Гуминовые кислоты что это

Гуминовые кислоты

Экологическая обстановка на нашей планете оставляет желать лучшего. Большая часть населения страдает от недостатка витаминов, минералов, важных микроэлементов. Загазованный воздух городов постоянно отравляет наш организм, делает его уязвимым для армии болезнетворных бактерий и грибков. Даже овощи и фрукты в магазинах не могут быть максимально полезными, потому что выращиваются на голодных почвах с использованием синтетических удобрений. А ведь ещё несколько десятилетий назад они были намного богаче и плодороднее, так как содержали гуминовые вещества.

Что собой представляют гуминовые вещества

Гуминовые вещества (гуминовые и фульвовые кислоты) – это природные соединения, имеющие длинную молекулярную цепь. Они содержатся в почве, торфе, а также в буром угле, иле, лигнине и сапропели. Если говорить о природных гуминовых веществах и кислотах, то они имеют довольно сложное строение и большую молекулярную массу.

Образование гуминовых веществ происходит в процессе гумусообразования в почве. Таким образом, природа с древних времён сама создала ценный кладезь уникальных веществ, открытый в наши дни. Для ученых до сих пор остается загадкой, почему процесс разложения органических веществ в почве не заканчивается образованием воды и углекислого газа, как конечных продуктов, а на определенном этапе простые продукты распада превращаются в гуминовые и фульвовые кислоты.

Состав гуминовых веществ

Гуминовые кислоты, фульвокислоты оказывают на любой живой организм мощное воздействие благодаря уникальному естественному составу, на котором строится всё живое. В них содержится полный набор минералов, макро и микроэлементов, а также:

Такой насыщенный состав объясняет положительные биологические эффекты гуминовой кислоты.

Области применение гуминовых кислот

Учитывая большой и разнообразный состав этих соединений, а также их многочисленные свойства, можно назвать несколько отраслей, в которых применение их оправдано и подтверждена эффективность. Востребованы гуминовые кислоты в следующих сферах:

3. Оздоровление человека и косметология.

Биологические и химические свойства гуминовых веществ

Мономеры гуминовых кислот представляют собой ароматические соединения с боковыми ответвлениями и гетероциклами. Эти органические вещества отличаются сложной структурой, они достаточно распространены в природе и выступают в роли естественных детоксикантов и адаптогенов.

Гуминовые и фульвовые кислоты имеют широкий спектр биологического воздействия, в то же время они совершенно безопасны в использовании, так как являются экологически чистыми, поскольку сырьё глубинных слоёв не тронутых техногенной цивилизацией. С начала 60-х изучается воздействие гуминовых кислот на животных, выполнено большое количество научных работ. Выяснилось, что они существенно повышают устойчивость организма к негативным факторам окружающей среды. Организм становится намного выносливее и здоровее.

Полиморфность строения обеспечивает разнообразие положительного воздействия гуминовых кислот на организм, будь то растительный или животный. Они отличаются своим разносторонним связывающим потенциалом, поэтому выступают в роли посредника, который существенно снижает действие токсических веществ на организм.

Исследования наших и зарубежных ученых подтверждают, что гуминовые кислоты могут использоваться в качестве оздоровительного сырья. Тем не менее их польза для человека до сих пор недооценена должным образом!

Влияние гуминовых веществ на организм человека

Эти соединения обладают мощными способностями по поддержанию химического баланса в организме. Гуминовые кислоты для человека полезны еще и потому, что оказывают мощное лечебное воздействие:

1. Подавляют активность вирусов. Гуминовые кислоты не позволяют им проникать в клетки. Но также эти соединения активизируют защитные силы иммунной системы, в результате чего она быстрее справляется с агрессорами, патогенными бактериями. Так как гуминовые кислоты не позволяют вирусам проникать в клетку, то их можно использовать в профилактических и лечебных целях в период простудных заболеваний.

2. Отличаются антибактериальной активностью. Польза в том, что гуминовыми кислотами уничтожаются патогенные микроорганизмы и вместе с токсинами выводятся естественным путем без интоксикации.

