природные органические — Справочник химика 21

    Для расшифровки состава природных органических соединений нефти и нефтепродуктов и характеристики их свойств применяются оптические методы. Сюда относятся инфракрасная и ультрафиолетовая спектрометрия, метод комбинационного рассеяния света, определения показателя преломления и оптической активности. Вещество, через которое проходит излучение, поглощает лучи только определенной длины волны (частоты), и по закону Кирхгофа само вещество излучает только те лучи, которые оно в данных условиях поглощает. Каждый ион, атом, молекула дают характерные частоты в спектре поглощения, спектре испускания и спектре комбинационного рассеяния. Задачей спектрального анализа является определение этих характеристических частот, зная которые, можно определить качественный состав углеводородной смеси. Для этого существуют таблицы характеристических частот индивидуальных углеводородов. Для количественного анализа еще необходима оценка интенсивности излучения.  [c.228]








    Элементорганические полимеры содержат в основных цепях атомы кремния, алюминия, титана, фосфора и других элементов, не входящих в состав природных органических соединений, а их белковые цепи состоят из углеродных группировок. Такие полимеры, как правило, отличаются своей прочностью, твердостью и стойкостью к высоким температурам. [c.188]

    Фотосинтез— один из важнейших процессов в биосфере продуктом его являются практически все природные органические соединения. Под действием света, поглощаемого пигментом зеленых растений хлорофиллом, происходит в конечном итоге образование глюкозы СвН 20д и кислорода из диоксида углерода и воды. Согласно полному уравнению фотосинтеза [c.32]

    Классифицируют катализаторы по способам производства, учитывая особенность метода приготовления и химическую природу катализатора [3]. Принимая это за основу, контактные массы условно делят на осажденные, на носителях, полученные механическим смешением компонентов, плавленые, скелетные, природные, органические, цеолитные и коллоидные.  [c.95]

    Задача курса хроматографического анализа — ознакомить студентов с физико-химическими основами и применением одного из наиболее эффективных и широко использующихся в различных областях науки и техники методов разделения близких по химическим свойствам веществ — соединений благородных металлов, редкоземельных элементов, синтетических и природных органических соединений и т. п. Хроматографическими методами анализируют промышленные продукты, растительные материалы, лекарственные препараты, контролируют химический состав окружающей среды (воздуха, природных вод, почв), а также решают многие другие аналитические задачи. Благодаря своей простоте и высокой эффективности хроматографические методы часто применяют взамен известных классических методов разделения (осаждения, ректификации и др.). [c.3]

    Тем не менее нельзя не признать, что подавляющее большинство уже известных высокоинформативных способов исследования гетероатомных и высокомолекулярных соединений нефтей пока лишь апробированы на отдельных, норой случайных объектах. Ясно, что без систематического массового применения этих способов к достаточно большому числу образцов самого различного происхождения нельзя получить общие количественные характеристики, которые могут лечь в основу фундаментальных закономерностей изменения состава нефтей- и нефтяных компонентов под влиянием природных и техногенных факторов. Авторы надеются, что приведенный краткий обзор напомнит исследователям об исключительной важности этой нелегкой, иногда просто рутинной работы и о многих нереализованных возможностях в коллективном строительстве стройного здания современной науки о природных органических веществах. [c.46]

    Как мы уже указывали, Лавуазье и Берцелиус впервые установили, что при построении органической материи важнейшую роль играют элементы углерод, водород, кислород и азот. Поэтому их иногда называют органогенными элементами. Однако в природных органических соединениях могут встречаться также и другие элементы так, например, во многих видах белка содержится сера в лецитинах и фосфатидах (составных частях клеточного ядра и нервной ткани)—фосфор, в гемоглобине — железо, в хлорофилле — магний, в синей крови артроподов и некоторых моллюсков — комплексно связанная медь.  [c.4]

    Полимерными соединениями, или полимерами, называют вещества, молекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев одинаковой структуры. Элементарные структурные звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи линейного или разветвленного строения или же образуют эластичные или жесткие пространственные решетки. Своеобразно построенные, гигантские по размерам молекулы полимерных соединений обычно называют макромолекулами. Основная цепь макромолекул органических полимеров состоит из атомов углерода, иногда с чередованием атомов кислорода, серы, азота, фосфора. В макромолекуляр-ную цепь могут быть введены атомы кремния, титана, алюминия и других элементов, не содержащихся в природных органических соединениях. [c.9]

    Реферативный журнал Химия (РЖХим) предстааляет собой один из крупнейших ре( ративных журналов, издаваемых Всесоюзным институтом научной и технической информации (ВИНИТИ). РЖХим издается с 1953 г. Ежегодно выпускаются 24 сводных тома (в 1953 г. —. шесть). В состав сводного тома входят 14 выпусков, которые издаются также отдельными тетрадями. Крупные разделы сводного тома обозначены буквами русского алфавита А. Общие вопросы химии. Б. Физическая химия. В. Неорганическая химия. Комплексные соединения. Г. Аналитическая химия. Д. Оборудование лабораторий. Е. Природные органические соединения и их синтетические аналоги. Ж. Органическая химия. И. Общие вопросы химической технологии. Л. Технология неорганических веществ. М. Силикатные материалы. Н. Технология органических веществ. О. Технология органических лекарственных веществ, ветеринарных препаратов и пестицидов. П. Химия и технология пищевых продуктов, поверхностно-активных материалов и душистых веществ. С. Химия высокомолекулярных соединений. Т. Технология полимерных материалов. [c.184]

    Углеводы — обширный класс природных органических соединений, составляющий основную массу органического вещества нашей планеты. Содержание их в растениях составляет 80% массы сухого вещества, в организмах животных и человека содержание углеводородов до 20%. Пища человека состоит примерно на 70% из углеводов. [c.243]

    Насыщенные циклические углеводороды (нафтены) являются наиболее интересной и наиболее трудно исследуемой частью любой нефти. Собственно говоря, эти углеводороды и определяют особое место нефтей как в ряду природных органических соединений, так и среди каустобиолитов. [c.77]

    Экономика процесса сорбционной очистки сточных вод в значительной степени определяется стоимостью сорбента, поэтому одним из главных направлений исследований и разработок в области сорбционной очистки является поиск новых более дешевых сорбентов по сравнению с промышленными активными углями, получаемыми из различных видов природного органического сырья (торфа, бурого и каменного угля, дерева, древесного угля, опилок, костей и др. ), а также из шлама, образующегося в результате самого процесса очистки сточных вод). [c.96]

    Гетерокоагуляции аналогичен процесс флокуляции, заключаю-и ийся в образовании агрегатов (хлопьев) из гетерогенных частиц в результате собирающего действия высокомолек лярных веществ, называемых флокулянтами. Механизм действия флокулянтов заключается в пх адсорбции на нескольких частицах с образованием полимерных мостиков, связывающих частицы между собой. Прн неоптимальных количествах флокулянта молстабилизация дисперсной -системы. Флокуляиты подразделяют на неорганические и органические, природные и синтетические, на ионогенные, неионогенные и амфотерные. Из неорганических флокулянтов применяется активная кремневая кислота (АК). Природными органическими флокулянтами являются крахмал, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и др. Наибольшее распространение в настоящее время получил выпускаемый промышленностью полиакриламид (ПАЛ) /—СНг—СН— , имеющий относитель- [c.345]

    Насыщенные циклические углеводороды (нафтены) являются наиболее интересной в химическом отношении частью любой нефти. Собственно говоря, эти углеводороды и определяют особое место нефтей как в ряду природных органических соединений, так и среди каустобиолитов. Нафтены составляют основную массу углеводородов нефтей, концентрации их колеблются в пределах 40—70%. [c.343]

    Для получения меченых соединений приходится, как правило, исходить из простых веществ, выделяемых в виде обогащенных каким-либо стабильным изотопом или получаемые/ в ядерных реакторах. Более сложные соединения синтезируют химическим или биохимическим путем. Например, многие сложные природные органические молекулы с меченым углеродом 1 С выделяют из растений, выращенных в среде Поскольку химические свойства [c.29]

    В настоящее время доказано, что основными природными органическими веществами, играющими важную роль в образовании углеводородов нефтей, являются водоросли, бактерии (особенно липиды их клеточных мембран), фито- и зоопланктон, а также высшие растения [1). Уже указывалось, что в процессах нефтеобразования основную роль играют липидные составляющие. Хотя в общем липидная часть всего растительного мира по своему составу достаточно однородна, т. е. представлена набором близких по типу строения молекул, все же существуют определенные вариации, позволяющие иногда определять преимущественное участие в образовании данной нефти тех или иных исходных веществ. [c.179]

    Истинная клетчатка занимает по своему количеству первое место среди всех природных органических соединений. По приблизительной оценке количество двуокиси углерода, связанной растениями в виде целлюлозы, достигает 1100 биллионов килограммов, т. е, равно почти половине ее количества, находящегося в атмосфере. Отсюда видно, насколько важно, чтобы целлюлоза в результате естественных процессов разло>кения быстрее превращалась вновь в основные составные части двуокись углерода и воду — и тем самым предотвращалась бы возможность постепенного обеднения атмосферы углекислотой. [c.460]

    Возможны два направления в изучении химической природы твердого топлива. Первое рассматривает его в статическом состоянии как готовый продукт, а второе — как природное органическое вещество, которое находится в процессе непрерывного изменения и трансформации, начиная с живых растений и кончая последней стадией, когда оно превращается в чистый углерод. Твердое топливо представляет собой полезное ископаемое и является продуктом естественноисторического процесса углеобразования, и поэтому при его изучении обязательно необходимо учитывать эти два важных обстоятельства, которые находятся в тесной связи. [c.6]

