Введение 3
1 Обзор современных достижений науки в данной области 6
2 Объекты и методы исследования 11
3 Результаты и обсуждения 14
3.1 Прямое наблюдение взаимодействия ХПС с мицеллами ГВ 14
3.2 Влияние pH среды на защитные свойства ГВ по отношению к ХПС
3.3 Влияние концентрации нативных ГВ на их защитные свойства по отношению к ХПС 16
3.4 Влияние ионной модификации ГВ на их защитные свойства по отношению к ХПС 17
Выводы 20
Литература 21
Приложение А 24
Благодарности 25
Почва - самостоятельным естественно-историческое тело, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и рельефа местности [16]. Согласно концепции «почва-память» почва способна сохранять в своих устойчивых твердофазных свойствах информацию об условиях своего формирования [19]. «Расшифровка» этой информации является одной из основных задач современного генетического почвоведения. Однако, вследствие влияния множества факторов, трактовка генезиса почвы представляет из себя комплексную задачу.
В связи с этим, важной задачей становится поиск соединений-индикаторов, которые, наглядно и однозначно отражают направленность протекания элементарных почвообразовательных процессов, длительное время сохраняются в почве, а также легко поддаются лабораторному изучению. Такими веществами являются хлорофиллоподобные соединения (ХПС) и другие родственные им пигменты порфириновой природы. Анализ содержания ХПС используется в палеопочвоведении для оценки сохранности органического вещества и биологической активности [15], а также в современных почвах, как индикатор переувлажнения [20]. Эти вещества легко определяются в почвах даже при незначительном их содержании спектрофотометрическим методом, учитывая, что большинство тетрапиррольных соединений в ацетоновых и спиртовых растворах имеет отчётливый максимум поглощения при 1 = 660 - 670 нм.
Известно, что ХПС в погребённых почвах способны сохраняться до нескольких тысяч лет [11; 14]. В то же время рядом авторов было установлено, что хлорофилл, искусственно внесённый в почву, при нормальных условиях разлагается в течение 30 - 50 дней [2; 5]. Таким образом, механизм сохранения ХПС в почвах является дискуссионным.
Возможно, протекция ХПС обеспечивается солюбилизирующими свойствами ГВ. Солюбилизация - самопроизвольный и обратимый процесс внедрения лиофобных соединений в мицеллы поверхностно-активных веществ (ПАВ). Анализ литературных данных показал, что ГВ, как мицеллярные структуры, обладают солюбилизирующей способностью по отношению к некоторым органическим веществам (например, кубовым красителям, биоцидам, минеральному маслу) [27], [30], [35].
В рамках данной работы была выдвинута гипотеза, что хлорофилл способен сохраняться в почвах не только вследствие низкой биологической активности, но и благодаря специфическим протекторным свойствам мицелл гуминовых веществ (ГВ).
Таким образом, целью исследования было выявление вероятностного механизма сохранения хлорофиллоподобных соединений (ХПС) в мицеллах гуминовых веществ (ГВ).
Для достижения этой цели, были поставлены следующие задачи:
1. Подтвердить возможность солюбилизации ХПС мицеллами ГВ;
2. Доказать протекторную функцию мицелл ГВ по отношению к ХПС;
3. Рассмотреть изменение протекторных свойств ГВ в зависимости от: концентрации ГВ, изменения pH среды, модификации мицелл ГВ различными катионами (Ca2+, Al3+и Fe3+).
По результатам работы были опубликованы статьи:
1) Попов А. И., Панина Е. П., Верлова Т А., Солдатова Л. А., Храпова Е. П. Свойства гуминовых веществ, как коллоидных дисперсий (обзор литературы) // Вестник Российской академии естественных наук. 2014. № 5. С. 39 - 45.
2) Храпова Е., Солдатова Л., Калашников М., Попов А.И. Солюбилизация порфириновых соединений структурированными мицеллами гуминовых веществ // Сб. тезисов / Третья междунар. конф. СНГ МГО по гуминовым инновационным технологиям / Десятая Междунар. конф. daRostim «Гуминовые вещества и другие биологически активные соединения в сельском хозяйстве» / HIT - daRostim - 2014 / 19 - 23 ноября, 2014, МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия / Под ред. И. В. Перминовой, Н. А. Куликовой и О. С. Якименко. - М., 2014. с. 182.
1. Прямые наблюдения флуоресцентного излучения подтверждают гипотезу о солюбилизации ХПС мицеллами ГВ;
2. Результаты серии тестов, проведенных в рамках исследования, подтвердили защитные свойства ГВ по отношению к ХПС;
3. Концентрация ГВ прямо пропорционально влияет на их защитные свойства по отношению к ХПС;
4. Отмечено резкое увеличение защиты ХПС при превышении концентрации ГВ порога агрегативной неустойчивости. Дальнейшее увеличение концентрации не приводило к сколько ни будь заметному увеличению защиты ХПС;
5. Предельная защита нативными ГВ по отношению к ХПС составила 70%;
6. Наилучшая защита ХПС наблюдается в кислотных условиях, тогда как при щелочных условиях доля защищённых ХПС был значительно ниже. По-видимому, это обусловлено пониженной устойчивостью мицелл ГВ, что может подтверждаться тем фактом, что ГВ в этих вариантах экстрагировались в ацетон.
7. Среди модифицированных ГВ наибольшими защитными свойствами по отношению к ХПС характеризовались ГВ модифицированные трехвалентным железом (уровень защиты приближался к 100%), что может объясняться повышенной устойчивостью мицелл по сравнению с не модифицированными вариантами. ГВ модифицированные алюминием достоверно не отличаются по защитным свойствам от нативных ГВ. ГВ модифицированные кальцием экстрагируются в ацетон и характеризуются пониженной защитой по отношению к ХПС.