3. Эти соединения являются мощным энтеросорбентом. По сравнению с препаратами такого действия, они интенсивнее и эффективнее воздействуют, быстро устраняют диарею и другие нарушения пищеварения. Гуминовая кислота покрывает слизистую кишечника защитной пленкой, не позволяя проникать в кровь токсинам и вредным веществам. Богатый состав кислот позволяет участвовать им даже в пищеварении, помогая ферментам расщеплять питательные вещества.

4. Повышают эффективность работы иммунной системы.

5. Гуминовые кислоты для человека незаменимы, если необходимо ускорить заживление ран, язв. Уменьшают реабилитационный период при переломах и ушибах, артритов, артрозах.

6. Так как гуминовая кислота способна распознавать и выводить липопротеиды и холестерин, то ее можно эффективно использовать в борьбе с атеросклерозом, который часто становится причиной инфарктов и других сердечных патологий.

7. Оказывает гуминовая кислота и противоаллергический эффект, потому что связывает и выводит из организма аллергены. Симптомы патологии проходят быстро, ремиссия наступает на длительное время. А при постоянном приёме возможно полное выздоровление.

Из всего перечисленного можно заключить, что, если принимать гуминовые вещества, польза для человека будет огромной.

Польза гуминовых веществ для растительного организма

Понятие гумуса известно уже более 200 лет, а вот польза гуминовых кислот открыта сравнительно недавно. Есть некий парадокс: гуминовые кислоты почв не растворяются в воде, так как же они могут оказывать положительное воздействие на развитие растений? Ученые нашли выход из этой ситуации. Оказалось, что соли этих кислот вполне растворимы, поэтому их активно используют в производстве удобрений. Отмечено следующее положительное воздействие на растения:

Многочисленными научными исследованиями доказана эффективность применения гуминовых кислот в растениеводстве.

Использование гуминовых кислот в ветеринарии

Установлено, что при их добавлении в рацион животных вызывает следующие эффекты:

При добавлении в корм животных гуминовая кислота не провоцирует побочные эффекты, отлично переносится как животными, так и птицей и рыбой. Применение гуминовых веществ. Нет опасений, что она вызовет генные мутации. Безопасность гуминовых кислот позволяет использовать их для изготовления кормовых добавок. Применяя гуминовые кислоты, можно обойтись без антибиотиков.

Оздоровление человека с использованием гуминовых кислот

В терапии заболеваний человека можно без опасений использовать эти вещества. Они абсолютно безопасны, не вызывают аллергии, не возникают побочные эффекты, потому что кислоты полностью экологически безопасны.

Гуминовая кислота может быть назначена при следующих патологиях и состояниях:

Данные соединения позволяют нейтрализовать и вывести из организма токсические, вредные и инородные вещества, поэтому улучшается общее состояние человека.

Использование гуминовых кислот в косметологии

Наружное применение гуминовой кислоты не менее эффективно, чем внутреннее. Ее используют в косметологии для лечебных масок, ванн, обёртывания, кремов, шампуней, мыла. В результате выводятся токсические вещества, находящиеся в кожных покровах и провоцирующие аллергические проявления и другие патологии.

Наружное применение продукция на основе гуминовых кислот оказывает следующее воздействие:

Источник

Гуминовые удобрения – что это такое и как они помогают увеличивать урожай

Добавление статьи в новую подборку

Что такое гуминовые удобрения и как их применять, к сожалению, знают далеко не все огородники. Однако, получив ответы на эти и другие вопросы, вы точно захотите испытать чудо-средства в действии, ведь у них масса плюсов.

Прежде чем покупать и применять любое удобрение, мы стараемся понять, для чего оно нужно, как работает, что содержит и каким культурам подходит. Точно так же надо действовать и с гуматами или препаратами на их основе.

Что такое гумус, как его получают и чем он полезен для растений

Гумус – продукт жизнедеятельности почвенной микрофлоры и фауны. Он появляется в результате переработки почвенными микроорганизмами остатков растений. Именно от содержания гумуса в почве зависят ее структура и плодородие. В средней полосе России в грунте содержится от 1 до 5% гумуса, а это очень и очень мало. Лишь черноземы могут похвастать содержанием гумуса до 12%, и вам известно, какие там урожаи.

Для того чтобы получить гумус, недостаточно закомпостировать растительные остатки или заделать их в почву. Необходимо, чтобы компост был заселен и переработан почвенными обитателями, например, червями. На выходе вы получите тот самый гумус, который отвечает за структуру и питательность почвы.

Если говорить о пользе гумуса, то в первую очередь стоит отметить его способность к накоплению минеральных удобрений для растений. Пока почва богата гумусом, выращиваемые культуры не будут испытывать голода и окажутся надежно защищены от заболеваний. Помимо этого, важно помнить, что богатая гумусом почва структурирована, лучше удерживает влагу, не рассыпается в пыль и не слипается коркой, а значит, вода и воздух всегда будут поступать к корням растений.

Что такое гуминовые кислоты

Гуминовые кислоты, или гуматы, получают из торфа, бурого угля или сапропеля путем обработки основного вещества слабым щелочным раствором. По сути, гуминовые кислоты – это концентрат гумуса почвы, то самое соединение, которое активизирует работу почвенных микроорганизмов, а сами растения стимулирует развиваться активнее.

Хотя принято называть гуматы удобрением, на самом деле это природный стимулятор роста. Сами по себе гуминовые кислоты не «кормят» дачные культуры, но внесенные в грунт, улучшают его структуру, водо- и воздухопроницаемость. Когда гуматы поглощаются корнями или побегами растений, в клетках зеленого организма нормализуются обменные процессы и увеличивается скорость синтеза белков.

Гуминовые удобрения – «химия» или органика?

Противники «химии» на своем участке с подозрением взирают на темную жидкость в бутылках, обещающую небывалый рост и урожай. Но опасаться гуминовых удобрений не стоит, ведь сырьем для их получения являются те вещества, которые не постыдится использовать в своем хозяйстве даже самый упорный сторонник экологичного садоводства.

В нашей стране большинство гуминовых удобрений изготавливают на основе торфа, а ведь именно в нем мы выращиваем рассаду, им структурируем почву или регулируем ее пониженную кислотность. Впрочем, уголь, древесина и сапропель (илистые отложения со дна озер и болот) также могут стать основой для гуматов и при том не нанесут никакого вреда вашему урожаю.

Какое гуминовое удобрение выбрать и как применять

Выбирая препарат, нужно стараться получить от него максимум пользы. Чистые гуматы не так интересны и полезны, как средства, содержащие в одном флаконе соли гуминовых и кремниевых кислот, а также микроэлементы. К таким средствам относится Энерген Аква, продающийся в емкостях по 10 мл.

Можно предположить, что такого крошечного пузырька ни на что не хватит, и взять бутылку побольше, желательно хотя бы литровую. Но все не так просто: в небольшой упаковке содержится концентрат, а рабочего раствора из него можно приготовить до 10 л, в зависимости от того, для чего вы планируете его использовать.

Важно понимать, что просто полить все первым попавшимся гуминовым удобрением и ждать вау-эффекта не имеет смысла. С препаратами нужно обращаться строго по инструкции, чтобы они успевали подействовать.

Для полива:
5 мл на 10 л воды

Для опрыскивания:
5 мл на 3 л воды

Для полива:
5 мл на 10 л воды

Для опрыскивания:
1,5 мл на 10 л воды

Повысить урожайность растений на 30-40%, снизить содержание нитратов в плодах, нейтрализовать радионуклиды и соли тяжелых металлов, ускорить созревание овощей и ягод на 7-10 дней – всего этого вы легко добьетесь с препаратом Энерген Аква.

Как видите, достойный результат и совсем несложная обработка.

Источник

Как повысить урожайность огорода недорогими, но эффективными способами: всё о гуминовых удобрениях

Что такое гуминовые удобрения знают не все огородники и садоводы. Сейчас, в эпоху химической промышленности существует огромный ряд препаратов, подкормок, стимуляторов роста. Такое разнообразие ставит в тупик, ведь хочется купить чудо-средство, но сделать выбор – задача не из простых. В статье мы расскажем, что такое гуминовые удобрения и как их применять.

