Высокомолекулярное гумусовое вещество

Cтраница 1

Высокомолекулярные гумусовые вещества II группы, удаляемые обычно с помощью коагулянтов, в нейтральных и слабокислых водах находятся в молекулярно-растворенном виде. Такая форма этих соединений позволяет использовать методы очистки, наиболее характерные для веществ III группы, - адсорбцию активированными углями. Повышение рН среды способствует их диссоциации, что делает возможным применение способов, рекомендуемых для примесей четвертой группы, в частности использование ионообменных смол. При этом варьируются методы и условия извлечения соединений в зависимости от особенностей структуры, полярности, формы и степени ассоциации молекул, слагающих примеси той или иной разновидности. [1]

Исследование процесса обесцвечивания воды, окрашенной высокомолекулярными гумусовыми веществами, под действием хлора показало, что протекание его обусловлено окислением содержащихся в составе этих веществ фенольных гидроксилов с образованием карбонильных соединений. Этим объясняется и улучшение коагулирования при перехлорировании воды, ибо замена более гидратированных гидроксильных групп менее гидратирован-ными карбонильными снижает защитные свойства гумуса по отношению к гидрофобным коллоидам, что способствует ускорению их коагуляции и осаждения. [2]

Исследование процесса обесцвечивания воды, окрашенной высокомолекулярными гумусовыми веществами, под действием хлора показало, что протекание его обусловлено окислением содержащихся в составе этих веществ фенольных гидроксилов с образованием карбонильных соединений. Этим объясняется и улучшение коагулирования при перехлорировании воды, так как замена более гидратированных гидроксильных групп менее гидратированными карбонильными снижает защитные свойства гумуса по отношению к гидрофобным коллоидам, что способствует ускорению их коагуляции и осаждения. [3]

Коллоидная форма миграции наиболее характерна для природных вод зоны гипергенеза, богатых высокомолекулярными гумусовыми веществами. Однако часть окрашенных органических соединений - фульвокислоты и некоторые формы гуминовых кислот - могут быть в состоянии истинных растворов. [4]

Вторая группа примесей объединяет гидрофильные и гидрофобные минеральные и органо-минеральные коллоидные частицы почв и грунтов, недиссоциированные и нерастворимые формы высокомолекулярных гумусовых веществ и детергенты. Кинетическая устойчивость гидрофобных примесей характеризуется соотношением сил гравитационного поля и броуновского движения; агрегативная устойчивость их обусловлена электростатическим состоянием межфазной поверхности и образованием при этом диффузных слоев или созданием на поверхности частиц стабилизирующих слоев. К этой группе относятся также вирусы и другие микроорганизмы, близкие по размерам к коллоидным частицам. [5]

Схема окисления гуминовых веществ озоном. [6]

Химизм процесса озонирования окрашенных примесей заключается в том, что при взаимодействии гумусовых кислот с озоном происходит окисление всех боковых цепочек и метоксильных групп до СО2 и карбоксильных групп, а фенольных гидроксилов-до хинонов. Молекулы высокомолекулярных гумусовых веществ разрываются по месту мостиков с образованием более простых и менее окрашенных соединений. При озонировании образуются до 20 - 40 % СО2 и ничтожное количество щавелевой, уксусной и муравьиной кислот. Поэтому при озонировании происходят значительное обесцвечивание воды и малое снижение окисляемости. Оставшиеся в воде после озонирования креновые и субкреновые кислоты по своему физиологическому действию не вредны для живых организмов, как и исходные гумусовые кислоты. [7]

Химизм процесса озонирования окрашенных примесей заключается-в том, что при взаимодействии гумусовых кислот с озоном происходит окисление всех боковых цепочек и метоксильных групп до двуокиси углерода и карбоксильных групп, а фенольных гидроксилов-до хинонов. Молекулы высокомолекулярных гумусовых веществ разрываются по месту мостиков с образованием более простых и менее окрашенных соединений. При озонировании образуется до 20 - 40 % двуокиси углерода и ничтожные количества щавелевой, уксусной и муравьиной кислот. Гуминовые кислоты при озонировании превращаются в апокреновые, апокреновые - в крено-вые, креновые - в малоокрашенные кислоты. [8]

Поверхностные воды очень часто окрашены в желтовато-коричневые тона. Этот цвет обусловлен в основном высокомолекулярными гумусовыми веществами, которые вымываются из окружающих почв, поступают из торфяных болот и образуются вследствие развития растительности в водоемах и водотоках. [9]

