ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Цель работы – установить закономерности и выявить механизмы взаимодействия почвы и отдельных ее компонентов с органическими и неорганическими соединениями для прогноза экологической устойчивости почв и сопредельных сред.
Under global climatic changes and anthropogenic pressure on the environment, it is necessary to understand the processes and mechanisms that govern sustainable functioning of natural and anthropogenic environments. Organo-mineral interactions play a key role in the carbon cycle, providing a long-term sink of atmospheric CO2 into recalcitrant compounds with long residence time in soils. Sorption interactions in soils are also a key mechanism of binding and detoxification of organic and inorganic pollutants and are a barrier to their migration in the environment. The purpose of the work is to establish patterns and to identify mechanisms of interaction of soil and its mineral components with organic and inorganic compounds in order to make predictions of environmental sustainability of soils and adjacent environments. The following work will be conducted and respective results obtained: the mechanisms of interaction of natural organic substances with mineral components will be studied; the mechanisms of stabilization / destabilization of soil OM will be established, including the role of free radical reactions and endogenic factors in this process. The distribution of pollutants between soil components and their sorption onto soil organic-mineral phase will be studied; sorbents and ameliorants for pesticides on the basis of organoclays will be developed and tested. The effect of innovative ameliorants - a new generation of humates and synthetically studied biopolymers on basic properties of soils will be tested in order to improve the quality of natural and artificial soils. The results of the work are important for the development of the strategies for sustainable land use, in the forecasts of soil organic matter response to climate change, in the forecasts of ecological risks of pollutants to the environment.
1. Будут установлены основные закономерности сорбции высоко- и низкомолекулярных органических соединений на минеральных и органических компонентах почвы и оценена устойчивость органо-минеральных комплексов к деградации. Будет установлена роль свободнорадикальных реакций в связывании ОВ почвами и роль гетерогенных реакций олигомеризации в стабилизации ОВ на минеральных фазах почв. 2. Будут установлены основные закономерности распределения поллютантов - тяжелых металлов, полиароматических углеводородов и нефтепродуктов между компонентами почвы, закономерности сорбции тяжелых металлов почвами и их отдельными компонентами, получены представления об аддитивности сорбции и определены параметры сорбции в зависимости от рН и состава почвенной матрицы. 3. Будут разработаны и протестированы препараты гербицидов на основе органоглин, обеспечивающие большую эффективность и меньшее негативное воздействие на окружающую среду, разработаны рекоментации к их применению. 4. Будут установлены закономерности взаимодействия почвы с природными и синтетическими биополимерами с целью улучшения водно-физических и химических свойств почв и создания искусственных грунтов.
Определена молекулярная устойчивость экстрагируемых щелочью полимерных веществ гумуса к важнейшим ферментам гумификации – лакказе и Мn-зависимой пероксидазе. Доказано присутствие в экстрагируемых из почв щелочью веществах полимерных фракций, что опровергает представления о сугубо супрамолекулярной природе ОВ почв. Показано, что в условиях, способствующих деятельности грибов-деструкторов, длительное время пребывания ГК в почвах обеспечивается не их строением, а связью с минеральными компонентами почв. Показана важная роль гетерогенных свободнорадикальных реакций при участии грибной лакказы и минеральной матрицы в олигомеризации веществ гумуса. Сформулирована концепция гетерофазного биокатализа как приоритетного механизма синтеза и стабилизации Сорг при гумификации в минеральных горизонтах почв, а также при первичном почвообразовании в сообществах низших растений. Сформулированы ограничения концепции для промывного режима. Изучено содержание неорганических и органических загрязняющих веществ в почве, ее компонентах, городской и уличной пыли, установлены механизмы трансформации оксидов ТМ при поступлении их в почву и принципы перераспределения ТМ при попадании их в городские почвы. Изучены закономерности сорбции Cu(II) и Pb (II) генетическими горизонтами почвы зоны южной тайги. Установлено, что глинистые минералы, органическое вещество и несиликатные соединения железа обеспечивают основной вклад в сорбцию. Изучена сорбция о-ксилола и нафталина на модифицированном четвертичными аммониевыми солями бентоните, показана эффективность сорбента по сравнению с бентонитом. Апробированы методики определения остаточных количеств пестицидов в почве и в воде, адаптированы к почвенно-климатическим условиям РФ математические модели прогноза концентрации пестицидов в почве и в воде, разработана методология оценки риска применения пестицидов для дождевых червей и для гидробионтов. Изучены некоторые аспекты влияния внесения гуматов и синтетических полимеров на свойства почв.
