Гумиканы что это такое
Гуматы и гуминовые удобрения: как их правильно применять
Сегодня в продаже представлено большое количество удобрений, называемых гуминовыми, или гуматами. Их цена колеблется в широком диапазоне, в рекламных материалах каждое называют лучшим, единственным и т. д.
Давайте попробуем разобраться, что собой представляют гуматы, и как их правильно использовать в саду.
Экскурс в почвоведение: что такое гумус
Любая почва отличается от материнской горной породы наличием органического вещества, которое состоит из гумуса и неразложившихся остатков растительных и животных организмов. Собственно, гумус – это то, что получается после распада органических остатков, и он значительно устойчивее к дальнейшему разложению, чем исходные органические остатки. Причем большая часть органики минерализуется до углекислоты и воды, и лишь около 30 % подвергается гумификации, т. е. синтезу сложных молекул гуминовых кислот и др.
Гуматы – это водорастворимые соли калия или натрия, которые получают из гуминовой кислоты. Гумат и кислота являются основной составляющей почвы, ее концентратом – гумусом. В свою очередь, гумус ответственен практически за все происходящие в почве биохимические процессы.
Почва – огромная биохимическая лаборатория, где роль основных работников, запускающих реакции, берут на себя многочисленные почвенные микроорганизмы. Без их активной работы не может обойтись процесс гумусообразования. В свою очередь, гуматы стимулируют жизнедеятельность микроорганизмов как напрямую, так и косвенным образом, например придавая почве более темную окраску, вследствие чего она интенсивнее прогревается.
Что такое гуматы?
Гумусовые вещества преимущественно определяют естественное плодородие почвы. Ученые подразделяют их на гумины, гуминовые кислоты и фульвокислоты. Каждая из этих групп характеризуется определенными физическими и химическими свойствами.
Те гуматы, о которых сейчас пишут столько противоречивой информации в популярных источниках, – это промышленное название гуминовых удобрений, которые содержат их в том или ином количестве, но никак не 100 %. Выделять гуминовые кислоты из почвы для обработки и перевода их в активизированную форму немыслимо трудоемко.
Чем полезны гуматы?
Существует ряд факторов влияния гуматов на почву, растения и даже воду. Подробное их рассмотрение и даже перечисление выходит за рамки формата журнальной статьи, хотя для агронома-профессионала мне представляется весьма необходимым. Садоводу-любителю достаточно принять к сведению тот факт, что каждый из этих факторов приводит к определенному положительному воздействию.
В итоге применение гуматов дает нам повышение устойчивости у растений к болезням, неблагоприятным погодным условиям, антропогенным стрессам, улучшение вкусовых качеств и питательной ценности плодов, а также возможность применения гуматов в качестве стимуляторов роста и развития растений.
В научных литературных источниках есть данные о том, что гуматы можно использовать для очистки воды от загрязнений, так как они связывают присутствующие в воде вредные примеси.
Также они могут удерживать влагу в почве, поэтому на основе гуматов выпускаются мелиоранты.
Что покупать: гуминовые удобрения или гуматы?
Гуминовые удобрения в реальной жизни с чистыми гуматами никто не выпускает. Их употребляют в виде гуминовых удобрений, в состав которых входят и другие вещества.
Гуматы в малых дозах ускоряют развитие растений, а в больших дозах могут оказывать ингибирующий эффект (т. е. замедлять рост и развитие). Поэтому на производителе гуминовых удобрений лежит очень большая ответственность при разработке инструкций с указанными в них нормами расхода. До того как вывести продукт на рынок, он должен пройти массу испытаний, в том числе на выявление оптимальной концентрации раствора.
Если в инструкции не указаны четкие способы и дозировки препарата, это значит, что либо он пустышка, его применение не навредит, но и не окажет сколько-нибудь значимого эффекта, либо производитель изначально халатно относится к своим обязанностям. В любом случае такое удобрение лучше не покупать.
Иногда не стоит делать поспешных выводов о том, что удобрение плохое, если после его применения вы не видите разницы между обработанным и необработанным участком, – и там, и там все замечательно. Ключевые слова «все замечательно». Эффект положительного воздействия гуматов на растения тем заметнее, чем хуже растениям приходилось изначально, т. е. чем больше на них воздействовали неблагоприятные факторы или условия выращивания отклонялись от необходимых для полноценного развития.
Если обрабатывать растения «на всякий случай», то эффект, несомненно, будет, но ошеломляющего внешнего впечатления он не произведет. Возможно, вы даже не свяжете потом между собой обработки и вкусные плоды или лежкость продукции и тому подобные изменения.
Эффективность обработок гуматами
Гуматы очень хорошо работают в сочетании с микроэлементами, органическими удобрениями, микробиологическими препаратами. Эффективность последних при совместной обработке значительно повышается.