    Последние 20—25 лет во всем мире интенсивно и всесторонне развивается химия органических соединений двухвалентной серы, В основной своей массе природные органические соединения двухвалентной серы содержатся в нефтях, причем в высокосернистых нефтях в соизмеримых с углеводородами количествах. [c.6]

    В последние годы создана химия новых синтетических полимерных соединений, в макромолекулярных цепях которых углеводородные звенья, сочетаются с атомами, обычно не содержащимися в природных органических веществах. Такие высокомолекулярные синтетические вещества, получившие название п о л и мерные элементоорганические соединения, сочетают свойства, присущие неорганическим материалам—термическую стойкость, часто огнестойкость и твердость, с эластичностью, термопластичностью и растворимостью, свойственными полимерным органическим веществам.  [c.472]

    В то же время теория процессов горения до настоящего времени развита недостаточно полно, отсутствуют методы расчета должной точности. В результате возникает необходимость длительной кропотливой опытной доводки почти всех устройств и агрегатов, в которых протекает процесс горения. Можно назвать причины существующего положения. Во-первых, главный участник процесса горения — топливо — является комплексом природных органических веществ очень сложного химического строения. Правда, при нагреве и взаимодействии с окислителем происходит распад этих комплексов на простые соединения и элементы, но при анализе процесса горения невозможно обойтись без учета поведения горючего в его исходной форме и промежуточных состояниях. А это крайне, затрудняет изучение процесса. Во-вторых, в процессе горения, так же, как и в других химических пронессах, обязательны два этапа создание молекулярного контакта между горючим и окислителем (физический этап) и само взаимодействие молекул с образованием продуктов реакции (химический этап). При этом второй этап протекает только у молекул, находящихся в особом энергетически или кинетически возбужденном состоянии. Возбуждаются же молекулы в результате начавшегося процесса. Поэтому при изучении процесса горения нельзя рассматривать участвующие в нем вещества как однородную массу одинаковых средних молекул. Даже при рассмотрении простейших реакций горения необходимо учитывать различия между отдельными молекулами, составляющими сложную полисистему. В-третьих, горение принципиально не является равновесным процессом. При горении обязательно возникают неоднородности состояния молекул, их концентраций, неравномерности полей температур и скоростей потоков. Из этого вытекает необходимость одновременного решения нестационарных задач массо- и тепло-переноса и химической кинетики в движущихся потоках, причем наиболее часто при турбулентности, вызванной самим процессом горения.  [c.4]

    Выше указывалось (стр. 438), что к классу элементорганических полимерных соединений относятся синтетические материалы, содержащие в основных цепях атомы элементов, не входящих в состав природных органических соединений (кремния, алюминия, титана, бора и др.). Элементорганические полимеры в основном получаются поликонденсацией или ступенчатой полимеризацией. Этот класс синтетических полимеров обладает рядом весьма ценных свойств [c.481]

    Поглощающие свойства природных органических веществ [c.59]

    Е. Природные органические соединения и их синтетические аналоги И. Общие вопросы химической технологии Л. Технология неорганических веществ М. Силикатные материалы [c.306]

    Число изученных в настоящее время соединений углерода чрезвычайно велико. Но при всем многообразии природных органических веществ, они обычно состоят из небольшого числа элементов в их состав, кроме углерода, почти всегда входит водород, часто кислород и азот, иногда сера, хлор, бром и йод. Эти элементы были названы органогенами (т. е. элементами, порождающими органические молекулы). [c.549]

    В предыдущих разделах мы подробно рассмотрели углеводороды и их кислород- и азотсодержащие производные. Входящие в состав всех этих соединений углерод, водород, кислород и азот содержатся в подавляющем большинстве природных органических соединений. Эти элементы еще в начале возникновения органической химии были названы органогенами, т. е. элементами, порождающими органические молекулы. [c.302]

    Для работы с микроколичествами пользуются также хроматографическими методами, основанными на различной скорости движения растворенных веществ в многофазных системах. Это хроматография колоночная (распределительная), бумажная, ионообменная. Эти методы удобны для разделения смесей органических соединений в количествах, измеряемых миллиграммами. Каждый из них прост и позволяет выделять ничтожно малые количества веществ. Широкое применение они нашли для разделения природных органических соединений, а также для микроаналитической работы (см. гл. I, разд. 12). [c.57]

    И1) элементорганические полимерные соединения они содержат в основных цепях макромолекул атомы элементов, не входящих в состав природных органических соединений — кремния, алюминия, титана, бора, свинца, сурьмы, олова и др. [c.167]

    Рассмотренные выше примеры каталитического получения оптически активных веществ относятся к области частичного асимметрического синтеза, поскольку требуют для своего осуществления вспомогательных природных органических асимметризующих реагентов. Существует, однако, и другая разновидность асимметрического катализа, относящаяся уже к области абсолютного асимметрического синтеза. [c.153]

    В этом плане хотелось отметить перспективность технологий с применением сорбентов из природных органических материалов  [c.111]

    В течение длительного времени слабая оптическая активность некоторых, пстиллятов нефти рассматривалась как доказательство общепринятого теперь представлоиия о происхождении нефти из природного органического вещества.  [c.81]

    Атомная энергетика получает все более широкое применение, так как обеспечивает экономию органического топлива и соответственно снижает загрязнение окружающей среды, вызванное сжиганием природного органического топлива. Вместе с тем в процессе работы ядерных реакторов накапливается значительное [c.404]

    Долгое время люди умели лишь очищ,ать природные органические вещества. Как оказалось впоследствии, многие из этих веществ представляли собой смеси, иногда очень сложные, различных индивидуальных соединений. [c.10]

    Основная цепь макромолекул природных органических высокомолекулярных соединений состоит из атомов углерода, иногда чередующихся с атомами кислорода, азота, фосфора, серы. В основную цепь синтетических высокомолекулярных соединений, кроме этих атомов, могут быть введены атомы кремния, титана и других элементов, не содержащихся в природных органических соединениях. [c.437]

    В XIX в. и в начале нынешнего века исследование природных органических веществ велось исключительно химическими методами. Изучаемое вещество прежде всего необходимо было накопить в значительных количествах, очистить его от примесей. Уже одна эта задача в приложении к природным веществам была зачастую нелегкой. После этого химическим анализом устанавливали состав вещества, определяли его молекулярную массу, получая таким образом эмпирическую (суммарную) формулу. [c.337]

    Элементооргаиические полимерные соединения, содержащие в основных цепях макромолекул атомы кремния, алюминия, титана, никеля, германия и других элементов, не входящих в состав природных органических соединений. [c.17]

    Кислотная экстракция — один из основных способов выделения порфиринов из нефтей и других природных органических объектов. Чаще всего для этой цели используют смеси бромистоводородной и уксусной [43—45] или муравьиной [46] кислот, реже — серную [47, 48], фосфорную [49] кислоты или метансульфо-нислоту [50, 51 ]. Однако эти методы нельзя считать методами чисто физической экстракции, поскольку они вызывают, по меньшей мере, частичное деметаллирование металлопорфириновых комплексов и значительное разрушение порфинного скелета. [c.9]

    Природные органические Соединения двухвалентной серы в основном содержатся в нефтях, причем в высокосернистых нефтях в соизмеримда с углеводородами количествах. Содержание азоторганических соединений значительно меньше, чем серЗорганических, а состав их более сложен, что создает. многочисленные трудности при их извлечении и исследовании. [c.3]

    Теплицкая Т. А. Квазнлинейчатые спектры люминесценции как метод исследования сложных природных органических смесей. Изд-во МГУ, 1971. [c.240]

    Теплицкая Т.А. Квазилинейчатые nei ipbi люминесценции как метод исследования сложных природных органических смесей М. Изд-во МГУ, 1971. 7S . [c.240]

    Более сложные соединения синтезируют химическим или биохимическим путем. Например, многие сложные природные органические молекулы с меченым углеродом выделяют из растений, выращенных в среде СОг. Поскольку химические свойства СОг не отличаются от сбойств природного СОг, он хорошо усваивается растениями, и из него в результате фотосинтеза получаются различные меченые органические соединения — сахара, аминокислоты и т. п. [c.33]

    Для локализации и поглощения нефти и нефтепродуктов при авариях применяются минеральные, природные органические и синтетические сорбенты и изделия из них салфетки, пластины, рулоны, подушки, сорбентовые боны, выпускаемые отечественными и зарубежными предприятиями. [c.111]

Исследование форм нахождения кремния в природных водах с высоким содержанием растворенных органических веществ

Том 325 № 3 (2014): Химия и химические технологии

Актуальность работы обусловлена недостаточной изученностью форм нахождения соединений кремния (кремний) в природных водах, содержащих высокую концентрацию органических веществ. Такие воды широко распространены в Томской области и характеризуются большим содержанием гумусовых веществ, представленных фульво- и гуминовыми кислотами, что придаёт им цветность (желтое окрашивание) и тем самым затрудняет идентификацию общей концентрации и форм нахождения кремния. Поэтому достоверное определение содержания кремния в этих водах невозможно без предварительной оценки его форм нахождения. Цели работы: На примере вод Томской области изучить растворенные формы нахождения кремния в водах, обогащенных органическими веществами, используя разные методы разделения: деполимеризация и ультрафильтрация, а также выбрать оптимальную методику определения массовой концентрации кремния и форм его нахождения. Методы исследования: молекулярная спектрофотометрия, атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией, ультрафильтрация — мембранные фильтры МФСА-ОС с диаметром пор 0,45 и 0,05 мкм. Результаты: На модельных растворах и реальных объектах (природных водах Томской области) изучено взаимодействие кремния с гумусовыми веществами. Методом спектрофотометрии показано, что при рН 3, 7 кремниевые кислоты не образуют устойчивых комплексных соединений с гумусовыми веществами. Установлено, что в природных водах Томской области, содержащих высокую концентрацию органических веществ, присутствуют только монокремниевые (мономерно-димерные и олигомерные формы) и поликремниевые кислоты, представленные высокомолекулярными полимерами. Достоверность полученных результатов проверена референтой методикой анализа — спектрофотометричечким определением кремния в виде желтого кремнемолибденового комплекса.

