Введение 3
1 Обзор литературы 6
1.1 Природные источники гуминовых веществ 6
1.2 Современная классификация гуминовых веществ 8
1.3 Проблемы и принципы изучения состава, структуры и свойств гуминовых
кислот 11
1.4 Методы исследования гуминовых кислот 15
1.5 Облучение гуминовых кислот 17
1.6 Лигнин 19
1.7 Гербициды 22
1.8 Взаимодействие органических загрязнителей с гуминовыми кислотами 24
2 Материалы и методы исследования 26
2.1 Объекты исследования 26
2.1.1 Гуминовые кислоты 26
2.1.2 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота 31
2.2 УФ-спектроскопия и флуоресцентная спектроскопия 32
2.3 Источники излучения 32
2.4 Методика проведения облучения растворов гуминовых кислот 33
3 Результаты эксперимента и их обсуждение 34
3.1 Электронные спектры гуминовых кислот 34
3.2 Облучение гуминовых кислот 38
3.3 Облучение KrCl-эксилампой 41
3.4 Взаимодействие 2,4-Д с гуминовыми кислотами при облучении KrCl-
эксилампой 44
Выводы 46
Список литературы
Развитие и использование гербицидов играет важную роль в увеличении производительности в области сельского хозяйства. На мировом уровне из всех производимых пестицидов, более 50% продукции составляют гербициды [1]. Большое распространение в последнее время получили гербициды, производные феноксиуксусных кислот.
Феноксиуксусные кислоты - синтетические аналоги ауксинов - гормонов растений. К ним относят соединения, которые в своем составе содержат радикал феноксикарбоновых кислот -ОС6Н5 и карбоксильную группу -СООН. Из-за относителной дешевизны, а также эффективности при низких дозах популярностью до сегодняшнего дня пользуется 2,4- дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д). В зависимости от дозы она оказывает стимулирующее, фитотоксическое или гербицидное действие. После обработки хлорзамещенные органические вещества в значительном количестве попадают в природные воды и влияют на процессы ремедиации. Присутствие хлора значительно увеличивает устойчивость гербицида к биологическому распаду, в отличие от незамещенных аналогов. Также время полураспада зависит от концентрации токсиканта, влажности, кислородного режима и органического состава почвы и в итоге составляет от двух недель до нескольких месяцев. Распад сопровождается образованием промежуточных продуктов, зачастую токсичность которых превышает токсичность исходного вещества [2].
Широкое использование пестицидов и гербицидов в сельском хозяйстве в течение прошлых нескольких десятилетий привело к значительному увеличению числа устойчивых органических соединений в природной воде [2, 3]. Изучение превращений устойчивых токсичных
соединений в природе и выбор наиболее оптимальных методов утилизации гербицидов являются важными задачами охраны окружающей среды и рационального природопользования [4].
Однако, при рассмотрении процессов в окружающей среде, особенно в водных средах, должно обязательно учитываться наличие гуминовых веществ (ГВ), которые содержатся в почвах, торфах, каменном угле, природных водах поэтому они всегда присутствуют в экосистемах. Время жизни этих веществ исчисляется сотнями и тысячами лет. ГВ являются важнейшим классом природных высокомолекулярных соединений, не существующих в живых организмах. Гуминовые кислоты (ГК) - фракция ГВ - макромолекулы нерегулярной структуры. Известно, что данные органические вещества в значительной степени компенсируют отрицательный эффект антропогенного воздействия. Например, обнаружена их ведущая роль в снижении содержания подвижных форм некоторых тяжелых металлов, а также регуляции влияния кислых атмосферных осадков. ГК действуют многообразно: как сорбенты, как катализаторы на процессы гидролиза, как солюбилизирующие агенты, также влияют на микробиологические процессы, выступают как фотосенсибилизаторы и тушители [5].
Способность ГК связывать органические загрязнители изменяется при модификации их функционального состава и физико-химических свойств [6]. Модификацию ГК можно осуществить различными способами: облучением видимым или УФ-светом, механоактивацией, химическими методами. Влияние различных типов модификации на степень взаимодействия токсикантов с ГК изучено недостаточно.
Цель данной работы: Выявить влияние способа выделения ГК и лигнинов на спектрально - люминесцентные свойства и деградацию 2,4 - дихлорфеноксиуксусной кислоты.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Освоение двух различных методов выделения ГК из полученных образцов торфа, отобранных на участке «Ханымей»;
2. Исследование спектрально-люминесцентных свойств ГК, сравнение их с
выбранным стандартом;
3. Изучение спектрально-люминесцентных свойств образцов
предоставленных сотрудниками Федерального научно - исследовательского центра комплексного изучения Арктики РАН (ФГБУН ФИЦКИА РАН);
4. Изучение влияния гуминовых кислот различного происхождения на фотодеградацию 2,4 - дихлорфеноксиуксусную кислоту.
Актуальность данной работы заключается в том, что на сегодняшний день одной из основных мировых проблем является химическое загрязнение окружающей среды, поэтому протекторная функция ГК требует особого изучения. Дальнейшее исследование опасности загрязняющих веществ, скорости их накопления и времени жизни в окружающей среде невозможно без учета взаимодействия с ГК, которое существенно изменяет химическое поведение токсикантов.
1. В данной работе были освоены две предложенные методики выделения ГК, которые имеют свое сходство и различия;
2. Образцы, выделенные из торфа, существенно отличаются от выбранного нами стандартного образца ГК, полученного из бурого угля; при этом каждый образец ГК имеет свои характерные особенности, обусловленные сложностью;
3. Данные объекты характеризуются интенсивным поглощением в УФ- области спектра, а с увеличением длины волны поглощение плавно убывает. Наибольшую интенсивность из исследуемых образцов имеет гуминовая кислота фирмы «Fluka»: ее спектр сдвинут в более длинноволновую сторону по сравнению с остальными образцами. Данный факт может быть объяснен существенными различиями в строении исследуемых гуминовых кислот, в частности, преобладанием ароматических структур в их составе;
4. Каждому образцу соответствуют свой максимум поглощения.
Уширенная форма полос говорит о сложной структуре исследуемых соединений, наличии стабилизирующих межмолекулярных взаимодействий;
5. При облучении исследуемых объектов не выявилось существенных изменений в спектрах поглощения, поэтому стоит полагать, что данные вещества являются достаточно фотостабильными;
6. При добавление к раствору гербицида ГК наблюдается более глубокая степень конверсии гербицида и имеет интенсивное накопление продукта фотолиза.