Недавно я познакомилась с препаратом украинского производства «гумифренд», в состав которого входят как соли гуминовых кислот, различные биологически активные вещества, так и живые микроорганизмы. Очень порадовали результаты применения на овощных культурах. Ранее я работала с препаратами этого производителя, представляющими собой исключительно препараты с живыми бактериями и производными их жизнедеятельности, поэтому решила взять в производственные опыты и гуминовое удобрение. Вообще я довольно консервативно отношусь к гуминовым препаратам и много времени работала с продукцией всего трех фирм: «Техноэкспорта», «Лигногуматов» и «Сахалинских гуматов». У них разное по происхождению сырье для производства и есть различия в технологии применения на разных культурах, однако все препараты качественные и используются весьма эффективно. В случае работы с этими препаратами какие-либо отклонения в разные годы я с уверенностью могу относить не к качеству препарата, а к влиянию температуры, влажности, содержанию кислорода, делать соответствующие выводы и вносить корректировки на будущее в зависимости от погодных и почвенных условий.
Правила покупки гуматов
Не все, что сейчас продается под наименованием «гумат», и есть таковое по своему содержанию. Неактивные гуминовые кислоты тоже могут называть гуматами, хотя это совершенно неверно. Многие удобрения действительно содержат гуматы, но их количество там мало и совершенно не соответствует цене. Бывает, что гуматов в удобрении действительно 25–30 %, но в нем дополнительно содержится масса «неполезных» минеральных или органических веществ. Настоящие, эффективные гуминовые удобрения должны
соответствовать всем правилам безопасности и качественным характеристикам.
К каждому удобрению должна прилагаться не рекламная бумажка, а подробная инструкция с указанием культуры, способа обработки (обработка семян, внесение в почву, обработка по листу), нормы расхода препарата (концентрация), в идеале – количества рабочего раствора на единицу площади или весовой единицы измерения посевного материала, также краткая характеристика препарата, наименование производителя с указанием адреса, срок годности, условия хранения.
В идеале нужно покупать гуминовые удобрения производства проверенных фирм, продукцией которых вы пользуетесь уже неоднократно. Причем, если покупка совершается в мелких магазинах или на рынках, надо помнить о возможности подделок (чем известнее фирма или бренд, тем больше вероятность попасть на подделку). Приблизительно сориентироваться поможет цена продукции: качественные гуминовые удобрения не стоят на вес золота, но и дешевле 50 руб. за 250 мл в розницу они стоить не должны (по ценам текущего года).
Понятно, что чем крупнее фасовка, тем ниже цена.
Гуминовая кислота
Гуминовая кислота — это сложная смесь различных кислот, она является одним из наиболее биохимически активных веществ, обнаруженных в почве. Humic acid — это побочный продукт геологического процесса гумификации, который происходил в течение миллионов лет.
Что такое гуминовая кислота?
Слово «гуминовый» происходит от слова «гумус», которое относится к органическим веществам, из которых состоит компост, почва и другие подобные биологические вещества. Гумус — это результат биоразложения органических веществ, в первую очередь разложившихся остатков растений.
Гуминовая кислота, с англ. humic acid
Гумификация происходит, когда определенное органическое вещество сочетается с уникальными геологическими условиями, такими как давление и температура. Гуматы образуются по мере того, как древние морские водоросли, растения и фруктовые деревья сжимаются с течением времени, образуя богатую минералами гуминовую кислоту, которая в итоге приносит огромную пользу здоровью человека.
Гуминовая кислота на самом деле не кислая, а скорее очень щелочная. Это важно, потому что чем выше значение pH, тем вещество становится более водорастворимым и, следовательно, более биодоступным для организма человека.
Гуминовая и фульвовая кислоты
Гуминовая кислота (англ. humic acid) — чрезвычайно мощное вещество, которое сохранило органические минералы и микроэлементы из древних живых органических растений (в первую очередь дерева Гинкго), фруктов и овощей, а также из древних морских водорослей. Это уникальное вещество, которое невозможно воспроизвести химическим путем, и оно быстро включается в работу организма, восполняя необходимые питательные вещества.
Гуминовая и фульвовая кислоты
Гуминовая кислота для человека
Гуминовые кислоты давно используются для стимуляции роста клеток растений, но они также приобрели репутацию полезных веществ для человека.
Гуминовые кислоты влияние на организм
Гуминовая кислота наполнена минералами, которые необходимы для человеческого организма, практически для каждого аспекта нашего здоровья. Человеческое тело нуждается в минералах для таких процессов, как развитие костей, здоровье сердца, глаз, пищеварительной системы и даже для психического здоровья. Минералы также работают вместе с другими витаминами и ферментами, выполняя важные химические реакции в организме.
Когда что-то начинает ломаться в нашем теле, это почти всегда может быть связано с недостатком минералов.