Ключевые слова:

кремний, кремниевые кислоты, растворенные формы, болотные воды, Томская область, метод молекулярной спектрофотометрии, метод атомно-абсорбционной спектрометрии, электротермическая атомизация

Авторы:

Мария Геннадьевна Камбалина

Лидия Николаевна Скворцова

Ирина Сергеевна Мазурова

Наталья Владимировна Гусева

Абдигали Абдиманапович Бакибаев

Скачать bulletin_tpu-2014-325-3-07. pdf

Биомедицинские и химические технологии — Образовательные программы технопарка

Школьники изучают основы и методы биофизики и биохимии. По итогам обучения ребята смогут проводить измерения, использовать полученные знания о физических объектах и процессах в повседневной жизни: например, проверять качество различных предметов и продуктов (солнцезащитных кремов, солнцезащитных очков, мёда, молока и т.д.). В рамках программы ребята будут проводить собственные исследования: как прослушивание музыки в наушниках влияет на слух человека, как изменяется концентрация внимания до и после нагрузки и многие другие

I часть программы (базовый уровень):

• Основы биофизики и биохимии

Период обучения: сентябрь-октябрь 2019

Объём программы: 36 часов (4 часа в неделю)

II часть программы (продвинутый уровень):

• Методы исследования в биофизике и биохимии

Период обучения: ноябрь-декабрь 2019

Защита проекта: январь 2020

Объём программы: 36 часов (4 часа в неделю)

Тематики проектов:

• Сенсор для регистрации дозы УФ в излучении Солнца
• Методика оценки солнцезащитных свойств кремов
• Методика проверки качества солнцезащитных очков
• Методика проверки качества меда
• Способ определения теплопроводности биологических тканей
• Скорость диффузии в сложных жидкостях
• Прибор для визуализации капиллярной сетки верхней конечности
• Влияние прослушивания музыки в наушниках на слух человека
• Скорость аккомодации глаза при внешней нагрузке
• Анализ способности человека к концентрации внимания до и после нагрузки
• Анализ мышечной выносливости с оценкой вегетативных сдвигов
• Воздействие агрессивных сред на Са-содержащие ткани
• Прибор для контроля свертываемости молока
• Создание лабораторного макета искусственной почки
• Визуализация тепловых полей в биообъектах
• Сравнительный анализ спектра солнца и осветительных приборов
• Выделение ДНК из растительного сырья

Органические вещества, их классификация ~ С химией по жизни

   В IX – Xвв. арабским алхимиком Абу Бакр ар-Рази, который занимался алхимией и медициной, была предложена классификация веществ по происхождению. В «Книге тайн» ученый разделил все вещества на минеральные, растительные и животные. Этой классификации ученые разных стран придерживались почти тысячу лет.

   В конце XVIII — начале XIX в. в науке господствовало учение «витализм» (все вещества живой природы могут образовываться в живых организмах под действием «жизненной силы»). Благодаря этому учению изучение строения и свойств растительных животных веществ выделилось в отдельный раздел химии, который шведский химик Йенс Якоб Берцелиус назвал органической химией, а предмет его изучения – органическими соединениями.

   Органическое вещество (в начале XIX в.) — вещество, выделенное из организма животного или растительного происхождения.
   В XIX в. ученым удалось осуществить синтез органических веществ из неорганических вне живых организмов. С этого момента начинается бурное развитие органической химии.

   В 1824 г. ученик Берцелиуса немецкий ученый Ф. Вёлер синтезировал щавелевую кислоту – вещество растительного происхождения – из неорганического вещества – газа дициана (CN)2.

   В 1828 г. Вёлер провел второй синтез: нагревая неорганическое вещество цианат аммония Nh5OCN, он получил органическое вещество – продуют жизнедеятельности животного организма – мочевину (Nh3)2CO. 

   В 1845 г. немецкий химик Г. Кольбе синтезировал из неорганических веществ уксусную кислоту.

   В 1854 г. французский химик М. Бертло синтезировал жир. 

  В 1861 г. русскому химику А.М. Бутлерову удалось синтезировать сахаристое вещество. 

 Синтезы органических веществ в лабораторных условиях ускорили развитие органической химии, ученые стали экспериментировать и изучать вещества, которые не встречаются в природе, но соответствуют признакам органических веществ. Это пластмассы, синтетические и волокна, лаки, краски, растворители, лекарства.

  По происхождению эти вещества не являются органическими. Таким образом, группа органических веществ существенно расширилась, а старое название сохранилось. В современном понимании органические вещества — не те, которые получаются в организмах или под их действием, а те, которые соответствуют признакам органических веществ.

   Все органические вещества (по происхождению) можно разделить на природные, искусственные и синтетические.

   Значение органических веществ для жизни человечества чрезвычайно велико. Органические вещества и органическая химия являются основой многих сфер деятельности человека:

1. топливная промышленность;
2. производство красящих веществ;
3. производство взрывчатых веществ;
4. производство лекарственных средств;
5. удобрения, стимуляторы роста, средства для борьбы с вредителями, используемые в сельском хзяйстве;
6. производство продовольственных товаров;
7. производство промышленных товаров и т.д.
Число известных органических соединений насчитывает более 25  млн.

Источники: ресурсы Интернет, О.С. Габриелян Методическое пособие, А.И. Артеменко удивительный мир органической химии.

Похожие материалы:

Природные токсины в продуктах питания

Что такое природные токсины?

Природные токсины – это токсичные вещества природного происхождения, вырабатываемые некоторыми видами живых организмов. Эти токсины не опасны для вырабатывающих их организмов, но могут быть токсичны для других, в том числе для человека, в случае их приема с пищей. Эти химические вещества имеют разнообразную структуру и различаются по биологической функции и степени токсичности.

Некоторые токсины вырабатываются растениями и играют роль защитного механизма против хищников, насекомых или микроорганизмов или же образуются в результате поражения растений микроорганизмами, такими как плесневые грибы, вследствие климатического стресса (засуха или чрезвычайно высокая влажность). 

Другими источниками природных токсинов являются микроскопические водоросли и планктон, обитающие в океанах и иногда озерах и вырабатывающие химические вещества, токсичные для человека, но не для рыб или моллюсков, питающихся этими организмами. В случае употребления человеком рыбы или моллюсков, содержащих эти токсины, может быстро наступить неблагоприятная реакция. 

Ниже приводится описание некоторых природных токсинов, наиболее часто встречающихся в продуктах питания и создающих угрозу для нашего здоровья.  

Биотоксины, вырабатываемые водными организмами 

Токсины, вырабатываемые морскими и пресноводными водорослями, называются водорослевыми. Эти токсины продуцируются некоторыми видами водорослей в период цветения. Вероятность содержания этих токсинов в моллюсках, таких как мидии, устрицы и гребешки, выше, чем в рыбе. Водорослевые токсины могут вызывать диарею, рвоту, ощущение покалывания в конечностях, паралич и другие эффекты у человека, других млекопитающих и рыб. Они могут накапливаться в организме моллюсков и рыбы или заражать питьевую воду. Они не имеют цвета и запаха и не разрушаются в процессе термической обработки или при замораживании. 

Еще одним примером является сигуатера, или отравление в результате употребления в пищу рыбы, зараженной сигуатоксином – веществом, вырабатываемым динофлагеллятами – водными одноклеточными организмами. Сигуатоксин накапливается в организме таких рыб, как барракуда, черный групер, луциан-собака и королевская макрель. Симптомами сигуатеры являются тошнота, рвота и неврологические симптомы, такие как ощущение покалывания в пальцах рук и ног. В настоящее время лечения при отравлении сигуатоксином нет. 

Цианогенные гликозиды

Цианогенные гликозиды – это фитотоксины (т.е. токсические соединения, вырабатываемые растениями), встречающиеся в составе по меньшей мере 2000 видов растений, многие из которых употребляются в пищу в некоторых регионах мира. К наиболее массово потребляемым продуктам питания, содержащим цианогенные гликозиды, относятся кассава, сорго, ядра косточковых плодов, корни бамбука и миндаль. Токсический потенциал цианогенного растения зависит, главным образом, от того, насколько высокой будет концентрация цианида в организме человека в результате его употребления в пищу.  У человека острая интоксикация цианидами может иметь следующие клинические признаки: учащение дыхания, падение кровяного давления, головокружение, головная боль, боль в животе, рвота, диарея, спутанность сознания, цианоз, сопровождаемый фибриллярными мышечными сокращениями и судорогой, после чего наступает терминальная кома. Смерть в результате отравления цианидами может происходить при достижении ими концентраций, превышающих метаболические способности конкретного организма.  

Фуранокумарины

Эти токсины продуцируются разнообразными растениями, такими как пастернак (растение, родственное моркови и петрушке), корнеклубнях сельдерея, цитрусовых (лимон, лайм, грейпфрут, бергамот) и некоторые лекарственные растения. Фуранокумарины – токсины, вырабатываемые растением в ответ на раздражитель, например, физическое повреждение. У чувствительных людей эти токсины могут вызвать нарушения работы желудочно-кишечного тракта. Фуранокумарины обладают фотосенсибилизирующим действием и могут вызывать серьезные раздражения кожи под воздействием ультрафиолета. Чаще всего такие реакции возникают при попадания сока этих растений на кожу, однако описаны случаи аналогичного эффекта в результате употребления в пищу больших количеств овощей, богатых фуранокумаринами.  

