандартной методике, а именно: % (массовая доля) С ±1.4, % Н ±0.6, % N ±0.1; % (относительное содержание) карбоксильных фрагментов ±2.8, ароматических фрагментов ±3.3, полисахаридных фрагментов ±1.7, алифатических фрагментов ±2.5.

ГК из торфов разного растительного происхождения имеют значимые различия по большинству полученных параметров элементного и фрагментного состава.

ГК, выделенные с использованием мехактивации исходного сырья и мехактивации с добавкой целловиридина к исходному сырью, практически не отличаются по параметрам элементного состава, содержанию ароматических и карбоксильных фрагментов как между собой, так и от исходной ГК, полученной без мехактивации. Значимые различия по всем параметрам появляются только при использовании в качестве добавки NaOH.

Использование при осаждении ГК различных минеральных кислот (HCl или H₂SO₄) не оказывает влияния на состав и структуру ГК. Отсутствие стадии деминерализации 10% HCl на первоначальном этапе получения ГК не приводит к значимым изменениям элементного состава, однако заметны отличия во фрагментном составе – увеличение относительного количества ароматических и карбоксильных фрагментов. Использование перегретого пара (130 и 160^оС) для обработки исходного сырья приводит к фатальному уменьшению выхода ГК (от 8 до 2%) и резкому изменению состава получаемых продуктов, происходит гидролиз и вымывание карбоксильных и, особенно, полисахаридных фрагментов, за счет этого увеличивается относительное содержание ароматических (до 44-45%).