Содержание

Что такое гуминовые вещества, как они влияют на растения?

Основой гуминовых удобрений являются гуминовые вещества. Гуминовые вещества, если сказать просто – это органическая масса, которая образуется из растительных и животных остатков путём естественного разложения. Вещества эти в больших количествах присутствуют в торфе, сапропеле, угле не топливного происхождения, компосте.

Своё название они получили от латинского слова гумус, означающего – земля. Гумус – это плодородный слой почвы, в котором содержится основная питательная база растений. Земли богатые гумусом (чернозёмы), считаются плодородными, и наоборот. Стоит отметить, что не все наши сады, огороды, дачи находятся на плодородных почвах и в идеальных климатических условиях, и поэтому применение удобрений гуминовой природы, в большинстве случаев – необходимая мера для получения урожая.

Польза гуминовых веществ – это не только стимуляция роста и урожайности растений, но и способность обезопасить их от воздействий плохой экологии, засухи, заболеваний, вредителей. В сельском хозяйстве, например, при помощи гуматов возможно выращивание зерновых культур в техногенных зонах. Для сельхозпроизводителей гуминовые препараты – это, без преувеличения, волшебное средство, которое повышает устойчивость растений к вредным выбросам, тяжёлым металлам, радиации; снижает негативные последствия ядохимикатов и больших доз минеральных удобрений. И также гуматы ускоряют разложение пестицидов, восстанавливают деятельность почвенных микроорганизмов.

Сами гуматы (соли гуминовых кислот) в чистом виде являются не чем иным, как стимулятором роста. Но растениям для развития и урожайности нужны питательные вещества: Ca, Mg, S, B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn. Микро- и макроэлементы дополняющие гуминовые препараты, превращают их в комплексное удобрение. Среди всего разнообразия препаратов стоит выбирать те, в которых помимо гуматов содержатся питательные вещества. Именно эти комплексы обладают высокой эффективностью.

Влияние комплексных гуминовых удобрений на растения:

Как применять гуминовые удобрения: виды подкормок

Применение данного класса удобрений можно разделить на три условных вида.

Стоит отметить, что не все виды подкормок нужно одновременно применять по отношению к каждой отдельной культуре. Существуют определённые рекомендации, которым нужно следовать!

Предпосевная обработка посадочного материала

Такая обработка делается путём замачивания семян и клубней в 0.05–0.1%-м растворе препарата на срок от 18 до 36 часов. Это даёт преимущества семенам с пониженными посевными качествами и ослабленными инфекцией. И также предпосевная обработка повышает прорастаемость посевного материала в сложных условиях: заморозках, температурных перепадах, высокой влажности, засухе, скудной почве.

Важными преимуществами предпосевной обработки являются:

Внекорневая подкормка

Внекорневая подкормка – это обычное опрыскивание или как ещё её называют – обработка по листу. При обработке по листу раствор удобрения быстро и эффективно усваивается, а результат уже виден через два — три дня. Действие одной внекорневой подкормки продолжается ориентировочно три недели.

Обработку по листу гуматами нужно делать минимум два раза в сезон: первый раз при формировании листа; второй после цветения, когда начинается развитие плода. Не стоит злоупотреблять внекорневой обработкой и проводить её чаще, чем раз в две недели.

Обработка проводится 0.5–1% раствором удобрения – ни в коем случае не концентратом! Наносить раствор необходимо как на верхнюю часть листа, так и на нижнюю. Считается, что на нижней части листа поры больше и впитывание происходит лучше.

Основными преимуществами внекорневой обработки, кроме быстрого впитывания, считаются: экономный расход препарата, исключение передозировки удобрения в почве. Это важно, и об этом будет написано ниже.

Корневая подкормка

Корневая подкормка – это внесения раствора препарата в приствольный круг или на грядку. Простыми словами – под корень растения.

