1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 8, 2023

Почвоведение, 2023, № 8, стр. 903-910

Надмолекулярные образования из молекул гуминовых веществ и их фрактальная организация

Г. Н. Федотов a, *, Е. В. Шеин a, Д. А. Ушкова a, О. А. Салимгареева a, И. В. Горепекин a, Д. И. Потапов a

a Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Ленинские горы, 1, Россия

* E-mail: gennadiy.fedotov@gmail.com

Поступила в редакцию 15.12.2022
После доработки 21.03.2023
Принята к публикации 05.04.2023

Аннотация

При изучении водоустойчивости обнаружено, что при капиллярном контакте почв с водой в воду выделяются сферические частицы размером несколько сот нанометров. Проведенные исследования показали, что подобные частицы переходят в воду из любых содержащих гумус объектов: почв, торфов, гуминовых кислот, гуматов, фульвокислот. Элементный микроанализ подобных частиц, выделенных из дерново-подзолистой почвы, показал, что они состоят преимущественно из органического вещества. Частицы представляют собой ранее неоднократно обнаруживаемые надмолекулярные образования из специфического органического вещества почв. Известно, что гуминовые вещества почв фрактально организованы, и в воде они существуют в виде фрактальных кластеров размером несколько сот нанометров (Ф-кластеров), образованных частицами-молекулами гуминовых веществ размером около 10 нм. Это позволило предположить, что выделяемые из содержащих гумус образцов надмолекулярные образования представляют собой Ф-кластеры. Исходя из высокой устойчивости надмолекулярных образований гуминовых веществ к распаду на частицы-молекулы следует, что гуминовые вещества в почвах должны обладать фрактально-кластерной организацией.

Ключевые слова: Ф-кластеры, почвенные гели, рентгеновский микроанализ, пространственная организация гуминовых веществ

Список литературы

  1. Виноградова О.И. Особенности гидродинамического и равновесного взаимодействия гидрофобных поверхностей. Дис. … докт. физ.-мат. наук. М., 2000. 175 с.

  2. Глебова Г.И. Определение размера и формы частиц гумусовых кислот с помощью электронной микроскопии // Почвоведение. 1972. № 7. С. 115–117.

  3. Евдокимов И.П., Лосев А.П. Природные нанообъекты в нефтегазовых средах М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008. 104 с.

  4. Лактионов Н.И., Рыбакова Ю.А., Сысоев Л.А., Чаплыгин В.И. Особенности строения гидрозолей гуминовых кислот и гуматов натрия // Почвоведение. 1992. № 7. С. 129–133.

  5. Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения. М.: ГЕОС, 2009. 186 с.

  6. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

  7. Орлов Д.С., Глебова Г.И. Электронномикроскопические исследования гумусовых кислот // Агрохимия. 1972. № 7. С. 131–136.

  8. Потапов Д.И., Шваров А.П., Горепекин И.В., Салимгареева О.А., Федотов Г.Н. Влияние пробоподготовки почвенных образцов на их теплогидрофизические свойства и аллелотоксичность // Почвоведение. 2022. № 3. С. 315–325.

  9. Савченко Е.Г. Воздействие высушивания и нагревания почв на подвижность питательных веществ // Почвоведение. 2004. № 3. С. 322–331.

  10. Тюлин А.Ф. Органно-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 52 с.

  11. Федотов Г.Н., Добровольский Г.В. Возможные пути формирования нано- и микроструктур в гумусовых веществах почвенных гелей // Почвоведение. 2012. № 8. С. 908–920.

  12. Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Иванов В.К., Куклин А.И., Пахомов Е.И., Исламов А.Х., Початкова Т.Н. Фрактальные коллоидные структуры в почвах различной зональности // Докл. АН РФ. 2005. Т. 405. № 3. С. 351–354.

  13. Ширшова Л.Т. Полидисперсность гумусовых веществ почв. М.: Наука, 1991. 85 с.

  14. Шоба С.А., Шеин Е.В., Ушкова Д.А., Грачева Т.А., Салимгареева О.А., Федотов Г.Н. Физико-химические аспекты водоустойчивости почв // Доклады РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 508. № 1. С. 139–143.

  15. Fasurova N., Cechlovska H., Kucerik J. A comparative study of South Moravian lignite and standard IHSS humic acids' optical and colloidal properties // Petroleum and Coal. 2006. V. 48. № 2. P. 24–32.

  16. Langford C.H., Melton J.R. When should humic substances be treated as dynamic combinatorial systems // Humic Substances: Molecular Details and Applications in Land and Water Conservation N.Y.: Taylor & Francis, 2005. P. 65–78.

  17. Malekani K., Rice J.A., Lin J.S. Fractal character of humin and its components // Fractals. 1997. V. 5. P. 83–100.

  18. Mandelbrot B.B. The fractal geometry of nature. N.Y.: W.H. Freeman & Co, 2000. 468 p.

  19. Osterberg R., Mortensen K. Fractal dimension of humic acids. A small angle neutron scattering study // European Biophysics J. 1992. V. 21. № 3. P. 163–167.

  20. Reid P.M., Wilkinson A.E., Tipping E., Jones M.N. Aggregation of humic substances in aqueous media as determined by light-scattering methods // Eur. J. Soil Sci. 1991. V. 42. № 2. P. 259–270.

  21. Rice J.A., Lin J.S. Fractal nature of humic materials // Environ. Sci. Technol. 1993. V. 27. P. 413–414.

  22. Rice J.A., Tombacz E., Malekani K. Applications of light and X-ray scattering to characterize the fractal properties of soil organic matter // Geoderma. 1999. V. 88. № 3–4. P. 251–264.

  23. Senesi N., Rizzi F.R., Dellino P., Acquafredda P. Fractal dimension of humic acids in aqueous suspension as a function of pH and time // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. V. 60. № 6. P. 1613–1678.

  24. Senesi N., Rizzi F.R., Dellino P., Acquafredda P. Fractal humic acids in aqueous suspensions at various concentrations, ionic strengths, and pH values. Colloids and Surfaces A. // Physicochem. Engineer. Aspects. 1997. V. 127. № 1–3. P. 57–68.

  25. Sutton R., Sposito G. Molecular structure in soil humic substances: the new view // Environ. Sci. Technol. 2005. V. 39. № 23. P. 9009–9015.

  26. Wilkinson K.J., Senesi N. Senesi N., Wilkinson K.J. Biophysical chemistry of fractal structures and processes in environmental systems. England: John Wiley & Sons, 2008. 323 p.

  27. Zavarzina A.G., Danchenko N.N., Demin V.V., Artemyeva Z.S., Kogut B.M. Humic substances: hypotheses and reality (a review) // Eurasian Soil Science. 2021. V. 54. № 12. P. 1826–1854.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал