Проведен сравнительный анализ фрагментного состава гуминовых кислот, выделенных из твердых каустобиолитов разного генезиса и почвы. Установлено влияние на состав гуминовых кислот условий механохимической обработки. Показано, что в результате механохимической обработки происходит снижение молекулярной массы гуминовых кислот - для всех видов каустобиолитов в разной степени и повышение содержания в их структуре ароматических фрагментов и степени их окисленности.

Показано влияние механоактивации бурого и окисленного углей в присутстви щелочного реагента и абразивного материала в различных концентрациях. Проведены твердофазные механохимические реакции взаимодействия гуминовых кислот с солями тяжелых металлов. Выявлены особенности структурных преобразований гуминовых кислот в процессе механоактивации.

В работе приведены условия твердофазной механохимической активации углей, позволяющие существенно повысить выход водорастворимых гуминовых препаратов, обогащенных гуминовыми кислотами и минеральными элементами. Показано, что гуминовые препараты, выделенные из механоактивированных углей, характеризуются увеличением антиоксидантной активности и изменением катионного и анионного состава. В гуминовых кислотах повышается содержание кислых ионогенных групп.

Установлено влияние природы гуминовых кислот, их модификации методом механохимической обработки, рН среды на процесс электровосстановления кислорода. Показано, что механоактивация каустобиолитов, независимо от их природы, приводит к повышению роли хинонных фрагментов в составе гуминовых кислот, способствуя инициированию процесса электровосстановления О2 в щелочной среде. Сделан вывод, что при этом изменяется не только соотношение редокс-активных фрагментов гуминовых кислот, но и их характер, определяющие суммарную антиоксидантную активность.

Показана возможность изменения выходов, состава и свойств гуминовых кислот верхового и низинного торфов после механоактивации в присутствии твердой щелочи и целлюлозолитического фермента.

Исследовано влияние механохимического воздействия в планетарной мельнице в присутствии целлюлозолитического фермента и щелочи на состав водорастворимой полисахаридной фракции верхового сфагнового торфа. В результате механохимических превращений полисахаридов меняются их выдох, степень полидисперсности, молекулярная масса и оптическая плотность. Механохимическая обработка влияет на моносахаридный состав водорастворимых фракций торфа.

Спектральными методами установлены структурные особенности гуминоподобных веществ в растениях на стадии отмирания, гуминовых кислот в гумифицированных в течение 2 лет растениях-торфообразователях и нативных торфах на отрогах Васюганского болота. С увеличением степени гумификации возрастают полидисперсность и оптическая плотность гуминовых кислот, в их химическом составе увеличивается содержание ароматического и карбонилсодержащего углерода.

Исследована коагулирующая способность гуминовых кислот (ГК) верхового торфа после его механоактивации. Изучено влияние концентрации ГК и способа их выделения из торфа на обратимую агрегацию эритроцитов крови. Обнаружены зависимости прочности агрегатов эритроцитов и периода их агрегации от концентрации и состава ГК.

Изучены твердофазные механохимические реакции взаимодействия гуминовых кислот с ионами металлов Cu2+, Ni2+, Cd2+. Анализ минерального состава гуминовых кислот методом атомно-эмиссионной спектрометрии показал увеличение концентрации Cu2+, Ni2+, Cd2+ в их составе после механообработки.

Показана возможность осуществления твердофазных механохимических реакций в торфах, приводящих к уменьшению размера частиц и образованию микрокомпозитов. Механическое воздействие в виброцентробежной мельнице в присутствии щелочи и целлюлозолитического фермента изменяет количественное содержание, физические, химические свойства и реакционную активность основных компонентов торфов.

Приведены условия твердофазной механохимической активации углей, позволившие существенно повысить выход водорастворимых гуминовых препаратов, обогащенных гуминовыми кислотами и минеральными элементами. Гуминовые препараты характеризуются снижением молекулярной массы и изменением ионного состава и поверностной активности. Определена физиологическая активность гуминовых препаратов.

Исследована сорбция гуминовых кислот на различных типах кремнийсодержащих материалов. Показано, что взаимодействие фрагментов гуминовых кмслот с минеральной поверхностью будет зависеть от кислотно-основных, поверхностно-активных свойств и от состава минеральной поверхности сорбента, Увеличение содержания алюминия в сорбенте усиливает взаимодействие гуминовых веществ с минеральной поверхностью Установлено, что гуминовые кислоты торфа лучше сорбируются на кремнийсодержащей поверхности за счет преобладания кислородсодержащих групп в составе фрагментов.

Показано, что механохимическая модификация гуминовых кислот в присутствии оксигидроксидов железа способствует протеканию твердофазных реакций за счет увеличеиния содержания фенольных, карбоксильных, метоксильных групп и хиноидных фрагментов. Модифицированные гуминовые кислоты обладают повышенной каталитической способностью, обусловленной наличием хиноидных фрагментов, фенольных гидроксилов и гуминовых комплексов переходных металлов.