Лектины 

Многие бобы содержат токсины, называемые лектинами. В наибольшей концентрации они присутствуют в фасоли, особенно красной. Всего 4 или 5 сырых бобов могут спровоцировать сильную боль в животе, рвоту и диарею. Лектины разрушаются при замачивании сушеных бобов в течение по меньшей мере 12 часов и их варке на сильном огне в течение не менее 10 минут. Консервированная фасоль уже подвергалась такой обработке и может употребляться в пищу в готовом виде.

Микотоксины

Микотоксины – это токсичные вещества природного происхождения, вырабатываемые некоторыми видами плесневых грибов. Плесневые грибы растут на целом ряде видов продовольственной продукции, таких как злаки, сухофрукты, орехи и специи.  Появление плесени может иметь место как до, так и после уборки урожая, на этапе хранения и/или на готовых продуктах питания в условиях благоприятной температуре и высокой влажности. 

Большинство микотоксинов отличается химической стабильностью и не разрушается в процессе термической обработки. Присутствующие в продуктах питания микотоксины могут вызывать острую интоксикацию, симптомы которой развиваются вскоре после употребления сильно контаминированных продуктов питания и даже могут привести к летальному исходу.  Хроническое потребление микотоксинов с продуктами питания может оказывать долгосрочное негативное воздействие на здоровье, в частности, провоцируя онкологические заболевания и иммунодефицит. 

Соланин и чаконин

Все растения семейства пасленовых, к которому относятся томаты, картофель и баклажаны, содержат природные токсины соланин и чаконин (гликоалкалоиды). Как правило, концентрация этих веществ в растениях невысока. Тем не менее, в более высокой концентрации они присутствуют в побегах картофеля и кожуре и зеленоватых частях его клубней, имеющих горький привкус, а также в зеленых томатах. Растения вырабатывают токсин в ответ на внешний раздражитель, такой как механическое повреждение, ультрафиолетовое излучение, колонизация микроорганизмами и нападение со стороны насекомых-вредителей и травоядных животных. Для предупреждения возникновения соланина и чаконина в картофеле важно хранить клубни в темном, прохладном и сухом месте. Также не рекомендуется употреблять в пищу позеленевшие или пускающие ростки части клубней. 

Ядовитые грибы 

Дикорастущие грибы могут содержать ряд токсинов, например, мусцимол и мускарин, которые могут вызывать рвоту, диарею, спутанность сознания, нарушения зрения, повышенное слюноотделение и галлюцинации. Симптомы начинают проявляться через 6–24 часа после употребления грибов в пищу. Обычно для смертельного отравления характерно позднее развитие тяжелых симптомов, свойственных поражению печени, почек и нервной системы. Чистка и термическая обработка грибов не позволяют ликвидировать содержащиеся в них токсины. Рекомендуется избегать употребления в пищу любых дикорастущих грибов при отсутствии полной уверенности в их безвредности.

Пирролизидиновые алкалоиды 

Пирролизидиновые алкалоиды (ПА) – это токсины, которые вырабатывают около 600 растений. В наибольшем количестве их продуцируют растения семейств бурачниковые, астровые и бобовые. Многие из этих растений – сорняки, растущие на сельскохозяйственных угодьях и засоряющие продовольственные культуры.  ПА вызывают широкий спектр негативных эффектов. Они могут обладать острой токсичностью. В этой связи главным источником беспокойства является способность некоторых ПА повреждать ДНК клеток, что может провоцировать онкологические заболевания.

ПА не разрушаются в процессе термической обработки. Они обнаруживаются в травяных сборах, меде, ароматических травах и специях и других видах продовольственной продукции, таких как злаки и продукты на их основе.  Тем не менее, уровень их потребления людьми считается низким. Ввиду сложности вопроса и большого числа таких соединений общий риск для здоровья в полной мере еще не определен. Комитет Кодекса ФАО/ВОЗ по загрязняющим примесям в продуктах питания ведет разработку рекомендаций по предупреждению попадания содержащих ПА растений в продовольственную цепочку.

Что могу сделать я для снижения риска, связанного с природными токсинами?

Важно помнить, что природные токсины могут присутствовать в целом ряде культур и продуктах питания.  В нормальном сбалансированном здоровом рационе концентрация природных токсинов намного ниже порогов острого и хронического токсического действия. 
Для снижения риска для здоровья, связанного с присутствием природных токсинов в продуктах питания, рекомендуется: 

•             не думать, что все «природное» по определению безвредно;

•             выбрасывать поврежденные, мятые, изменившие цвет и, в частности, плесневые продукты питания;

•             выбрасывать продукты питания, которые на запах или вкус не являются свежими или имеют непривычный вкус;

•             употреблять в пищу только те грибы или дикие растения, которые точно не являются ядовитыми.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ в сотрудничестве с ФАО отвечает за оценку риска, который представляют природные токсины для человека в результате контаминации продуктов питания, и выработку рекомендаций по обеспечению необходимой защиты. 

Оценка риска в связи с присутствием природных токсинов в продуктах питания выполняется Комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) и используется правительствами стран и Комиссией Кодекс Алиментариус (нормативным межправительственным органом по пищевым стандартам) для определения предельных допустимых значений концентрации различных примесей в продуктах питания или выработки других рекомендаций по управлению рисками в интересах предотвращения или снижения контаминации. Стандарты Кодекса являются международным ориентиром для национальных производителей продовольствия и торговли продовольствием и призваны гарантировать потребителям во всем мире, что приобретаемые ими продукты питания соответствуют установленным стандартам безопасности и качества, где бы они ни были произведены. 

JECFA устанавливает предельно допустимые уровни потребления различных природных токсинов.
В состав JECFA или специальных научных экспертных групп ФАО/ВОЗ входят независимые международные эксперты, которые проводят научные обзоры всех опубликованных исследований и других данных по отдельным природным токсинам. По итогам этой работы по оценке риска для здоровья устанавливаются либо предельные допустимые уровни потребления или формулируются другие рекомендации для обозначения степени опасности для здоровья (например, пределы экспозиции). Выдвигаются рекомендации относительно управления рисками и мер по предотвращению и снижению контаминации, а также аналитических методов и мероприятий по мониторингу и контролю.
Во избежание нанесения ущерба здоровью людей содержание природных токсинов в продуктах питания должно быть максимально низким. Природные токсины не только являются источником риска для здоровья человека и животных, но и негативно воздействуют на ситуацию с продовольственной безопасностью и питанием, поскольку ограничивают доступ людей к здоровой пище. ВОЗ настоятельно рекомендует национальным органам власти вести мониторинг содержания наиболее значимых природных токсинов в продовольственной продукции, реализуемой на их рынке, и принимать меры для максимального его сокращения и обеспечивать соблюдение международных рекомендаций по предельно допустимым значениям, условиям хранения и законодательству.

Анализ вод

Вашему вниманию предлагаются две статьи, посвященные анализу вод
с использованием двух аналитических методов:

Анализ воды методом ионной хроматографии. Возможности метода и
технические решения компании корпорации Dionex, США.

Статья,
автор Рыбакова Е.В.

Ионная хроматография — позволяет определять неорганические и
органические анионы, катионы щелочных и щелочноземельных металлов,
катионы переходных металлов, амины и другие органические соединения
в ионной форме. Хотя для анализа воды используется множество
различных методов — ионная хроматография (ИХ) во всем мире является
приоритетным методом и обеспечивает многокомпонентное определение в
любых водах. Воды каждого типа имеют свои особенности и компоненты
могут существенно различаться по уровню концентраций — от долей
мкг/л до единиц г/л. Особенно важным является определение
загрязняющих воду компонентов, присутствие которых в воде
нежелательно или недопустимо. До появления ИХ не было эффективного
метода определения ионов с такой чувствительностью, селективностью,
воспроизводимостью и скоростью анализа. При этом анализ методом ИХ
в большинстве случаев не требует пробоподготовки: при необходимости
проба фильтруется и разбавляется. Анализ таких неорганических
анионов, как фторид, хлорид, нитрит, нитрат, сульфат и фосфат
методом ИХ многие годы является самым распространенным и рутинным
анализом во всем мире. Разработаны и успешно применяются
высокоэффективные колонки для определения хлорита, хлората,
прехлората и др. Высокоэффективные колонки Dionex позволяют
проводить одновременное определение катионов щелочных и
щелочноземельных металлов и алифатических и ароматических аминов на
одной колонке ИХ — прекрасно разработанный, высокоэффективный и
быстрый метод анализа для очень широкого ряда наиболее часто
определяемых аналитов в водах любого типа. Отсутствие сложной
пробоподготовки, высокая чувствительность определения, быстрота
анализа и большое разнообразие определяемых компонентов в воде
делают эту метод идеальным для аналитических лабораторий,
проводящих рутинный анализ воды любого состава — от высокочистой и
питьевой до стоков и выбросов предприятий и коммунальных
хозяйств.

Неорганические анионы

Анализ таких неорганических анионов, как фторид, хлорид, нитрит,
нитрат, сульфат и фосфат методом ионной хроматографии многие годы
является самым распространенным и рутинным анализом во всем
мире.

Кроме ионохроматографических колонок для определения основных
неорганических анионов разработаны и успешно применяются
высокоэффективные колонки для определения наряду со стандартными
анионами и оксианионов таких, как оксихалиды: хлорит, хлорат,
прехлорат и др.

Органические кислоты

Наряду с неорганическими анионами в водах различного типа могут
присутствовать и анионы органических кислот, например: ацетат,
формиат, пропионат, оксалат, цитрат и др. Для таких задач
используются высокоэффективные аналитические колонки большой
емкости.

Неорганические катионы

Высокочувствительное и высокоэффективное ионохроматографическое
определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов также
является рутинным методом анализа в мировой аналитической практике.
На рисунке приведена хроматограмма быстрого изократического
разделения катионов I и II групп.

Рис. Быстрое изократическое разделение катионов I и II групп на
колонке IonPac СS12А 3х150 мм, Dionex, США.

Амины

Создание высокоэффективных сорбентов для катионного анализа
позволяет проводить одновременное определение катионов щелочных и
щелочноземельных металлов и алифатических и ароматических аминов на
одной колонке.

Переходные металлы

Если перед аналитиком стоит задача определение только подвижной
формы переходных металлов или металлов в определенной степени
окисления — только ионная хроматография способна решить эту задачу.
Компания Dionex поставляет колонки для одноколоночной катионной
хроматографии для одновременного определения щелочных,
щелочноземельных металлов, а также ряда переходных металлов.
Альтернативный вариант определения переходных металлов — в виде
окрашенных комплексов с ПАР. В отличие от предыдущих примеров, где
детектирование аналитов происходит на кондуктометрическом
детекторе, высокочувствительное детектирование определяемых
компонентов происходит после пост-колоночной дериватизации на
адсорбционном детекторе.

Заключение

Ионная хроматография — прекрасно разработанный,
высокоэффективный и быстрый метод анализа для очень широкого ряда
наиболее часто определяемых аналитов в водах любого типа.
Отсутствие сложной пробоподготовки, высокая чувствительность
определения, быстрота анализа и большое разнообразие определяемых
компонентов в воде делают эту метод идеальным для аналитических
лабораторий, проводящих рутинный анализ воды любого состава -от
высокочистой до стоков и выбросов предприятий и коммунальных
хозяйств.

Общий органический углерод — показатель содержания органических
веществ в воде.

Статья,
автор Куцева Н.К., ЗАО «РОСА (печатается с сокращениями)

По мнению зарубежных специалистов, органический углерод является
наиболее надежным показателем суммарного содержания органических
веществ в воде. Этот показатель входит в группу интегральных
показателей качества воды, таких как перманганатная и бихроматная
окисляемость и БПК. При этом часто содержание органического
углерода составляет примерно 1/3 величины ХПК, хотя это справедливо
в основном для бытовых сточных вод и аналогичных им
производственных стоков. Для природной воды поверхностных
водоисточников Московского региона содержание органического
углерода примерно равно значению перманганатной окисляемости
(100-120%), а величина БПК 5 в 4-6 раз меньше содержания
органического углерода.

По литературным данным в незагрязненных природных водах
наименьшая концентрация растворенного органического углерода
составляет примерно 1 мг/л, наибольшая — порядка 20 мг/л. В воде,
богатой гумусовыми веществами, в частности, в болотной воде,
содержание органического углерода достигает сотен мг/л.

Особенно важно контролировать содержание органического углерода
в дистиллированной воде, используемой в электронике или в
фармацевтическом производстве.

До настоящего времени содержание органического углерода
нормируется только в воде, расфасованной в емкости СанПиН
2.1.4.1116-02. Для бутилированной воды 1 категории — 10 мг/л, для
воды высшей категории — 5 мг/л. В процессе водоподготовки для
дезинфекции питьевой воды обычно используют хлор или другие
хлорирующие агенты (дезинфектанты), которые взаимодействуют с
природными органическими веществами, присутствующими в воде, с
образованием токсичных продуктов реакции. Количество побочных
продуктов зависит в первую очередь от содержания в воде
органических веществ. Вероятно, по этой причине в один из вариантов
Проекта «Технического регламента о питьевой воде и питьевом
водоснабжении» включен показатель «Общий органический углерод»,
норматив для которого составляет 5 мг/л.

Различают:

• Общий органический углерод (ТОС) — массовая концентрация
  углерода, присутствующего в воде в виде органических соединений в
  растворенном и нерастворенном состоянии.




• Растворенный органический углерод (DOC) — массовая концентрация
  углерода, присутствующего в воде в виде органических соединений,
  проходящих при фильтрации через мембранный фильтр с диаметром пор
  0,45 мкм, включая цианаты и тиоцианаты.

Помимо простого измерения значения абсорбции при 254 нм, которое
является показателем содержания органических веществ в воде, методы
определения органического углерода предполагают предварительную
деструкцию органических веществ, присутствующих в воде.

Процедура определения общего органического углерода обычно
разделяется на три стадии:

1. Подкисление пробы и продувка для удаления неорганического
   углерода




2. Окисление оставшегося органического углерода до СО₂.
   При этом окисление может проводиться двумя основными
   способами:
   
   — термическое окисление — сжигание в токе кислородсодержащего
   газа;
   
   — УФ окисление или каталитическое химическое окисление
   персульфатом калия.




3. Детектирование образующегося СО₂.

Следует обратить внимание, что на практике приведенные
производителями ТОС анализаторов пределы определения получить
весьма сложно. Реально при использовании дополнительно очищенного
воздуха в качестве газа-окислителя предел определения составляет
примерно 0,5 мг/л. При работе с кислородом пределы определения
ниже.

В связи с этим особое внимание при определении органического
углерода рекомендуется обращать на процедуры предупредительного
контроля.

• контроль чистоты посуды: посуду высушивают при 120 °С.
  Допускается мытье кислотой и высушивание при более низкой
  температуре;




• подготовка фильтров при определении растворенного органического
  углерода: мембранные фильтры предварительно промывают 0,1 м соляной
  кислотой;




• качество дистиллированной воды: дистиллированную воду готовят
  без использования резиновых пробок, шлангов, используют
  УФ-облучение, двойную дистилляцию со смесью перманганата и
  бихромата калия;




• чистота газа-окислителя

При отборе проб следует руководствоваться следующими
правилами:

• Объем пробы — 50-100 мл. Пробы наливают доверху, используют
  стеклянную посуду.




• Анализ выполняют в течение суток или консервируют пробы
  о-фосфорной кислотой (0,1 мл на 100 мл пробы), соляной или серной
  кислотой до рН<2;




• Пробы хранят в холодильнике не более месяца.

Известно большое число международных стандартов по определению
органического углерода в воде (ASTM D 4839, 4779, 2579,4129; ISO
8245; EPA 415.1, 415.2, 415.3; Standard Method 5310A, 5310B, 5310C,
5310D). В настоящее время подготовлен проект ГОСТа на метод
определения общего и растворенного органического углерода, в
котором достаточно подробно описаны все необходимые процедуры и
который в ближайшее время будет утвержден ТК 343 «Качество
воды».

62. Что такое стойкие органические загрязнители (СОЗ)? | Актуальные вопросы и ответы на них

Стойкие органические загрязнители (СОЗы) — относятся к опасным химическим веществам, которые обладают высокой токсичностью, могут оставаться в окружающей среде в течение длительного времени, перемещаются на значительные расстояния и накапливаются в жировых тканях человека и животных. Даже в малых концентрациях СОЗы негативно влияют на репродуктивную функцию человека, создают реальную угрозу здоровью и жизни настоящих и будущих поколений. Именно поэтому одной из приоритетных для мирового сообщества задач является защита здоровья человека и окружающей среды от воздействия СОЗ.

В мае 2001г в Стокгольме рядом стран была подписана Крнвенция о стойких органических загрязнителях, которая вступила в действие 17 мая 2004г. Перечень СОЗ Стокгольмской конвенции состоит из 12 веществ, которые подразделяются на три группы. В первую группу входят 9 непригодных пестицидов, эти вещества (за исключением ДДТ) запрещены к производству и применению, однако до сих пор значительное количество их существует в старых складских запасах. Вторая группа СОЗ включает в себя один промышленный продукт — ПХБ (полихлорбифенилы). Производство этих веществ запрещено решением ООН, однако ПХБ до сих пор используются в технических устройствах, главным образом в силовых трансформаторах и конденсаторах.

В Беларуси по данным Минприроды в настоящее время имеется более полутора тысяч тонн ПХБ, которые очень устойчивы в природе, высокотоксичны и имеют большую способность к накоплению в организме. В состав третьей группы входят два вида СОЗ — диоксины и фураны. Эти химические вещества постоянно образуются во многих производственных процессах, в которых участвует хлор, например, в целлюлозно-бумажной промышленности или при высокотемпературных процессах (сжигание, металлургическое производство). Диоксины и фураны также высокотоксичны и воздействуют, в первую очередь, на иммунную и эндокринную систему человека.

Республика Беларусь официально присоединилась к Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях в феврале 2004 года в соответствии с Декретом Президента Республики Беларусь от 26 декабря 2003г. и в настоящее время разрабатывает Национальный план выполнения Республикой Беларусь положений Стокгольмской конвенции.

Natural Organic Matter — обзор

2.1 Введение

Природное органическое вещество (NOM) представляет собой сложную смесь органических соединений. Часть этого органического вещества имеет отрицательный заряд и может обладать широким разнообразием химического состава и размеров молекул (Thurman, 1985; Swietlik et al., 2004).

Сообщается, что все методы дезинфекции (хлор, озон, диоксид хлора, хлорамины и УФ-излучение) производят свой собственный набор побочных продуктов дезинфекции (DBP) и биореактивных соединений в питьевой воде (Richardson et al., 2007). Современные знания и опыт показывают, что гидрофобные высокомолекулярные (HMW) соединения NOM являются наиболее важными предшественниками образования DBP (Hua and Reckhow, 2007; Chen et al., 2008). Гидрофильные вещества также могут играть ключевую роль в образовании новых соединений во время дезинфекции, особенно в водах с низким содержанием гуминовых компонентов.

Более эффективное удаление NOM требует более глубоких знаний об органических веществах, присутствующих в неочищенной воде, и были разработаны новые методы определения характеристик этих органических соединений.В то же время были усовершенствованы существующие методы и приемы. Эти методы характеристики используются для изучения состава NOM до лечения и на различных этапах процесса лечения (Chen et al., 2007; Sarathy and Mohseni, 2007; Her et al., 2008a; Liu et al., 2008; Tercero Espinoza et al., 2009; Zhao et al., 2009; Liu et al., 2010). Разнообразие молекул, составляющих NOM, и относительно низкие концентрации NOM в воде часто затрудняют определение характеристик.Следовательно, существует значительная потребность в методах, которые могут либо точно охарактеризовать NOM в этих разбавленных растворах, либо изолированном или концентрированном NOM.

