УДК 631. 417

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ¹³С И ³¹Р-ЯМР-СПЕКТРОСКОПИИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА КОНКРЕЦИОННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

И.В.Ковалев, Н.О.Ковалева

Московский государственный университет, natalia_kovaleva@mail.ru

Использование метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) формирует новый взгляд на природу почвенного гумуса, открывает новые возможности в идентификации органических соединений в почвах и почвенных новообразованиях, позволяет получить количественные данные о структурных фрагментах гумусовых кислот, природе взаимодействий органического вещества с поверхностями оксидов и гидроксидов металлов, подтвердить или опровергнуть высказанные ранее гипотезы происхождения гумусовых веществ.

Препараты гумусовых кислот для ЯМР-спектроскопии были выделены из гумусовых горизонтов автоморфных и гидроморфных серых лесных почв и ортштейнов трехкратной экстракцией 0,1М NaOH/0,4 М NaF. Спектры ¹³С и ³¹Р-ЯМР регистрировались на импульсном ЯМР-спектрометре Brucker AM500 с частотой 25,18 МГц для ¹³С и 202,46 МГц для ³¹Р. Относительное содержание отдельных форм соединений оценивалось интегрированием интенсивности полученных на спектрах сигналов.

Результаты ¹³С-ЯМР спектроскопии впервые позволили оценить молекулярную структуру гуминовых кислот (ГК) ортштейнов, обнаружив их резкое отличие от молекул гумусовых кислот почв: в 2 раза большую ароматичность (40-50 %), отсутствие углерода алкильных, метоксильных и спиртовых групп (0-106 ppm). Доля ароматического углерода, судя по площади пиков при 56 и 147 ppm, зависит от содержания в конкрециях лигнина и степени деструкции его молекул. Регистрируя при 160 - 200 ppm значительное галло карбоксильных групп, метод позволил объяснить установленное предыдущими исследователями преобладание в ортштейнах фульвокислот. Полученные ¹³С-ЯМР спектры обнаружили разрушительную трансформацию молекул ГК при осушении: на 10% уменьшается доля ароматичности ГК при одновременном нарастании объема периферической части молекул.

³¹Р-ЯМР спектры дают информацию о сложном генезисе конкреций: регистрируют существование фосфор-металл-гумусовых комплексов (доля минерального ортофосфата - 74 %), наличие фосфорсодержащих соединений микробного происхождения (тейхоевых кислот, фосфонатов, диэфиров).