Плодово-ягодным и овощным культурам требуется 3–4 корневые подкормки в год. Обычно это производится:

Корневая подкормка требует повышенного расхода препарата, так как при таком способе растение усваивает лишь до 40% удобрения. Для корневой подкормки требуется разводить 1.5–2%-й раствор для деревьев, кустарников, сформировавшихся растений и 0.5%-й состав для рассады.

Рекомендации по подкормке садово-огородных культур

Противопоказания в применении гуминовых удобрений

Гуминовые удобрения противопоказаны прежде всего для хвойных растений. Дело в том, что вечнозелёные добывают азот из воздуха при помощи хвои и не нуждаются в большом его количестве. А гуминовые удобрения, как и всякая органика содержит азот, что хвойным не нужно. Избыток азота приводит и к усиленному, можно сказать, аномальному росту побегов, из-за чего они не могут одревеснеть до прихода холодов. Это приведёт к отмерзанию верхушек и гибели растения.

Не принесёт результат гуминовое удобрение для роста и урожайности бобовых, а также кукурузы и подсолнечника. Максимум, что можно сделать для этих растений – провести предпосевную обработку семян и обработать слабые растения.

Источник

Гуминовые вещества — вызов химикам XXI века

Ирина Васильевна Перминова,
доктор химических наук
«Химия и жизнь» №1, 2008

Есть огромный класс природных органических веществ, о котором химики надолго и совершенно незаслуженно забыли. Между тем с точки зрения химии будущего их возможности безграничны, а область их возможного применения очень велика. Речь о гуминовых веществах.

Что такое гуминовые вещества?

Это основная органическая составляющая почвы, воды, а также твердых горючих ископаемых. Гуминовые вещества образуются при разложении растительных и животных остатков под действием микроорганизмов и абиотических факторов среды. В. И. Вернадский в свое время называл гумус продуктом коэволюции живого и неживого планетарного вещества. Более развернутое определение уже в 90-х годах XX века дал профессор кафедры химии почв МГУ Д. С. Орлов: «Гуминовые вещества — это более или менее темноокрашенные азотсодержащие высокомолекулярные соединения, преимущественно кислотной природы». Из этого следует только один вывод: вплоть до сегодняшнего дня определение гуминовых веществ имело скорее философский, чем химический смысл. Причины кроются в специфике образования и строения этих соединений. Откуда же они берутся и что они собой представляют?

Образование гуминовых веществ, или гумификация, — это второй по масштабности процесс превращения органического вещества после фотосинтеза. В результате фотосинтеза ежегодно связывается около 50·10 9 т атмосферного углерода, а при отмирании живых организмов на земной поверхности оказывается около 40·10 9 т углерода. Часть отмерших остатков минерализуется до СO₂ и Н₂O, остальное превращается в гуминовые вещества. По разным источникам, ежегодно в процесс гумификации вовлекается 0,6–2,5·10 9 т углерода.

В отличие от синтеза в живом организме, образование гуминовых веществ не направляется генетическим кодом, а идет по принципу естественного отбора — остаются самые устойчивые к биоразложению структуры. В результате получается стохастическая, вероятностная смесь молекул, в которой ни одно из соединений не тождественно другому. Таким образом, гуминовые вещества — это очень сложная смесь природных соединений, не существующая в живых организмах.

История изучения гуминовых веществ насчитывает уже более двухсот лет. Впервые их выделил из торфа и описал немецкий химик Ф. Ахард в 1786 году. Немецкие исследователи разработали первые схемы выделения и классификации, а также ввели и сам термин — «гуминовые вещества» (производное от латинского humus — «земля» или «почва»). В исследование химических свойств этих соединений в середине XIX века большой вклад внес шведский химик Я. Берцелиус и его ученики, а потом, в XX веке, и наши ученые-почвоведы и углехимики: М. А. Кононова, Л. А. Христева, Л. Н. Александрова, Д. С. Орлов, Т. А. Кухаренко и другие.

Надо сказать, что к началу XX века интерес химиков к гуминовым веществам резко упал. Понятно почему — было достоверно установлено, что это не индивидуальное соединение, а сложная смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного строения (рис. 1), к которой неприменимы законы классической термодинамики и теории строения вещества.

