CC BY
60
6. Любимов, В.Б. Математические методы в биологии и экологии / В.Б. Любимов, К.В. Балина. - Брянск: БГУ, 2005. - 81 с.
7. Методические указания МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. -М.: Санэпидиздат, 1999. - 26 с.
8. Паникова, Е.Л. Схема гигиенического нормирования тяжелых металлов в почве / Е.Л. Паникова, А.Ф. Перцовская // Химия в с.х. - 1982. - № 3. - С. 12-14.
9. Donald, C.M. Competition among crop and pasture plants Advan / C.M. Donald. - Agron, 1963. - V. 15. -P. 1-118.
10. Ladonin, D.V. Effect of Ionic Strength on the Sorption of Cadmium and other Heavy Metals by Humic Acids / D.V. Ladonin, S.E. Margolina // Zeszyty Problemowe Postepow Nauk Rolniczych. - Krakow, 1997. - Z. 448 b. - P. 169-173.
11. U.S. Environmental Protection Agency // Kerr Environmental Research Laboratory. - Ada, Oklahoma, 1994. - August. - P. 72-113.
'--------♦-------------
УДК 631.436 В.Д. Тихова, М.П. Сартаков
ТЕРМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТОРФОВ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ
Приведены результаты анализа гуминовых кислот, выделенных из торфов различного ботанического состава, выполненного с использованием современных приборов синхронного термического анализа. Ключевые слова: торф, гуминовая кислота, термический анализ, Среднее Приобъяе.
V.D. Tikhova, M.P. Sartakov THERMAL CHARACTERISTICS OF THE PEAT HUMUS ACIDS IN THE MIDDLE PRIOBYE
The results of the humus acids analysis allocated from peat of various botanical structures made with use of modern devices of the synchronous thermal analysis are given.
Keywords: peat, humus acid, thermal analysis, Middle Priobye.
Введение
Методы термического анализа использовались и ранее для исследования гуминовых кислот (ГК) [1]. Но проведение таких исследований было связано с невосполнимой потерей большого количества образца. Современные приборы синхронного термического анализа позволили существенно увеличить информативность данного метода и сократить расход ГК приблизительно в 100 раз без ущерба для результатов анализа. Цель данной работы - показать новые возможности данного метода на примере анализа ГК, выделенных из торфов различного ботанического состава.
Объекты и методы исследования
Образцы отбирались из поверхностных слоев торфа Нефтеюганского, Октябрьского и Белоярского районов Ханты-Мансийского АО.
Выделение ГК проводили по стандартной методике [2]. Ботанический состав исследованных торфов приведен в таблице 1.
2б
Таблица 1
Ботанический состав исследованных торфов (Нефтеюганский район)
№ образца Основная растительность, составляющая торф % Р Вид торфа
1.1 Сфагнум узколистный 25 30 Сфагновый,верховой
1.2 Сосна 70 25 Древесный переходный
1.3 Сфагнум бурый 80 15 Сфагновый фускум-торф верховой
Октябрьский район
3.1 Береза пушистая Вахта 45 45 30 Древесно-травяной (вахтовый вариант)
3.2 Береза пушистая Вахта 35 50 35 Древесно-травяной (вахтовый вариант), переходный
3.3 Пушица Сосна 80 10 25 Пушицевый, переходный
Белоярский район
4.5 Пушица 60 15 Пушицевый верховой
4.7 Сфагнум узколистный (ангустифолиум) 50 35 Сфагновый верховой
п. Сорум (Белоярский район)
5.1 Осоки кочкарные 90 45 Осоковый переходный
5.2 Осоки кочкарные Пушица 55 20 35 Осоковый переходный
Термический анализ гуминовых кислот был проведен на синхронном термоанализаторе STA 409 РС Luxx (фирмы Netzsch), который позволяет одновременно регистрировать потерю массы, определять характеристические температуры и тепловые эффекты. Разложение проводили как в атмосфере воздуха, так и в инертной атмосфере, в платиновом тигле, скорость нагревания 100С/мин. Навеска исследуемого вещества составляла 5-10 мг. Чувствительность весов 0,1 мг.
Результаты и обсуждение. Результаты проведенного термического анализа представлены на рисунках 1-3 и в таблице 2.