Поверхностные воды суши ( реки, озера), наоборот, абсорбируют световые лучи больше всего в этих областях спектра [27], так как окрашены в желтовато-коричневые тона. Такой цвет их обусловлен в основном высокомолекулярными гумусовыми веществами, вымываемыми из окружающих почв, поступающими из торфяных болот и образующимися при развитии растительности в водоемах и водотоках; интенсивность цвета и его спектральная характеристика зависят от концентрации и состава водного гумуса. [10]

Растворимость солей, присутствующих в природных водах. [11]

Кроме перечисленных растворимых примесей в природных водах содержатся во взвешенном состоянии нерастворимые вещества - от грубодисперсных суспензий до коллоидно растворенных соединений. Они представлены частицами песка, лесса, илистых веществ и карбонатных пород, водных окислов алюминия, железа, марганца, а также высокомолекулярных гумусовых веществ. [12]

Наличие такого сплошного спектра характерно для веществ, являющихся сополимерами, когда в процессе образования макромолекулы возникает несколько изолированных хромофорных систем. Можно предположить, что они представляют собой многоядерные ароматические группировки, фенольная природа которых подтверждается возрастанием в видимой области интенсивности окраски водных гуматов в щелочной среде. Одновременно с изменением цветности днепровской воды в результате подкисления или подщелачивания происходит также изменение спектральной характеристики окрашивающих ее примесей. Это связано с увеличением или подавлением диссоциации функциональных групп высокомолекулярных гумусовых веществ при различных рН среды. Шевченко [30] приводит данные о резком скачке цветности в области рН 3 - 5, что, по-видимому, объясняется образованием молекул недиссоциированной гуминовой кислоты или их ассоциатов при подкислении воды. [13]

В образовании гумусовых веществ ведущую роль играют почвенные микроорганизмы. Под влиянием их исходные растительные и животные остатки распадаются на более простые индивидуальные химические соединения. Некоторые из этих соединений, например ароматические типа полифенолов и хинонов, возникающие при разложении дубильных веществ и лигнина, наряду с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов и распада белковых веществ микробной плазмы ( полипептидами и аминокислотами) служат компонентами для образования гумусовых веществ. Синтез первичных частиц гумусовых веществ за счет конденсации продуктов разложения растительных остатков ( ароматических соединений типа полифенолов) и продуктов микробного синтеза ( полиуроновых кислот, а также полипептидов и аминокислот, образующихся при разложении белков микробной плазмы) протекает в условиях биокатализа, осуществляемого окислительными ферментами типа фенолоксидаз, выделяемых микроорганизмами. Таким образом, как процессы разложения исходных растительных остатков и рееинтеза микробной плазмы, так и процессы синтеза специфических высокомолекулярных гумусовых веществ осуществляются при прямом участии микроорганизмов. В дальнейшем формировании новообразованных гумусовых веществ наряду с деятельностью микроорганизмов большую роль играют физико-химические процессы, которые влияют на степень роста и конденсации частиц вновь образовавшихся гумусовых веществ. [14]

В образовании гумусовых веществ ведущую роль играют почвенные микроорганизмы. Под влиянием их исходные растительные и животные остатки распадаются на более простые химические соединения. Некоторые из этих соединений, например ароматические типа полифенолов, возникающие при разложении дубильных веществ и лигнина, наряду с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов и распада белковых веществ микробной плазмы ( полипептидами и аминокислотами) служат компонентами для образования гумусовых веществ. Синтез первичных частиц гумусовых веществ за счет конденсации продуктов разложения растительных остатков ( ароматических соединений типа полифенолов) и продуктов микробного синтеза ( полиуроно-вых кислот, а также полипептидов и аминокислот, образующихся при разложении белков микробной плазмы) протекает в условиях биокатализа, осуществляемого окислительными ферментами типа фенолоксидаз, выделяемых микроорганизмами. Таким образом, как процессы разложения исходных растительных остатков и ресинтеза микробной плазмы, так и процессы синтеза специфических высокомолекулярных гумусовых веществ осуществляются при прямом участии микроорганизмов. В дальнейшем формировании новообразованных гумусовых веществ наряду с деятельностью микроорганизмов большую роль играют физико-химические процессы, которые влияют на степень роста и конденсации частиц вновь образовавшихся гумусовых веществ. [15]

Страницы: 1 2