Фундаментальные свойства гуминовых веществ — это нестехиометричность состава, нерегулярность строения, гетерогенность структурных элементов и полидисперсность. Когда мы имеем дело с гуминовыми веществами, то исчезает понятие молекулы — мы можем говорить только о молекулярном ансамбле, каждый параметр которого описывается распределением. Соответственно, к гуминовым веществам невозможно применить традиционный способ численного описания строения органических соединений — определить количество атомов в молекуле, число и типы связей между ними. В какие-то моменты ученым, наверное, казалось, что работать с этими веществами совсем невозможно — они как «черный ящик», в котором все происходит непредсказуемо и каждый раз по-иному.

Основной метод, которым выделяют гуминовые вещества, — щелочная экстракция растворами аммиака или гидроксидами калия или натрия. Такая обработка переводит их в водорастворимые соли — гуматы калия или натрия, обладающие высокой биологической активностью. Метод практически безотходный, поэтому его широко используют и в России, и за рубежом. Альтернативный способ предполагает механическое измельчение бурого угля с твердой щелочью, в результате чего получается твердый, растворимый в воде гумат калия и натрия.

Где их использовать

Сначала надо рассказать о той важной роли, которую гуминовые вещества выполняют в биосфере. Они участвуют в структурообразовании почвы, накоплении питательных элементов и микроэлементов в доступной для растений форме, регулировании геохимических потоков металлов в водных и почвенных экосистемах.

К концу XX века, одной из основных проблем которого стало химическое загрязнение окружающей среды, гуминовые вещества, как уже говорилось, начали выполнять роль естественных детоксикантов. Гумусовые кислоты связывают в прочные комплексы ионы металлов и органические экотоксиканты в воде и почве (рис. 3). Известно, что наиболее активен свободный токсикант, связанное вещество не так опасно, поскольку теряет биодоступность.

Во всех моделях биогеохимических циклов загрязняющих веществ, которые создают для того, чтобы оценить опасность, скорость накопления и время жизни ядов в окружающей среде, обязательно надо учитывать их взаимодействие с гумусовыми кислотами. Оно коренным образом меняет и химическое, и токсикологическое поведение вредных веществ. В свое время это дало новый импульс исследованиям — надо же было получить количественные характеристики взаимодействия гумусовых кислот с экотоксикантами.

Химики, вооруженные сложнейшими инструментальными методами, с энтузиазмом принялись за гумусовые вещества. Сегодня в «Chemical Abstracts» каждый год можно найти рецензии на более чем 2000 статей, посвященных этому вопросу. В результате накоплен колоссальный экспериментальный материал. Особо надо отметить тот факт, что наряду с теоретическими изысканиями растет количество прикладных исследований.

В каких областях сегодня применяют гуминовые вещества? Чаще всего — в растениеводстве как стимуляторы роста или микроудобрения. В отличие от аналогичных синтетических регуляторов роста, гуминовые препараты не только влияют на обмен веществ растений.

При систематическом их использовании улучшается структура почвы, ее буферные и ионообменные свойства, становятся активнее почвенные микроорганизмы. Особого внимания заслуживают адаптогенные свойства — гуминовые препараты повышают способность растений противостоять болезням, засухе, переувлажнению, переносить повышенные дозы солей азота в почве. Преимущества гуминовых препаратов заключаются также в том, что они повышают усваивание питательных веществ, а значит, нужно меньше минеральных удобрений без ущерба для урожая.

В последнее время перспективными считают органо-минеральные микроудобрения, содержащие гуматы калия и/или натрия с добавкой Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co и B в хелатной форме. Особенно они хороши на карбонатных почвах, где, несмотря на высокие концентрации микроэлементов, содержание их в доступной для растений форме невелико. Надо сказать, что обычно для этих же целей применяют микроудобрения на основе синтетических лигандов (ЭДТА, ДТПА, ЭДДГА). Они эффективны, но в их промышленном производстве используют и монохлоруксусную кислоту, и этилендиамин, получаемые из хлорированных углеводородов. Конечно, такое производство небезопасно для человека и окружающей среды. Кроме того, если регулярно вносить удобрения с синтетическими лигандами, то они накапливаются в почве, а это ухудшает ее свойства. Поэтому создание и использование удобрений на основе гуминовых препаратов — куда более безопасная альтернатива.

