Supramolecular Formations of Humic Substance Molecules and Their Fractal Organization

G. N. Fedotov; Федотов Г. Н.; E. V. Shein; Шеин Е. В.; D. A. Ushkova; Ушкова Д. А.; O. A. Salimgareeva; Салимгареева О. А.; I. V. Gorepekin; Горепекин И. В.; D. I. Potapov; Потапов Д. И.

doi:10.31857/S0032180X22601608

Надмолекулярные образования из молекул гуминовых веществ и их фрактальная организация

Авторы: Федотов Г.Н.¹, Шеин Е.В.¹, Ушкова Д.А.¹, Салимгареева О.А.¹, Горепекин И.В.¹, Потапов Д.И.¹
Учреждения:
1. Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
Выпуск: № 8 (2023)
Страницы: 903-910
Раздел: ХИМИЯ ПОЧВ
URL: https://bakhtiniada.ru/0032-180X/article/view/138147
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22601608
EDN: https://elibrary.ru/OIAGUS
ID: 138147

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

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

Ключевые слова

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

Список литературы

Виноградова О.И. Особенности гидродинамического и равновесного взаимодействия гидрофобных поверхностей. Дис. … докт. физ.-мат. наук. М., 2000. 175 с.
Глебова Г.И. Определение размера и формы частиц гумусовых кислот с помощью электронной микроскопии // Почвоведение. 1972. № 7. С. 115–117.
Евдокимов И.П., Лосев А.П. Природные нанообъекты в нефтегазовых средах М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008. 104 с.
Лактионов Н.И., Рыбакова Ю.А., Сысоев Л.А., Чаплыгин В.И. Особенности строения гидрозолей гуминовых кислот и гуматов натрия // Почвоведение. 1992. № 7. С. 129–133.
Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения. М.: ГЕОС, 2009. 186 с.
Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.
Орлов Д.С., Глебова Г.И. Электронномикроскопические исследования гумусовых кислот // Агрохимия. 1972. № 7. С. 131–136.
Потапов Д.И., Шваров А.П., Горепекин И.В., Салимгареева О.А., Федотов Г.Н. Влияние пробоподготовки почвенных образцов на их теплогидрофизические свойства и аллелотоксичность // Почвоведение. 2022. № 3. С. 315–325.
Савченко Е.Г. Воздействие высушивания и нагревания почв на подвижность питательных веществ // Почвоведение. 2004. № 3. С. 322–331.
Тюлин А.Ф. Органно-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 52 с.
Федотов Г.Н., Добровольский Г.В. Возможные пути формирования нано- и микроструктур в гумусовых веществах почвенных гелей // Почвоведение. 2012. № 8. С. 908–920.
Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Иванов В.К., Куклин А.И., Пахомов Е.И., Исламов А.Х., Початкова Т.Н. Фрактальные коллоидные структуры в почвах различной зональности // Докл. АН РФ. 2005. Т. 405. № 3. С. 351–354.
Ширшова Л.Т. Полидисперсность гумусовых веществ почв. М.: Наука, 1991. 85 с.
Шоба С.А., Шеин Е.В., Ушкова Д.А., Грачева Т.А., Салимгареева О.А., Федотов Г.Н. Физико-химические аспекты водоустойчивости почв // Доклады РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 508. № 1. С. 139–143.
Fasurova N., Cechlovska H., Kucerik J. A comparative study of South Moravian lignite and standard IHSS humic acids' optical and colloidal properties // Petroleum and Coal. 2006. V. 48. № 2. P. 24–32.
Langford C.H., Melton J.R. When should humic substances be treated as dynamic combinatorial systems // Humic Substances: Molecular Details and Applications in Land and Water Conservation N.Y.: Taylor & Francis, 2005. P. 65–78.
Malekani K., Rice J.A., Lin J.S. Fractal character of humin and its components // Fractals. 1997. V. 5. P. 83–100.
Mandelbrot B.B. The fractal geometry of nature. N.Y.: W.H. Freeman & Co, 2000. 468 p.
Osterberg R., Mortensen K. Fractal dimension of humic acids. A small angle neutron scattering study // European Biophysics J. 1992. V. 21. № 3. P. 163–167.
Reid P.M., Wilkinson A.E., Tipping E., Jones M.N. Aggregation of humic substances in aqueous media as determined by light-scattering methods // Eur. J. Soil Sci. 1991. V. 42. № 2. P. 259–270.
Rice J.A., Lin J.S. Fractal nature of humic materials // Environ. Sci. Technol. 1993. V. 27. P. 413–414.
Rice J.A., Tombacz E., Malekani K. Applications of light and X-ray scattering to characterize the fractal properties of soil organic matter // Geoderma. 1999. V. 88. № 3–4. P. 251–264.
Senesi N., Rizzi F.R., Dellino P., Acquafredda P. Fractal dimension of humic acids in aqueous suspension as a function of pH and time // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. V. 60. № 6. P. 1613–1678.
Senesi N., Rizzi F.R., Dellino P., Acquafredda P. Fractal humic acids in aqueous suspensions at various concentrations, ionic strengths, and pH values. Colloids and Surfaces A. // Physicochem. Engineer. Aspects. 1997. V. 127. № 1–3. P. 57–68.
Sutton R., Sposito G. Molecular structure in soil humic substances: the new view // Environ. Sci. Technol. 2005. V. 39. № 23. P. 9009–9015.
Wilkinson K.J., Senesi N. Senesi N., Wilkinson K.J. Biophysical chemistry of fractal structures and processes in environmental systems. England: John Wiley & Sons, 2008. 323 p.
Zavarzina A.G., Danchenko N.N., Demin V.V., Artemyeva Z.S., Kogut B.M. Humic substances: hypotheses and reality (a review) // Eurasian Soil Science. 2021. V. 54. № 12. P. 1826–1854.