ИСТИНА

Постоянное совершенствование аналитической техники и появление новых инструментальных методов открывают большие возможности как для структурного анализа гуминовых веществ, так и для определения параметров гумусного состояния почв и оценки степени гумификации, традиционно использующихся в почвоведении. Цель данного доклада – продемонстрировать новые инструментальные подходы к определению содержания органического вещества в почве, отношения содержаний гуминовых и фульвокислот, а так же степени гумификации гуминовых веществ. Стандартные методы определения указанных параметров основаны на бихроматометрическом титровании (Сорг, Сгк/Сфк) и на измерении оптической плотности растворов гуминовых веществ в красной области спектра поглощения (Е4/Е6). Несмотря на широкую распространенность данных методов анализа, недостатками указанного метода определения Сорг и Сгк/Сфк является использование канцерогенного бихромата в качестве аналитического реактива и трудно автоматизируемого метода – титрования. При определении Е4/Е6 на первое место выходят большие ошибки определения, связанные с низким поглощением ГВ при 465 и 650 нм и сопряженной с этим фактором неточностью измерения низких оптических плотностей. Для преодоления указанных ограничений в данной работе для определения Сорг и Сгк/Сфк использован метод автоматического определения органического углерода, а для определения степени гумификации предложено использовать метод спектроскопии протонного магнитного резонанса (ПМР). При разработке инструментального метода определения Сгк/Сфк использовали способ извлечения и разделения фракций гуминовых и фульвокислот в модификации Кононовой и Бельчиковой (1961). Определение органического углерода проводили с использованием автоматического анализатора углерода TOC-L (Shimadzu, Япония). Для определения отношения Сгк/Сфк проводили два определения органического углерода: в пирофосфатной вытяжке из исследуемой почвы и в этой же вытяжке после осаждения ГК. Последний показатель принимали как содержание ФК, а содержание ГК рассчитывали как разность между общим содержанием органического углерода в начальной вытяжке и содержанием ФК. Указанный подход использовали как для анализа почв, так и гуминовых препаратов. Полученные результаты показали хорошую сходимость с результатами, полученными с использованием бихроматометрического титрования для этих же объектов. В качестве альтернативного метода определения степени гумификации ГВ использовали метод спектроскопии ПМР, который позволяет определить полное распределение как подвижных, так и скелетных протонов между структурными группами ГВ. При этом предполагали, что степень гумификации будет обратно пропорциональна содержанию протонов в составе алифатических длинноцепочечных фрагментов (CHn) и прямо пропорциональна содержанию протонов в составе мостиковых фрагментов в α-положении к электроноакцепторным группам (например, ароматические кольца, карбоксильные группы) ароматическим (CHα). Тем самым структурным маркером степени гумификации может служить отношение CHn/ CHα. Для подтверждения указанной гипотезы были проведены исследования на широкой выборке препаратов, выделенных из многолетнемерзлых пород с высоким вкладом алифатических фрагментов и из вод рек средней полосы, характеризующихся высоким вкладом ароматических фрагментов. Проведенные эксперименты подтвердили наличие статистически значимой корреляционной взаимосвязи между показателем Е4/Е6 и CHn/ CHα. Полученные результаты позволили установить ведущую роль алифатических фрагментов в формирования комплексов с переносом заряда в составе супрамолекулярных ансамблей ГВ. В работе предложены новые инструментальные подходы для определения гумусного состояния и степени гумификации гуминовых веществ и способы интерпретации получаемых результатов. Работа выполнена при поддержке РНФ (грант 16-14-00167)