Другое интересное применение гуминовых веществ — рекультивация загрязненных почв и вод. Их пытаются также применять для очистки и рекультивации территорий, загрязненных органическими веществами и нефтепродуктами, а также тяжелыми металлами. Уже разработаны и используются твердые сорбенты на основе гуминовых веществ.

Наряду со связывающими свойствами гуминовые вещества имеют ярко выраженные поверхностно-активные свойства. Поэтому их добавляют для лучшей растворимости гидрофобных органических веществ (например, нефтепродуктов). Гуминовые вещества входят в состав буровых растворов, а также служат основой растворов, предназначенных для промывания водоносных горизонтов, загрязненных ароматическими веществами. Также для этих целей используют синтетические ПАВ, но, в отличие о них, гуминовые вещества совершенно безопасны для природы.

Другие способы их применения пока остаются экзотикой. Основная причина — та самая гетерогенность структуры, которая, с одной стороны, дает чрезвычайно широкий спектр свойств, а с другой — неспецифичность действия.

Как уйти от этой неспецифичности, создать гуминовые вещества более направленного действия? Например, для рекультивации сред, загрязненных гидрофобными органическими соединениями, нужны гуминовые препараты, обладающие повышенным сродством по отношению к загрязняющим веществам, то есть тоже гидрофобные. А вот при создании микроудобрений на гуминовой основе они, наоборот, должны быть гидрофильными и прекрасно растворяться в воде. Поэтому, чтобы повысить эффективность применения гуминовых препаратов в конкретной области и расширить спектр их применения, надо научиться направленно менять их свойства. Причем получающийся продукт должен быть стабильным, а его свойства воспроизводимыми.

Дизайн гуминовых материалов

Итак, цель — получение гуминовых производных с заданными свойствами (рис. 4, 5). То есть надо найти такой способ их модификации, после которого усиливаются уже имеющиеся положительные свойства и появляются новые. Желательно вдобавок, чтобы такой способ можно было использовать в промышленном масштабе. При решении этой сложной химической проблемы надо, с одной стороны, максимально сохранить гуминовый каркас после серии реакций — в этом залог нетоксичности и устойчивости к биоразложению, а с другой стороны, максимально модифицировать в нужном направлении активные группы. Скажем несколько слов о предлагаемых методах и подходах. Чтобы увеличить растворимость комплексов с металлами в воде, на Химическом факультете МГУ мы провели сульфирование гуминовых веществ. Дело в том, что, когда речь идет о микроудобрениях с гуминовыми кислотами, растворимость комплексов гуминовых веществ с металлами ниже, чем у синтетических аналогов. Чтобы решить эту задачу, мы ввели дополнительные сульфогруппы, после чего, как показали эксперименты, растворимость гуматов железа действительно увеличилась.

Для решения другой задачи — увеличения гидрофобности гуминовых веществ — мы провели кислотный гидролиз гуминовых веществ. Напомним, что гуминовые молекулы состоят из двух строительных блоков, различающихся по химической природе: ароматического каркаса и углеводно-пептидной периферии. При этом известно, что в зависимости от того, какой фрагмент преобладает — гидрофобный ароматический или гидрофильная периферия, — будут сильно изменяться поверхностная активность и способность гуминовых веществ к гидрофобным взаимодействиям. Наши эксперименты подтвердили, что если разложить гуминовые вещества на составляющие, то, например, каркасные фрагменты на 20% лучше связывают пирен, чем исходные препараты.

