Характеристика гуминовых кислот торфов среднего приобья (стр. 4 из 8)

Примечание: ……… ГК из осокового торфа, ------ ГК из древесного торфа,

^______ ГК из сфагнового торфа

Рисунок 7 – ДСК диаграммы гуминовых кислот торфов со степенью разложения 25%

Здесь нет ясно выраженных закономерностей, но можно констатировать, что максимальное количество теплоты выделяется при сгорании образцов, выделенных из торфа, основной составляющей которых является береза, а минимальное – из образцов сфагновых торфов. Так же с увеличением степени разложения торфа до 50-65% увеличивается количество выделенного тепла у ГК.

Величины теплоты сгорания зависят от степени бензоидности (рис. 8).

Рисунок 8 – Общая зависимость величин тепловых эффектов

гуминовых кислот от их степени бензоидности

Подразделение термических реакций разрушения гуминовых кислот на низкотемпературную и высокотемпературную области, характеризующихся показателем Z, позволяет выявить структурные особенности гуминовых кислот различного генезиса. Этот показатель для ГК торфов изменяется от 0,41 до 0,90 с увеличением степени разложения торфа, что в большей степени выражено у ГК сфагновых и древесных торфов и в меньшей степени у осоковых и травяных, ботанический состав которых более разнообразен.

Адсорбционная способность гуминовых кислот. Средний диаметр пор адсорбции гуминовых кислот изменяется от 116 до 497 Å, а наибольшая удельная поверхность адсорбции характерна для ГК с наибольшей степенью разложения – 55% (табл. 4).

Таким образом, наилучшими адсорбционными свойствами характеризуются гуминовые кислоты, выделенные из торфа с более высокой степенью разложения и средним значением среднего диаметра пор адсорбции (247-272 Å).

Таблица 4 – Средний диаметр пор адсорбции и удельная площадь адсорбционной поверхности гуминовых кислот

Вид торфа	R, %	Средний диаметр пор адсорбции, Å	Общая удельная площадь адсорбционной поверхности, м2/г
Сфагновый	30	441,7376	0,3868
Сфагновый	20	125,0714	0,3428
Древесный	35	497,8875	0,1978
Древесный	25	116,1555	0,4257
Осоковый	55	247,0872	0,9545
Осоковый	35	330,0888	0,2994
Травяной	55	272,5811	0,5996

R – степень разложения торфа

Можно констатировать, что сорбируемость азота на гуминовых кислотах различных торфов Среднего Приобья изменяется в следующей убывающей последовательности: гуминовые кислоты из осоковых и травяных торфов, со степенью разложения 55% > гуминовые кислоты из древесных, осоковых и сфагновых торфов со степенью разложения 30-35% > гуминовые кислоты из сфагновых и древесных торфов со степенью разложения 20-25%.

Влияние ботанического состава и степени разложения торфа на особенности структуры макромолекул гуминовых кислот. Для определения физико-химических свойств макромолекул гуминовых кислот препараты сгруппированы по основному виду торфообразующего растения и расположены по мере возрастания степени разложения (R). Ботанический состав торфов и результаты исследований физико-химических свойств гуминовых кислот приведены в таблицах 5-7.

Гуминовые кислоты осоковых, осоково-травяных и травяных торфов. Обобщенные данные физико-химических методов исследования гуминовых кислот осоковых, осоково-травяных и травяных торфов свидетельствуют о том, что наиболее прогрессивные процессы гумификации растительных остатков происходят в травяных торфах, содержащих пушицу, шейхцерию и вахту. Здесь с увеличением степени разложения исходных торфов от 15 до 60% увеличивается доля углерода ароматических фрагментов гуминовых кислот, определяющая их устойчивость. Наибольшую степень ароматизации имеет образец гуминовой кислоты 4.3, извлеченный из вахтового низинного торфа со степенью разложения 60% (табл. 5). Затем в убывающей последовательности следуют образцы гуминовых кислот: 4.2 пушицевого торфа (R=55), 2.1 шейхцериевого (R=30%), и 3.3, 4.5 пушицевых торфов (R=15-25%).

Гуминовые кислоты осоково-травяных и особенно осоковых торфов имеют примерно одинаковые физико-химические характеристики макромолекул не зависимо от степени разложения исходного торфа, изменяющуюся от 10 до 50% (табл. 5). Для всех образцов низкотемпературный тепловой эффект (до 400^о) и высокотемпературный (до 600^о) приблизительно одинаковы.

Ботанический состав осоковых торфов характеризуется значительным преобладанием в их составе осоки кочкарной и дернистой, так же присутствуют в меньшем количестве виды осок: омская, вилюйская, вздутая, волосистоплодная и топяная.