Гуминовые кислоты в почве
В идеале мы могли бы получать все минералы из растительной пищи, выращенной на богатой минералами почве. К сожалению, в крупномасштабном коммерческом сельском хозяйстве используются методы истощения почвы и сельскохозяйственные химикаты, такие как удобрения и пестициды, что отрицательно влияет на pH почвы.
Истощенные почвы с использованием химикатов
Сто лет назад фермеры отдавали приоритет поддержания плодородия почвы за счет добавления в нее компоста и чередовали посевы, чтобы их поля отдыхали и восстанавливали свои полезные элементы между урожаями.
Плодородные почвы за счет добавления в нее компоста
Современная система производства продуктов питания коммерциализирована, для фермеров нецелесообразно и нерентабельно возвращать питательные вещества в почву в таких больших объемах. По мере того, как количество минеральных веществ в пищевых продуктах уменьшается, неизбежно возрастают проблемы со здоровьем. Многие сердечные заболевания связаны с дефицитом таких минералов, как хром, медь, магний, селен и калий.
К счастью, добавление гуминовой кислоты может оказать положительное влияние на организм человека
Польза гуминовой кислоты для человека
Гуминовая кислота наполнена незаменимыми минералами, которые необходимы нашему организму для наилучшего поддержания формы.
На клеточном уровне humic acid выполняет свою основную работу вне клетки, предотвращая прикрепление вирусов и токсинов, уменьшая воспаление, борясь с ростом злокачественных клеток и многое другое.
Гуминовая кислота в почве
В желудке она помогает перерабатывать пищу и бороться с чужеродными микробами-захватчиками и токсинами. Гуминовая кислота удаляет токсины из кишечника до того, как они попадут в клетки, позволяя иммунной системе функционировать с максимальной производительностью.
Исследования последних десятилетий выявили некоторые потенциальные преимущества гуминовой кислоты.
Гуминовые кислоты вред и противоречия
Если все эти утверждения в пользу гуминовой кислоты сбивает вас с толку и у вас возникают сомнения и подозрения о возможном вреде для здоровья? Вы не одиноки. Гуминовая кислота очень интересна и не была популяризирована, так как не была доступна для всех. Буквально несколько лет назад ее могли позволить себе лишь несколько шейхов и олигархов. И многие люди, в том числе некоторые производители, не знают точно, что это такое и как лучше всего ее использовать.
Гуминовые кислоты вред и противоречия
Как и в случае с любой другой добавкой, если она не может быть эффективно использована организмом, вы просто создаете дорогую мочу. Сформулируем четыре вопроса, которые нужно задать при определении качества и выборе конкретного бренда:
Один из способов узнать, насколько чистыми и биодоступными являются гуминовые и фульвовые кислоты — это посмотреть, насколько хорошо они растворяются и связываются с водой. Чем мельче и более концентрированы эти кислоты, тем они более биодоступны.
Высококачественный источник гуминовых и фульвовых кислот должен быть щелочным, соответственно с высоким pH.
Гуминовые кислоты высшего качества произведены, протестированы и одобрены лабораториями. Прочтите результаты и убедитесь, что кислоты сделаны из органических соединений, не содержат ГМО и не контактировали с кислотными дождями, которые могут повлиять на pH почвы.
Гуминовая и фульвовая кислота должна быть произведены из самого высококачественного сырья в мире, если вы собираетесь употреблять их лично, а не для почвы и растениеводства.
Какие гуминовые кислоты стоит купить
Оценив и проанализировав несколько марок гуминовых и фульвовых кислот, остановимся на той, которая соответствует вышеуказанным критериям. Напиток Неолайф содержит более 77 минералов из чистых гуминовых и фульвовых кислот и производится на Алтае.
Гуминовые кислоты отзывы
Многие известные спортсмены и их тренера, успешные бизнесмены и звезды шоу бизнеса положительно отзываются о гуминовых кислотах. На заре открытия фульвовых и гуминовых кислот их могли себе позволить только очень богатые люди, сейчас ситуация меняется и сегодня уже практически каждый может испытать на себе положительный результат концентрированного «эликсира матушки природы», и сформулировать свое мнение и оставить отзыв. Но отзыв доктора биологических наук, заместителя Генерального директора по научной работе ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора Агафонова Александра Петровича (за особые заслуги при разработке и внедрении инновационных методов диагностики инфекционного заболевания COVID-19 Агафонов А.П. награжден орденом Пирогова), говорит о многом — он отмечает, «высокую эффективность гуминовых и фульвовых кислот».
Комплекс гуминовых кислот
Огорчает то, что продукты питания представленные современным сельскохозяйственным сектором истощены до такой степени, что мы действительно больше не можем получать все необходимые нам питательные вещества только из рациона. Но добавление комплекса гуминовых кислот может помочь пополнить организм недостающими микроэлементами и предотвратить дефицит минералов.
Данная статья на является медицинским советом, и мы рекомендуем перед употреблением любых пищевых добавок в первую очередь проконсультироваться с врачом.
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.