Совершенно другой тип модификации мы использовали для того, чтобы сделать гуминовые вещества более активными восстановителями. Дело в том, что именно восстановительные свойства определяют способность гуминовых препаратов нейтрализовать окисленные актиниды (например, плутоний). Мы взяли гуминовые вещества, полученные из окисленного угля — как мы уже говорили, основного сырья для промышленного производства гуминовых препаратов. У этих гуминовых веществ самое высокое содержание ароматического углерода (свыше 60%) и нет углеводных фрагментов. К ним мы присоединили различные хиноидные фрагменты с помощью фенолформальдегидной конденсации и получили высокоактивные гуминовые редоксполимеры (рис. 6). Они действительно лучше восстанавливали радионуклиды. Более того, чтобы сделать реакцию «зеленой» при производстве в промышленном масштабе, мы отработали такую реакцию, для проведения которой не нужен токсичный формальдегид. Оказалось, что такой способ позволяет ввести хиноидный фрагмент в гуминовые вещества «по выбору» — достаточно одного незамещенного положения в фенольном фрагменте гуминового каркаса. В результате получается целый набор хиноидно обогащенных гуминовых производных с различными электрохимическими свойствами.

Следующий наш шаг — получение гуминовых производных с повышенной сорбционной способностью на минеральных матрицах (рис. 7). Зачем это нужно? Основное, что останавливает применение гуминовых веществ в природоохранных технологиях: после того как детоксикант вносят в почву и он адсорбирует металл, непонятно, как предотвратить его дальнейшее передвижение. Идеальным решением проблемы было бы заставить гуминовые вещества необратимо прилипать к минеральным поверхностям (например, к песку или глинам). Учитывая, что основная составляющая природных минералов — это кремнезем, то самый удобный способ — создать связь Si—О—Si между гуминовым веществом и минеральной матрицей. Тогда можно получить порошок с поверхностно-активными группами, которые после растворения в водоеме будут прилипать к минеральной поверхности. Вопрос только в том, как это сделать? Казалось бы, все просто: нужно ввести силанольный фрагмент в гуминовый каркас — и дело с концом. Но такие гуминовые вещества в воде будут полимеризоваться, и ничего хорошего из этого не выйдет.

Мы обратились за помощью к коллегам в лабораторию элементоорганических соединений Института синтетических полимерных материалов (ИСПМ) РАН. И решение было найдено: нужно вводить не силанольную группу, а алкоксисилильную. Такое вещество в воде будет гидролизоваться и высвобождать гуминовые вещества с силанольными группами. Сказано — сделано: были получены гуминовые производные (рис. 7), которые с успехом сели на силикагель (модель минеральной поверхности) из водного раствора. Оказалось, что, изменяя степень модификации гуминовых веществ, можно управлять и свойствами, которыми будет обладать гуминовая пленка. По экспериментальным данным, новый препарат сорбирует плутоний почти на 95%.

Конечно, невозможно охватить в одной статье и даже в книге все накопленные данные по существующим способам и перспективам использования гуминовых веществ. Публикации последних лет содержат большое количество оригинальных предложений по новым областям применения гуминовых препаратов. Наряду с растениеводством их все больше используют в медицине, животноводстве и других областях.

Очередная конференция Международного гуминового общества называется «От молекулярного понимания — к инновационным применениям гуминовых веществ». Она пройдет в России (14–19 сентября 2008 года) под эгидой IUPAC, а ее организатор — Химфак МГУ. Это вполне закономерно подтверждает лидерство наших ученых в этой области химии. Кстати, они совершенно уверены, что это сырье будущего. Почему? Потому что гуминовые вещества проявляют уникальные биологические свойства, не нанося никакого вреда природе.

Что еще почитать о гуминовых веществах:
Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990.
Варшал Г.М., Велюханова Т. К., Кощеева И.Я. Геохимическая роль гумусовых кислот в миграции элементов. В сб. «Гуминовые вещества в биосфере». М.: Наука, 1993.
Левинский Б.В. Всё о гуматах. Иркутск, 2000.
Лунин В.В., Тундо П., Локтева Е.С. Зеленая химия в России. Изд-во Моск. ун-та, 2004.

Источник

• ← Гуминовые кислоты что это чем полезны
• Гуминовые минералы для чего →