Номинальный объем неочищенной воды должен быть охарактеризован, чтобы понять его роль в очистке воды (Matilainen et al., 2011). В идеале, после определения различных компонентов и фракций NOM в источнике сырой воды, можно выбрать процессы обработки, которые устранят наиболее доминирующие фракции NOM. Тем не менее, NOM содержит буквально тысячи химических компонентов.Таким образом, нереально охарактеризовать NOM на основе отдельных компонентов, как обсуждалось во введении, но более практично идентифицировать группы химических веществ со схожими свойствами (Croue et al., 2000).

Альтернативный подход к характеристике NOM — изучение того, как он реагирует на образование ДАД и появление различных ДАД в питьевой воде (Culea et al., 2006; Kanokkantapong et al., 2006b; Chen et al., 2008; Cooper et al., 2008; Richardson et al., 2008; Blodau et al., 2009). Связывающий потенциал NOM с неорганическими и органическими микрозагрязнителями также может иметь отношение к очистке питьевой воды (Gjessing et al., 2007; Laborda et al., 2009; Park, 2009).

Различные технологические процессы удаляют различные фракции NOM во время очистки воды (Haarhoff et al., 2010). Следовательно, требуются более сложные методы характеристики (Matilainen et al., 2011). Несколько дополнительных методов могут предоставить окончательную структурную или функциональную информацию о NOM, и было обнаружено, что они хорошо коррелируют, что позволяет всестороннюю характеристику (Jaouadi et al., 2012; Penru et al., 2013). Эти аналитические методы также предоставляют лучшую информацию для проектирования и оптимизации процесса, чем обычные измерения растворенного органического углерода (DOC).

DOC, химическая потребность в кислороде (COD), UV ₂₅₄ , pH, мутность и цвет — общие параметры качества воды, которые оцениваются водоочистными сооружениями при их контроле качества. Оценка этих параметров не требует сложного оборудования, выполняется просто и быстро, а также может быть автоматизирована.Тем не менее, такие оценки не содержат информации о характеристиках NOM, таких как молярная масса (MM) или гидрофобность.

Традиционно гуминовые вещества подразделяются на три категории в зависимости от их растворимости: гуминовая кислота (HA), фульвокислота (FA) и гумин. Однако это оперативное подразделение; термины относятся не к отдельным соединениям, а к широкому кругу соединений аналогичного происхождения (Uyguner-Demirel and Bekbolet, 2011). NOM можно охарактеризовать с помощью анализа с помощью высокоэффективной эксклюзионной хроматографии (HPSEC), который определяет молекулярно-массовое распределение (MWD) NOM (Chow et al., 2008; Korshin et al., 2009), или методами фракционирования, в которых используются смолы для разделения смеси органических соединений NOM на гидрофильные и гидрофобные фракции (Sharp et al., 2006a, b). Хотя эти параметры предоставляют полезную информацию об изменении органических характеристик во время лечения и влиянии на образование ДАД, было высказано предположение, что их использование само по себе может быть неэффективным для прогнозирования образования ДАД (Sanly et al., 2007).

Гидрофильные фракции NOM состоят в основном из алифатического углерода и азотистых соединений, таких как карбоновые кислоты, углеводы и белки.Гидрофобный НОМ в основном состоит из гуминовых кислот и ЖК (гуминовых веществ) и богат ароматическим углеродом, фенольными структурами и сопряженными двойными связями (Swietlik et al., 2004). Гуминовые вещества обычно составляют более половины общего содержания органического углерода (ТОС) в воде (Thurman, 1985). Гуминовые вещества можно рассматривать как природные анионные полиэлектролиты с анионным зарядом при значениях pH выше 4. Другой способ определения гидрофобности — определение удельного значения УФ-поглощения (SUVA) (т.е.(абсорбция UV ₂₅₄ , деленная на концентрацию TOC). Высокое значение SUVA указывает на то, что органическое вещество в основном состоит из гидрофобного органического материала с высоким содержанием ММ. Низкое значение SUVA указывает на то, что вода содержит органические соединения, которые в основном гидрофильные, с низкой MM и плотностью заряда (Sharp et al., 2006a, b; Edzwald and Tobiason, 1999). Из-за своих разнообразных свойств разные фракции NOM по-разному реагируют на обработку путем коагуляции, потребности в коагулянте, реакционной способности хлора и озона и потенциала образования побочных продуктов дезинфекции (DBPFP) (Fabris et al., 2008; Sharp et al., 2006a, b; Арчер и Зингер, 2006).

Природные органические вещества — обзор

Характеристика NOM при обращении с отходами

Структурные изменения NOM в процессах обращения с отходами и их удаления являются критическим шагом для оценки эффективности этих методов обработки сточных вод. Ли и соавторы [68] применили FTIR 2DCOS для исследования изменений РОВ, подвергнутых анаэробному перевариванию. Результаты показали, что последовательный порядок изменений РОВ: белковые группы → структурные углеводы → карбоксильные группы полисахаридов.Изменения в составе РОВ при очистке сточных вод изучались также с помощью флуоресценции 2DCOS [69]. Наблюдаемый порядок изменения полос был 279 нм → 304 нм → 490 нм → 330 нм → 380 нм → 430 нм. В соответствии с назначением полос молекулярных соединений, присутствующих в РОВ, авторы установили последовательность уменьшения удаления и порядка изменения РОВ в соответствии с тирозиноподобными → триптофаноподобными → гуминоподобными → микробными гуминоподобными → фульвоподобными компонентами в процесс сточных вод.

FTIR 2DCOS сравнил вариации РОМ в необработанном иле, подвергнутом двум различным видам обработки: биодегерированию и анаэробному разложению [70].Обработка биологической сушкой вызвала снижение содержания органического углерода с соответствующим увеличением молекулярной массы и содержания ароматических веществ. Повышенный ароматический характер также вызвал увеличение интенсивности флуоресценции РОВ в матрицах ила. При обработке анаэробным сбраживанием осадок РОВ был более биостабильным, чем РОВ, подвергнутый обработке биологической сушкой, что подчеркивает эффективность обработки с более низкими характеристиками. Более того, асинхронная карта FTIR-2DCOS матриц ила от процесса биосушки показала, что фракция гетерополисахаридов была первой, представившей значительные структурные и композиционные изменения, за ней следовала белковоподобная фракция.

Озонирование — это обычная процедура разложения NOM в сточных водах, и EES обычно используется для оценки эффективности обработки озонированием. Однако большой размер данных спектральных наборов возбуждения и излучения затрудняет интерпретацию результатов. Комбинированный хемометрический подход с использованием параллельного факторного анализа, необходимого для уменьшения размерности данных, а затем 2DCOS позволили одновременно исследовать спектральные данные возбуждения и излучения [71].Результаты показали, что флуоресцентные белковые и фульвоподобные вещества в NOM предпочтительно разлагались раньше, чем другие гуминоподобные вещества. Преимущественное озонирование белковоподобных и фульвоподобных веществ было связано с окислением амидных и фенольных групп. FTIR 2DCOS показал, что озонирование в процессе доочистки бытовых сточных вод способно уменьшить ароматическую структуру РОВ, тем самым минимизируя его антиэстрогенную активность [72].

Механизм разложения РОВ при компостировании твердых бытовых отходов был изучен методами гомо- и гетеро 2DCOS ЯМР, FTIR и синхронной флуоресцентной спектроскопии [73].Результаты показали, что разложение РОВ происходит в следующем порядке: алифатические вещества → белковые соединения → целлюлоза → гемицеллюлоза и лигнин. Более того, исследование флуоресценции 2DCOS по удалению соединений азота в NOM из бытовых и промышленных сточных вод показало, что белковоподобная фракция удаляется и разлагается легче, чем другие органические фракции [74], что подтверждает результаты других исследований [71].

Флуоресценция 2DCOS эффективно описала несколько аспектов изменений РОВ от микробных продуктов, полученных в биореакторах с активированным илом периодического действия и работающих в условиях различной солености [75].Результаты показали противоположные последовательности флуоресцентных изменений между низкой и высокой соленостью. Спектральное изменение происходило в следующем порядке: гуминовая → триптофаноподобная → тирозиноподобная флуоресценция в биореакторах с 1% -ным солевым раствором. При высокой солености наблюдаемая последовательность была обращена в соответствии с тирозиноподобной → триптофаноподобной → гуминоподобной флуоресценцией. Результаты показали, что засоление влияет на продукцию ЭПС в межклеточных компонентах микробных организмов.

Графен и производные графеновые соединения способны устранять некоторые токсичные соединения, такие как вредные красители, антибиотики и небиоразлагаемые фенольные соединения.Поглощение компонента ЭПС на оксиде графена и восстановленном графене исследовали методами флуоресценции и ИК-Фурье спектроскопии при поддержке 2DCOS [76]. FTIR 2DCOS показал, что адсорбция белков и ароматических компонентов, связанных со структурой EPS, была выше для восстановленного графена и ниже для оксида графена. Что касается белковых структур в EPS, процесс адсорбции следует в следующем порядке: α-спираль → амид II → β-листовые структуры.

