ИСТИНА

Гуминовые вещества (ГВ) являются основной органической составляющей почв, торфов, углей и природных вод. Они представляют собой сложную смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного строения с различной молекулярной массой. ГВ нашли широкое применение во многих отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Их используют как стимуляторы роста растений и животных, в качестве буровых растворов в нефтедобывающей промышленности. Используя свойства ГВ образовывать комплексы с металлами и органическими веществами (пестицидами, ПАУ), их применяют в качестве детоксикантов окружающей среды. Также ГВ служат источниками разнообразных биологически активных веществ в медицине и косметологии. Однако существует проблема стандартизации препаратов ГВ, поскольку свойства конечного продукта зависят от источника ГВ и особенностей технологического процесса. Для характеризации функционального состава ГВ достаточно широко используют ИК-спектроскопию. Тем не менее, существующие методики (таблетирование с KBr, растворение в вазелиновом масле, использование пленок и др.) имеют ряд недостатков, связанных с трудоемкой пробоподготовкой, а также с искажением и низкой воспроизводимостью спектров. К тому же практически нет работ по количественному определению ГВ как в водных растворах, так и в сухих смесях. Целью исследования было отнесение характеристических полос ГВ разных типов и разработка условий их определения в водных растворах и сухих смесях с минимальной пробоподготовкой. Исследованы распространенные коммерческие препараты ГВ марок «Aldrich» (США), «Powhumus» (Германия), «Сила жизни» (Россия), а также серия образцов ГВ, выделенных из угля, торфа и почв. Измерения проводили на приборах AgilentCary 630 с приставками DialPath (растворы, на пропускание, длина оптического пути 50 мкм) и НПВО (алмазный кристалл) и Agilent Cary 660 (НПВО-приставка с ZnSe кристаллом). Для коммерческих препаратов получены НПВО-ИК-спектры сухих образцов в области 4000–650 см–1с разрешением 2 см–1. Все исследованные образцы имеют близкий качественный, но различный количественный функционально-групповой состав. У всех препаратов в области 3600–3000 см–1 проявляются колебания ОН групп, водородные связи. Полосы при 2925 и 2855 см–1соответствуют колебаниям алифатическихCH2-групп. Для всех ГВ пики при 1570–1560 и 1380–1390 см–1, соответствующие колебаниям карбоксилат-иона, являются самыми интенсивным. В области 1110–1120 см–1 проявляются колебания спиртов [1]. Пики при 1100–1005 см–1 свидетельствуют о наличии полисахаридных участков в молекулах ГВ, причем у препарата «Aldrich» данные колебания имеют большую интенсивность по сравнению с препаратами «Powhumus» и «Сила жизни», что говорит о большем содержании полисахаридных остатков. Также для препарата «Aldrich» наблюдается большая интенсивность полосы при 910 см–1, что соответствует колебаниям ароматических СН-связей (Рис. 1). Колебания при 3700–3600 см–1, по всей вероятности, соответствуют колебаниям свободных ОН-групп фенолов и проявляются только у препарата марки «Aldrich». В области 1500–850 см–1 пики препарата «Сила жизни» имеют слабовыраженный характер. Предположительно, это связано с наличием неорганической составляющей препарата, интенсивно поглощающей в этой области. Для некоммерческих образцов получены НПВО-ИК спектры. По сравнению с почвенными и торфяными ГВ у угольных наиболее интенсивно проявляются полосы ароматических групп, а полосы, соответствующие полисахаридам, менее интенсивны. У почвенных образцов наиболее выражены линии, соответствующие полисахаридным участкам. Для разработки условий количественного определения для водных растворов коммерческих препаратов ГВ 2–200 г/л получены спектры пропускания, построены градуировочные зависимости, линейные во всем исследуемом диапазоне, и рассчитаны пределы обнаружения для всех характеристических полос, которые составили 1 г/л для полос 1015, 1040, 1115 и 1388 см–1, 6 г/л для 1570 см–1 и 15 г/л для полос 2854, 2924 и 3692 см–1. Проверка правильности осуществлялась методом «введено-найдено». Для этого приготовлены контрольные растворы каждого препарата ГВ с его содержанием 50, 100 и 150 г/л. Определяли содержание ГВ в контрольных растворах как по градуировочной зависимости, построенной из того же препарата, так и по зависимостям, построенным по другим ГВ. Найдено, что наилучшие по чувствительности и правильности результаты достигаются при использовании градуировочных растворов, приготовленных из исследуемого препарата. При определении ГВ по градуировочным зависимостям, построенным по другим препаратам ГВ, наилучшие результаты достигаются для полос 2924, 2852, 1560–1570 и 1380–1390 см–1 [2]. При работе с твердыми образцами необходимо учитывать то, что на интенсивность линий НПВО-ИК-спектра влияют степень дисперсности образца и контакт между кристаллом НПВО и образцом, поэтому необходимо введение внутреннего стандарта. В качестве последнего выбран K3[Fe(CN)6], имеющий лишь одну полосу поглощения при 2115 см–1, не совпадающую с характеристическими полосами ГВ. Готовили сухие смеси 4–40 масс.% «Aldrich» с постоянной концентрацией K3[Fe(CN)6] 40%, в качестве модельной инертной матрицы-разбавителя использован CaF2. Зависимости относительной интенсивности полос 3690, 3620, 3330, 2922, 1560, 1380 и 1083 см–1 от содержания ГВ в смеси сохраняют линейность от 4 до 35%.