ДСК диаграммы ГК торфа, приведенные на рисунках, дают представление о тепловых эффектах, имеющих место при высокотемпературном окислительном разложении данных образцов. Легко заметить, что все образцы имеют двухступенчатую кривую ДСК, т.е. разложение образца происходит в два этапа - до 400оС и от 400 до 600оС. Однако вид этих кривых заметно различается. Для образцов 1.1 (сфагновый верховой), 1.3 (сфагновый фускум-торф верховой), 3.3 (пушицевый переходный), 4.7 (сфагновый верховой), 5.1 (осоковый переходный), 5.2 (осоковый переходный) низкотемпературный тепловой эффект (до 400оС) и высокотемпературный (до 600оС) приблизительно одинаковые. А для образцов 1.2 (древесный переходный), 3.1 (древесно-травяной, вахтовый вариант), 3.2 (древесно-травяной, вахтовый вариант, переходный), 4.5 (пушицевый верховой) высокотемпературный эффект значительно превосходит низкотемпературный. Таким образом, по виду ДСК кривой можно точно диагностировать наличие древесной растительности в торфяной залежи. Кроме того, температура разложения «ядра» ГК наиболее высока для образцов из древеснотравяного торфа, содержащего березу (560 и 552оС), меньше - для образцов из торфа, содержащего сосну (495 и 515оС). Можно определить величину суммарного теплового эффекта для каждого из образцов (табл. 2). Здесь нет ясно выраженных закономерностей, но можно констатировать, что максимальное количество теплоты выделяется при сгорании образца 1.2, выделенного из торфа, основной составляющей которого является сосна, а минимальное - из образца 4.7 (сфагновый верховой торф).
Таблица 2
Потеря массы и тепловые эффекты при разложении ГК
№ образца Потеря массы,% Общая потеря массы,% Тепловой эффект, мкВ/мг
до 150оС 150-400°С 400-7000 П/Я
1.1 4,09 28,79 59,49 0,55 92,33 3542
1.2 5,22 23,70 60,28 0,48 89,55 4652
1.3 3,40 33,05 55,93 0,65 92,24 4099
3.1 3,35 28,20 62,92 0,50 94,42 3477
3.2 5,63 27,20 61,74 0,53 94,50 4510
3.3 4,15 29,90 60,93 0,56 95,10 3256
4.5 4,46 28,93 59,26 0,56 92,65 4609
4.7 3,54 30,63 59,86 0,57 94,03 3126
5.1 3,59 31,65 60,03 0,58 95,18 3152
5.2 3,34 29,09 62,24 0,52 94,67 3746
Потери массы образцов ГК при нагревании определяются в данном приборе с высокой точностью, что обусловлено чувствительностью используемых весов. Все образцы являются малозольными, общая потеря массы составляет более 90 %. Отношение «периферия»/ «ядро» (П/Я) для данных образцов отличается незначительно даже при условии значительной разницы в величине теплового эффекта.
Выводы
1. Использование современного синхронного термического анализа позволяет с высокой точностью и при малом расходе образца получать важные данные о процессе термического разложения гуминовых кислот различного генезиса.
2. При анализе гуминовых кислот торфа различного ботанического состава были получены данные о существенных различиях в абрисе кривых ДСК и величине тепловых эффектов, в отличие от отношения П/Я, которое для исследованных видов торфа является достаточно однородным. Значит, при наличии достаточной выборки образцов эти данные могут быть использованы для диагностики гуминовых кислот различных типов.
Рис.1. ДСК-диаграммы ГК торфов Нефтеюганского района: 1 - №1.1; 2 - №1.2; 3 - №1.3
Рис.2. ДСК-диаграммы ГК торфов Октябрьского района: 1 - №3.1; 2 - №3.2; 3 - №3.3
Рис. 3. ДСК-диаграммы ГК торфов Белоярского района: 1 - №4.5; 2 - №4.7; 3 - №5.1; 4 - №5.2
Литература
1. Орлов, Д.С. Практикум по химии гумуса / Д.С. Орлов, Л.А. Гришина. - М., 19B1. - 270 с.
2. Комиссаров, И.Д. Влияние способа извлечения гуминовых кислот из сырья на химический состав получаемых препаратов / И.Д. Комиссаров, И.Н. Стрельцова // Науч. тр. Тюменского СХИ. - Тюмень, 1971. - Т.14. - 034-4B.