Данные таблицы 5 свидетельствуют о наличии выделяющихся по физико-химическим свойствам образцов. Прежде всего, это препарат 2.9 гуминовой кислоты осокового переходного торфа, который отличается высокой долей ароматических фрагментов. Исходный торф состоит преимущественно из осоки шаровидной, отсутствующей в образцах остальных торфов. У него низкое отношение Н:С и наименьшая «молекулярная масса», высокие значения содержания Саром. и степени бензоидности, коэффициентов экстинкции, высокая теплота сгорания.

Об относительном увеличении доли боковых цепей в макромолекулах гуминовых кислот свидетельствуют образцы 6.3 осокового торфа и 7.1 осоково-травяного торфа. Эти торфы отличаются от остальных ботаническим составом. Образец 6.3 гуминовой кислоты получен из торфа состоящего преимущественно из осоки струннокоренной, которая не встречается в других образцах, а образец 7.1 из торфа, ботанический состав которого очень разнообразен. Наряду с видами осок волосистоплодной, вздутой и топяной, в числе торфообразователей представлены вахта трехлистная, гаматокаулис, хвощ, различные виды сфагнума (плосколистный, центральный, Варнстрофа, секции скупидата), пушица многоколосая, шейхцерия, древесина березы, кустарники клюквы и багульника). Данный образец содержит 14 видов растений торфообразователей, чем сильно отличается от остальных исходных торфов. Интерпретация физико-химических анализов указывает на то, что увеличение или уменьшение доли ароматических фрагментов обусловлено, прежде всего, особенностью ботанического состава исходных торфов, а так же степенью их разложения.

Таблица 5 – Ботанический состав, степень разложения исследованных осоковых и травяных торфов и физико-химические свойства их гуминовых кислот

Шифр образцов	R, %	Вид торфа		Основные, преобладающие торфообразующие растения, %	Гуминовые кислоты
					Н:С	α	Саром..	Z	Теплота сгорания, ккал/мг	Е 0,001%гк/1 см, 465 нм	Удельная концентрация, спин/мг
4.4	10	Осоковый	Осока дернистая, 100		0,99	35	44,7	0,62	5429,08	0,049	1,09·10-14
7.1	15	Травяной	Осока, 30; вахта, 20		1,05	23	30,7	0,53	2658,85	0,030	0,52·10-14
4.5	15	Травяной	Пушица, 60		1,09	31	35,9	0,56	4833,21	0,055	1,29·10-14
2.12	15	Осоковый	Осока, 80		0,95	34	33,2	0,62	4849,86	0,065	0,91·10-14
3.5	25	Травяной	Осока, 50; вахта, 35		1,05	33	33,4	0,62	5241,15	0,052	0,50·10-14
3.3	25	Травяной	Пушица, 80		0,93	35	40,4	0,56	5096,67	0,069	0,86·10-14
6.3	25	Осоковый	Осока, 80		1,02	24	38,1	0,48	2856,65	0,035	7,82·10-14
2.9	30	Осоковый	Осока, 55; фускум, 15		0,92	35	41,0	0,52	4980,33	0,083	4,36·10-14
2.1	30	Травяной	Шейхцерия, 80		0,94	35	48,1	0,46	5183,07	0,063	3,34·10-14
5.2	35	Осоковый	Осока, 75		1,01	34	40,6	0,52	5328,66	0,057	1,22·10-14
5.3	35	Осоковый	Осока, 55; вахта, 20		1,07	27	38,5	0,48	3819,28	0,060	1,33·10-14
4.9	40	Осоковый	Осока, 75		0,89	35	47,0	0,61	4895,32	0,066	1,73·10-14
2.2	40	Травяной	Вахта, 45; осока, 30		0,90	35	48,4	0,41	5009,53	0,063	2,39·10-14
5.1	45	Осоковый	Осока, 90		0,92	34	44,7	0,58	4867,84	0,079	1,57·10-14
2.3	45	Травяной	Осока, 45; вахта, 40		0,99	33	45,4	0,42	4907,44	0,059	2,67·10-14
2.5	50	Осоковый	Осока, 90		1,01	34	40,1	0,46	5248,37	0,075	5,18·10-14
2.11	55	Осоковый	Осока, 55; вахта, 15		0,89	36	40,7	0,63	5010,53	0,067	0,60·10-14
2.10	55	Травяной	Пушица, 50; осока, 35; вахта, 10		0,92	35	46,3	0,44	5118,54	0,067	3,06·10-14
4.2	55	Травяной	Пушица, 85		0,88	35	48,2	0,50	4868,84	0,072	1,66·10-14
4.3	60	Травяной	Вахта, 100		0,85	36	51,1	0,59	4787,70	0,068	1,38·10-14

Гуминовые кислоты сфагновых торфов. Анализ образцов торфов рода сфагнум, показал, что основной компонент в них, это сфагнум бурый (фускум). Так же содержатся виды сфагнума узколистного и магелланского. Еще меньшее количество представлено видами сфагнума балтийского, Варнстрофа, оттопыренного, обманчивого, извилистого, большого, сфагнума секции сфагнум, куспидата и акутифолия.