Будут установлены закономерности и выявлены механизмы взаимодействия почвы и отдельных ее компонентов с органическими и неорганическими соединениями, что необходимо для прогноза экологической устойчивости почв и сопредельных сред.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | этап 2021 года |
Результаты этапа: В результате работы выявлены особенности функционирования фермента лакказы при сорбции на модифицированном каолините. Показано, что субстратная специфичность лакказы в отношении фенольных кислот определяет состав жидкой и твердой фаз почв. Получены данные об устойчивости гуминовых кислот почв к биодеструкции. Изучены закономерности сорбции меди почвой и роль отдельных почвенных компонентов (соединений железа, органического вещества) в этом процессе. Получен сорбент на основе бентонита для дальнейших экспериментов по синтезу органоглин. Изучены свойства мелиорантов на основе полиэлектролитных комплексов и гуматов, в модельных лабораторных и полевых экспериментах установлен их положительный эффект в отношении химических и водно-физических свойств почв. Изучен состав загрязняющих вешеств в водных объектах Москвы и Подмосковья. Результаты этапа работы имеют важное значение для оценки потенциала секвестрации органического углерода в почвах, детоксикации загрязнителей, улучшения водно-физических показателей почв. | ||
2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | этап 2022 |
Результаты этапа: Получены количественные данные и установлены основные закономерности сорбции природных высоко- и низкомолекулярных органических веществ в зависимости от их структуры и свойств минерального сорбента. Установлена преимущественная сорбция орто-замещенных фенольных кислот на каолините, модифицированном гидроксидом алюминия и на иллите, в то время как на монтмориллоните и каолините сорбировались в первую очередь метоксизамещенные кислоты и производные коричной кислоты. По плотности заполнения активных центров на минералах (г/м2) минералы располагались в ряд монтмориллонит<иллит<каолинит-Al(OH)x<каолинит. Прочность связывания кислот с модифицированным каолинитом и их устойчивость к десорбции алифатическими кислотами (уксусной, щавелевой) хорошо согласуется с константами устойчивости кислот с Al. Получены близкие параметры сорбции гуминовых кислот различного происхождения на каолините, монтмориллоните и иллите в области низких концентраций кислот, тогда как при высоких концентрациях кислот преимущество получали ГК, обладающие большей относительной гидрофобностью. Показано, что при низких концентрациях ГК в первую очередь сорбируются низкомолекулярные/гидрофильные фракции, затем гидрофобные/выскомолекулярные. Установлено неоднозначное влияние природного органического вещества (ОВ, гуминовых кислот) на сорбционную способность глинистых минералов по отношению к ионам меди. Сорбция ОВ водной вытяжки из гумусового горизонта дерново-глеевой почвы на каолините и мусковите снижала сорбционную способность минералов по отношению к ионам меди, а сорбция гуминовой кислоты (коммерческий препарат) на бентоните – повышала его емкость по отношению к ионам меди. Разработан и опробован новый подход к сбору городской пыли в целях дальнейшего анализа переносимых загрязнителей (ТМ, ПАУ, НП). Показано, что сбор пыли оконным пылесосом быстрее и эффективнее традиционно применяемых салфеток. С целью создания плодородных почвосмесей проведена комплексная оценка почвосмесей на основе гумата “Soil constructor” в вегетационных и лабораторных экспериментах - определены оптимальные дозы модификаторов, соотношения модификатор/грунт, температурный и воздушный режимы. Практическая значимость результатов определяется возможностью их использования для разработки стратегий устойчивого землепользования, для оценки экологической ситуации, разработки новых подходов к ремедиации почв и вод. | ||
3 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | этап 2023 |
Результаты этапа: Цель работы - установить закономерности и выявить механизмы взаимодействия почвы и отдельных ее компонентов с органическими и неорганическими веществами (как природными, так и загрязняющими) для прогноза экологической устойчивости почв и сопредельных сред. Объектом исследования служили почвы, городская пыль и модельные минеральные фазы, низкомолекулярные фенольные соединения, гуминовые кислоты (ГК), лакказа, полиэлектролитные комплексы, ионы тяжелых металлов. Общая методология этапа исследований включала модельные эксперименты по взаимодействию фенольных соединений и ГК с минералами в присутствие и отсутствие лакказы; молекулярного водорода с почвами; ионов свинца с почвами до и после удаления органического вещества и несиликатных соединений железа. Изучены формы тяжелых металлов в городской пыли, проведены модельные эксперименты по обработке почв полиэлектролитными комплексами. В результате установлена важная роль свободнорадикальных биохимических реакций в связывании и стабилизации ароматического углерода минеральными почвенными компонентами. Показано, что снижение окислительно-восстановительного потенциала, обусловленное выходом молекулярного водорода, приводит к обесцвечиванию и деструкции гумусовых веществ почв. Установлена ключевая роль несиликатных соединений железа и глинистых минералов в сорбции свинца. Показано, что бентонит, модифицированный додецилтриметиламмоний бромидом, существенно увеличивает сорбцию пестицида 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты по сравнению с немодифицированным бентонитом. Установлен высокий уровень загрязнения дорожной пыли МКАД Москвы рядом тяжелых металлов, выявлены их формы нахождения. Выявлены особенности формирования полимерно-почвенного композита, повышающего устойчивость почв к эрозии, при внесении полиэлектролитных комплексов в зависимости от свойств почв. Проведенные исследования создают теоретические основы для понимания механизмов органо-минеральных взаимодействий в почвах, механизмов закрепления Сорг в почвах и связывания органических и неорганических поллютантов. | ||
4 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | этап 2024 |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | этап 2025 |
Результаты этапа: | ||
6 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | этап 2026 |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|---|---|---|---|---|
1. | Отчёт за 2021 | Zavarzina_final_2021.pdf | 468,1 КБ | 3 февраля 2022 [astaikina-anzhel@mail.ru] | |
2. | статья госзадание | VMSC-2021.pdf | 551,9 КБ | 13 сентября 2021 [YakimenkoOS] |