Как и РОВ из твердых бытовых отходов, знание механизма разложения РОВ при компостировании остатков биогаза необходимо для оптимизации условий всего процесса компостирования.Исследование с помощью 2DCOS FTIR-спектроскопии определило порядок разложения функциональных групп РОВ, в результате чего получилась последовательность: 2000–2300 см ^{— 1} (CC или CN) → 1288 см ^{— 1} (амид III) как первый шаг; на втором этапе порядок был 2935 см ^{— 1} (CH алифатические группы) → 1420 см ^{— 1} (карбоксильные группы) → 3100–3400 см ^{— 1} (гидроксильные группы) → 1660 см ^{— 1} ( ароматический CC) [77]. Эти данные свидетельствуют о том, что функциональные группы CC, CN и амидные группы III могут разлагаться раньше ароматических групп CC, которые характеризуются более высокой химической стабильностью.

Гомо и гетеро 2DCOS FTIR и спектроскопия ЯМР ¹³ C определили структурные характеристики гидрофобных фракций РОВ из мелких частиц городского воздуха, собранных в разные сезоны [78]. Результаты показали, что РОВ, выделенный из проб городских аэрозолей, состоял по крайней мере из двух классов соединений: один класс был богат как карбоксильными, так и гидроксильными функциональными группами с соответствующим алифатическим характером; второй класс содержал значительный компонент структур, производных от лигнина.

Синхронные спектры флуоресценции в сочетании с PCA и 2DCOS позволили определить характеристики РОВ, полученных из трех выщелачиваемых отходов с разным возрастом захоронения и в условиях различной гидрофобности и полярности [79]. Результаты показали, что основная масса РОВ состоит из тирозина, триптофана, фульвовых и гуминовых субфракций. Тирозиноподобное вещество, гуминоподобные вещества и фульвокоподобные вещества представили наиболее важные изменения в составе в ответ на изменение условий гидрофобности и полярности.

Биопленки — это организованные сообщества микроорганизмов, образующиеся во время компостирования NOM, встроенного в сложные смеси EPS. Развитие и рост биопленок повлияли на деградацию NOM во время обработки компостом. 2DHCOS FTIR — ¹³ C ЯМР-спектроскопический анализ позволил проследить тенденцию деградации NOM в биопленках в соответствии с последовательным порядком гетерополисахариды> целлюлоза> белки [80].

Состав, происхождение и динамическое развитие РОВ в водах, загрязненных сточными водами, существенно зависят от микробного образования.Флуоресцентная спектроскопия, поддерживаемая несколькими хемометрическими методами, включая 2DCOS, была применена для характеристики РОВ подземных вод, отобранных в течение двух последовательных лет [81]. В частности, флуоресцентная спектроскопия 2DCOS показала, что изменения состава и структуры фульвокислот и гуминовых кислот происходили быстрее, чем у белковоподобных веществ в первый год отбора проб. И наоборот, на второй год отбора проб последовательность была обратной. Результаты разумно зависели от увеличения всей микробной активности.

Biochar — это стабильный обогащенный углеродом продукт размером на , синтезированный путем пиролиза и карбонизации биомассы растительного и животного происхождения. Спектроскопия FTIR 2DCOS смогла описать механизмы образования биоугля в трех различных таксономически продуктах биомассы, полученных в диапазоне от 200 ° C до 650 ° C [82]. Результаты показали, что дефрагментация лигноцеллюлозы имела три основные реакции, состоящие из расщепления водородом сети, деметилирования и окисления, включая превращение свободных первичных гидроксильных групп в карбоксильные группы.

Состав и структура природного органического вещества с помощью передовых методов ядерного магнитного резонанса | Химические и биологические технологии в сельском хозяйстве

(PDF) Природное органическое вещество: определения и характеристики

Джейда Сенем Уйгунер, Мирай Бекболет и Джоанна Свитлик

Аббт-Браун, Г., Ланкес, У. и Фриммель, Ф.Х., «Структурная характеристика водных гуминовых веществ

: необходимость использования нескольких методов», Aquatic Science, 66, 151–170,

2004.

Айкен, Г.Р., Макнайт, DM, and Wershaw, RL (Eds.) Humic Substances in Soil, Sediment

and Water, Wiley, New York, 1985.

Allpike, BP, Heitz, A., Joll, CA, Kagi, RI, Abbt-Braun , G., Frimmel, FH, Brinkmann,

T., Her, N. и Amy, G., «Эксклюзионная хроматография для характеристики удаления DOC при очистке питьевой воды

», Наука об окружающей среде и технологии, 39 (7) , 2334-2342,

2005.

Barrett, S.E., Krasner, S.W. и Эми, Г.Л. (ред.) Природные органические вещества и дезинфекция

Побочные продукты: характеристика и контроль в питьевой воде, ACS Symposium Series

761, Вашингтон, 2000.

Баттин, Т.Дж., «Растворенное органическое вещество и его оптические свойства. свойства в притоке черной воды

верховья реки Ориноко, Венесуэла », Organic Geochemistry, 28, 561–569, 1998.

Bloom, PR и Leenheer, JA,« Колебательные, электронные и высокоэнергетические спектроскопические методы

для определения характеристик гуминовые вещества », В гуминовых веществах II, ред.M.H.B.

Хейс, П. Маккарти, Р.Л. Малкольм и Р.С. Swift, стр. 409-446. John Wiley and Sons,

New York, 1989.

Brinkmann, T., Horsch, P., Sartorius, D. и Frimmel, FH, «Фотообразование органических кислот с низким молекулярным весом

из растворенных в коричневой воде органических кислот. материя »,

Environmental Science and Technology, 37 (18), 4190-4198, 2003.

Buffle, J., Deladoey, P., Zumstein, J. и Haerdi, W.,« Анализ и определение характеристик

природные органические вещества в пресных водах I.Изучение аналитических методов », Schweiz Z.

Hydrol. 44 (2), 325-362, 1982.

Баффл, Дж., Природное органическое вещество и взаимодействие металлов с органическими веществами в водных системах, с. 165–

199. В Х. Сигеле (ред.), Ионы металлов в биологических системах, Vol. 18. Марсель Деккер, Инк.,

Нью-Йорк, Нью-Йорк, стр. 165–221, 1984.

Баффл, Дж., Реакции комплексообразования в водных системах: аналитический подход, Эллис

Хорвуд, Чичестер, с. 692, 1988 г.

Чен, Дж., Гу, Б., ЛеБёф, Пан Х. и Дай, С. «Спектроскопическая характеристика структурных и функциональных свойств

фракций природного органического вещества», Chemosphere, 48,

59-68 , 2002.

Чен, Й., Сенези, Н. и Шнитцер, М., «Информация, предоставленная о гуминовых веществах по соотношениям E4 / E6

», Американский журнал Общества почвоведения, 41, 352, 1977.

Chin , Ю.П., Эйкен, Г. и Лафлин, Э.О., «Молекулярная масса, полидисперсность и спектроскопические свойства

водных гуминовых веществ», Наука об окружающей среде и

Technology, 28, 1853-1858, 1994.

Чоудри, Г.Г., «Гуминовые вещества: фотофизические, фотохимические и характеристики свободных радикалов

», Environmental Chemistry, 4, 261-295, 1981.

Coble, PG, «Характеристика морских и наземных РОВ в морской воде с использованием возбуждения-

, эмиссионная матричная спектроскопия

», Marine Chemistry, 51, 325-346, 1996.

Cook, RL,« Связывание ЯМР с NOM », Аналитическая и биоаналитическая химия, 378,

1484-1503, 2004.

Кру, Дж. П., Дебру, Дж. Ф., Эми, Г. Л., Эйкен, Г. Р. а также. Линхеер, Дж. А., Natural Organic

Matter: структурные характеристики и реактивные свойства, образование и контроль

Что такое органическое вещество?

Крупный план водно-болотного угодья с множеством источников растворенного органического вещества (РОВ)

Растворенное органическое вещество (РОВ) встречается во всех водоемах, как морских, так и пресноводных. Это гетерогенная смесь, полученная в основном из продуктов разложения растительного материала, бактерий и водорослей.Характер водного РОВ варьируется в зависимости от материала-предшественника, который в широком смысле можно разделить на две категории: аллохтонный, который происходит на суше, и автохтонный, что означает, что он происходит из водной экосистемы.

Количество и состав

РОВ важны, потому что это один из наиболее значительных источников биодоступного органического углерода в водных экосистемах. Это сложное растворимое органическое соединение, которое различается по своей реакционной способности и экологической роли и играет решающую роль в переносе питательных веществ и динамике водной пищевой сети.Благодаря взаимодействию со светом, РОВ может оказывать значительное влияние на биологическую активность в водных системах, поскольку он уменьшает свет, проникая в толщу воды, что защищает организмы от вредного излучения. Напротив, с точки зрения питьевой воды РОВ считается элементом, вызывающим озабоченность, поскольку часть этого материала вступает в реакцию во время дезинфекции с образованием побочных продуктов, которые в высоких концентрациях могут отрицательно повлиять на здоровье человека.

Химический состав РОВ определяется его источником (например,грамм. растения, почва, водоросли, сточные воды) и обработка окружающей среды (например, биоразложение и фотодеградация). Оптические свойства, такие как поглощение и флуоресценция, используются для понимания состава РОВ — эти методы относительно быстрые и недорогие и позволяют всесторонне отслеживать динамику РОВ в водоразделах.

Выявление изменений в составе РОВ имеет большое значение, потому что это даст представление о стойкости, судьбе и реакционной способности РОВ (например, биодоступности, склонности к образованию побочных продуктов дезинфекции, метилированию ртути) в водных экосистемах.

Органические вещества: что это такое и почему это так важно

Следите за временем года, хорошо учитывайте природу и условия почвы, и только тогда малейший труд принесет наилучший успех. Положитесь на собственную идею, а не на приказы природы, тогда все усилия будут тщетными.

—JIA SI XIE, 6 ВЕК, КИТАЙ

Как мы обсудим в конце этой главы, органическое вещество оказывает подавляющее влияние почти на все свойства почвы, хотя обычно присутствует в относительно небольших количествах.Типичная сельскохозяйственная почва содержит от 1% до 6% органических веществ. Он состоит из трех совершенно разных частей — живых организмов, свежих остатков и хорошо разложившихся остатков. Эти три части органического вещества почвы были описаны как живых , мертвых и очень мертвых. Эта трехсторонняя классификация может показаться простой и ненаучной, но она очень полезна.

Рисунок 2.1. Нематода питается грибком — частью живой системы сдержек и противовесов. Фото Гарольда Дженсена.

Живая часть органического вещества почвы включает широкий спектр микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы, грибы, простейшие и водоросли. Сюда входят даже корни растений и насекомые, дождевые черви и более крупные животные, такие как кроты, сурки и кролики, которые проводят часть своего времени в почве. Живая часть составляет около 15% всего органического вещества почвы. Микроорганизмы, дождевые черви и насекомые питаются растительными остатками и навозом для получения энергии и питания, при этом они смешивают органические вещества с минеральной почвой.Кроме того, они перерабатывают питательные вещества для растений. Липкие вещества на коже дождевых червей и другие вещества, вырабатываемые грибами, помогают связывать частицы вместе. Это помогает стабилизировать почвенные агрегаты, комки частиц, которые составляют хорошую структуру почвы. Такие организмы, как дождевые черви и некоторые грибы, также помогают стабилизировать структуру почвы (например, создавая каналы, позволяющие воде проникать) и, таким образом, улучшают состояние воды в почве и ее аэрацию. Корни растений также существенно взаимодействуют с различными микроорганизмами и животными, живущими в почве.Еще одним важным аспектом почвенных организмов является то, что они находятся в постоянной борьбе друг с другом (рисунок 2.1). Дальнейшее обсуждение взаимодействия между почвенными организмами и корнями, а также между различными почвенными организмами приведено в главе 4.

Множество микроорганизмов, дождевых червей и насекомых получают энергию и питательные вещества, расщепляя органические остатки в почве. В то же время большая часть энергии, хранящейся в остатках, используется организмами для создания новых химических веществ, а также новых клеток.Каким образом энергия сохраняется в органических остатках? Зеленые растения используют энергию солнечного света для соединения атомов углерода в более крупные молекулы. Этот процесс, известный как фотосинтез , используется растениями для хранения энергии для дыхания и роста.

Рисунок 2.2. Частично разложившиеся свежие остатки удаляют из почвы. Фрагменты стеблей, корней и гиф грибов легко используются почвенными организмами.

Свежие остатки или «мертвые» органические вещества состоят из недавно погибших микроорганизмов, насекомых, дождевых червей, старых корней растений, пожнивных остатков и недавно добавленных удобрений.В некоторых случаях достаточно просто взглянуть на них, чтобы определить происхождение свежих остатков (рис. 2.2). Эта часть органического вещества почвы является активной или легко разлагаемой фракцией. Эта активная фракция органического вещества почвы является основным источником пищи для различных организмов — микроорганизмов, насекомых и дождевых червей, живущих в почве. Поскольку органические материалы разлагаются «живыми», они выделяют многие питательные вещества, необходимые растениям. Органические химические соединения, образующиеся при разложении свежих остатков, также помогают связывать частицы почвы и придают почве хорошую структуру.

Органические молекулы, непосредственно высвобождаемые из клеток из свежих остатков, таких как белки, аминокислоты, сахара и крахмалы, также считаются частью этого свежего органического вещества. Эти молекулы обычно недолго хранятся в почве, потому что многие микроорганизмы используют их в качестве пищи.

Хорошо разложившийся органический материал в почве, «очень мертвый», называется гумус . Некоторые используют термин гумус для описания всего органического вещества почвы; некоторые используют его, чтобы описать только ту часть, которую нельзя увидеть без микроскопа.Мы будем использовать этот термин для обозначения только хорошо разложившейся части органического вещества почвы. Поскольку он настолько устойчив и сложен, средний возраст гумуса в почвах обычно превышает 1000 лет. Уже хорошо разложившийся перегной не является пищей для организмов, но его очень маленький размер и химические свойства делают его важной частью почвы. Гумус удерживает некоторые важные питательные вещества, сохраняя их для медленного высвобождения для растений. Гумус также может окружать некоторые потенциально вредные химические вещества и предотвращать их нанесение вреда растениям.Хорошее количество почвенного гумуса может уменьшить проблемы дренажа и уплотнения, которые возникают в глинистых почвах, и улучшить удержание воды в песчаных почвах за счет усиления агрегации, которая снижает плотность почвы, а также удерживания и высвобождения воды.

Другой тип органического вещества, который в последнее время привлекает большое внимание, обычно называют углеродом , черным, , . Почти все почвы содержат небольшие кусочки древесного угля, образовавшиеся в результате прошлых пожаров, природного или человеческого происхождения.Некоторые из них, например, черноземы Саскачевана, Канада, могут содержать относительно высокие количества полукокса. Однако интерес к древесному углю в почвах возник в основном благодаря изучению почв, называемых темными землями ( terra preta de indio ), которые находятся на участках давно заселенных деревень в регионе Амазонки в Южной Америке, которые были обезлюдены во время колониальная эпоха. Эти темные земли содержат 10–20% черного углерода в поверхностном основании почвы, что придает им гораздо более темный цвет, чем окружающие почвы.Древесный уголь для почвы стал результатом столетий приготовления пищи на кострах и сжигания растительных остатков и других органических материалов в полевых условиях. То, как произошло горение — медленное горение, возможно, из-за влажных условий, характерных для Амазонки, — дает много обугленного материала, а не столько золы, как при более полном сгорании при более высоких температурах. Эти почвы интенсивно использовались в прошлом, но были заброшены на протяжении веков. Тем не менее, они намного более плодородны, чем окружающие почвы — отчасти из-за большого количества питательных веществ в остатках животных и растений — и дают лучшие урожаи, чем окружающие почвы, типичные для тропических лесов.Отчасти это более высокое плодородие — способность снабжать растения питательными веществами с очень низкими потерями при вымывании — объясняется большим количеством черного углерода и высокой биологической активностью в почвах. Древесный уголь является очень стабильной формой углерода и, по-видимому, помогает поддерживать относительно высокую емкость катионного обмена, а также биологическую активность. Люди начинают экспериментировать с добавлением большого количества древесного угля в почву, но мы предлагаем дождаться результатов экспериментов, прежде чем вкладывать большие средства в эту практику.Количество, необходимое для существенного изменения почвы, очевидно, огромно — много тонн на акр — и может ограничить полезность этой практики небольшими участками земли.

Обычное разложение органических веществ, происходящее в почве, — это процесс, похожий на сжигание дров в печи. Когда горящая древесина достигает определенной температуры, углерод в древесине соединяется с кислородом воздуха и образует углекислый газ. Когда это происходит, энергия, запасенная в углеродсодержащих химикатах в древесине, выделяется в виде тепла в процессе, называемом окислением.Биологический мир, включая людей, животных и микроорганизмы, также использует энергию внутри углеродсодержащих молекул. Этот процесс преобразования сахаров, крахмала и других соединений в форму энергии, которую можно использовать напрямую, также является типом окисления. Обычно мы называем это дыханием. Используется кислород, а в процессе выделяется углекислый газ и тепло.

Углерод почвы иногда используется как синоним органического вещества. Поскольку углерод является основным строительным блоком всех органических молекул, его количество в почве сильно зависит от общего количества всего органического вещества — живых организмов плюс свежие остатки плюс хорошо разложившиеся остатки.Когда люди говорят о почвенном углероде, а не об органическом веществе, они обычно имеют в виду органический углерод. Количество органического вещества в почвах примерно в два раза превышает уровень органического углерода. Однако во многих почвах ледниковых и полузасушливых районов обычным явлением является наличие в почвах другой формы углерода — известняка, либо в виде круглых конкреций, либо равномерно распределенных по почве. Известь — это карбонат кальция, содержащий кальций, углерод и кислород. Это неорганическая форма углерода .Даже во влажном климате, когда известняк находится очень близко к поверхности, некоторые из них могут присутствовать в почве.

BIOCHAR КАК ПОПРАВКА ПОЧВЫ
Считается, что необычно продуктивные «темные земли» бразильского региона Амазонки образовались и стабилизировались за счет внесения огромного количества древесного угля за годы оккупации и использования. Черный углерод, образующийся в результате лесных пожаров, а также в результате деятельности человека и обнаруженный во многих почвах по всему миру, является результатом сжигания биомассы при температуре от 700 до 900 ° F в условиях низкого содержания кислорода.Это неполное сгорание приводит к тому, что около половины или более углерода в исходном материале остается в виде полукокса. Обугленный, также содержащий золу, имеет тенденцию иметь большое количество отрицательного заряда (емкость катионного обмена), оказывает известкование на почву, сохраняет некоторые питательные вещества из древесины или других остатков, которые были сожжены, стимулирует популяции микроорганизмов и очень стабилен в почвы. Хотя сообщалось о многократном увеличении урожайности после применения биоугля — вероятно, в результате увеличения доступности питательных веществ или повышения pH — иногда урожайность страдает.Бобовые особенно хорошо сочетаются с добавками биоугля, в то время как травы часто испытывают дефицит азота, что указывает на то, что азот может быть дефицитным в течение периода после внесения. Примечание: влияние biochar на повышение pH почвы и немедленное увеличение содержания кальция, калия, магния и т. Д., Вероятно, является результатом золы, а не самого черного углерода. Эти эффекты также могут быть получены при использовании более полностью обгоревшего материала, который содержит больше золы и мало сажи.

Предыдущие источники
Далее Почему органические вещества почвы так важны

Состав и структура природного органического вещества с помощью передовых методов ядерного магнитного резонанса