Изучено изменение состава органической части бурого угля при механической обработке в условиях повышенных температур (80-200°С). Механообработка (МО) угля проведена на установке АГО-2 в среде аргона. Для поддержания заданной температуры в ходе проведения эксперимента использован термостат ВТ8-2. На основании анализа ИК-спектров показано, что в процессе механообработки (вне зависимости от температуры) происходят превращения в составе алифатических углеводородов. Механообработка угля при 80-200 оС сопровождается выделением метана и этана при 200°С. С ростом температуры механообработки до 160 оС увеличивается выход хлороформенного битумоида из угля. Заметная деструкция углеводородов начинается с температуры механообработки 200°С.

В полевых условиях исследовано влияние полиэтиленовых светокорректирующих пленок на рост и оксигеназную активность микрофлоры почв, загрязненных нефтью в концентрации 5%. Изучен стимулирующий эффект пленок на рост численности и повышение оксигеназной активности аборигенной микрофлоры. В конце опыта через 80 сут остаточное содержание нефти понижается на 68-77%. Хроматографический анализ остаточных насыщенных углеводородов показал, что полностью элиминированы легкие углеводороды С9-С14, на 80-90% уменьшилась концентрация углеводородов с большей молекулярной массой. При этом коэффициент биодеструкции углеводородов нефти, определяемый по отношению суммы н-алканов (С17 + С18) к сумме изоалканов (пристан+фитан), увеличивается в 5-6 раз.

Исследовано влияние гуминовых препаратов, полученных из торфов, на процесс электровосстановления кислорода с целбю разработки способа оценки их каталитической активности.

Приведены результаты исследования химических свойств и биологической активности гуминовых стимуляторов роста растений. Предложен критерий оценки биологической активности препаратов по их химическим свойствам. Полученные результаты подтверждаются данными биологических тестов.

Дана общая характеристика химического состава гуминовых кислот бурого угля Aldrich методами элементного анализа, ЯМР 13 C-спектроскопии и потенциометрического титрования. Исследована адсорбционная способность гуминовых кислот по отношению к различным биоцидам (Ципроконазол, Пропиконазол, Тебуконазол, Иргарол 1051, ДЦОИТ). Показано, что смесь биоцидов адсорбируется в водных растворах лучше, чем её компоненты в отдельности. Установлена предельная концентрация гуминовых кислот, при которой происходит максимальная адсорбция биоцидов. Согласно уравнению Фрейндлиха рассчитаны константы адсорбции для каждого биоцида в водном растворе.

Исследованы кислотно-основные свойства исходных и модифицированных гуминовых кислот верхового торфа. Установлено, что после механоактивации торфа кислотные свойства препаратов гуминовых кислот усиливаются для СnСООН-групп и ослабляются для ArCOOH-групп. Рассчитаны энергии диссоциации и степени диссоциации кислых ионогенных групп. Изучены детоксицирующие свойства модифицированных препаратов гуминовых кислот по отношению к фунгициду тебуконазолу.

Исследовано взаимодействие гуминовых кислот с биоцидами триазолового ряда методом спектрофлуориметрии в зависимости от концентрации компонентов в растворах. Установлен комплексный характер межмолекулярных взаимодействий биоцидов с гуминовыми кислотами, включающих донорно-акцепторные и гидрофобные связи. Показано влияние условий механохимической модификации гуминовых кислот и рН среды на эффективность взаимодействия с биоцидами.

Изучены влияние окислительно-восстановительных условий механоактивации торфа на структурные превращения гуминовых кислот и их адсорбционные свойства по отношению к ионам меди. Для оценки изменений в составе гуминовых кислот после механоактивации торфа и их взаимодействия с сульфатом меди использованы методы ИК- и ЯМР-13 С-спектроскопии и фотоколориметрический метод для определения степени адсорбции ионов меди гуминовыми кислотами.

Исследованы изменения в составе липидов разных видов торфов и их антиоксидантные свойства после механохимической обработки. Показано, что механическое воздействие на торф приводит к увеличению общего количества антиоксидантных групп с различной реакционной способностью, что связано с изменением структуры липидов. Процесс хранения липидов также усиливает их антиоксидантные свойства за счет образования новых ассоциативных центров ингибирования.

Приведены исследования состава ароматических углеводородов в липидах торфов различной степени преобразования. Показаны химические превращения моно-, би-, три- и тетрациклических ароматических соединений при механохимическом воздействии на торф.

Изучены механохимические превращения высокомолекулярных компонентов нефти в присутствии кварца. Установлено, что деструкция углеводороров нефти при механообработке в присутствии кварца сопровождается образованием газообразных углеводородов. При механической обработке в присутствии кварца содержание асфальтенов в нефти месторождения Зуунбаян снижается, в нефти месторождения Столбовое - увеличивается. Механообработка в присутствии кварца приводит либо к снижению содержания твердых парафинов (нефть месторождения Столбовое), либо увеличению их содержания (нефть месторождения Зуунбаян). При механообработке нефти в присутствии кварца происходит накопление на частицах твердой фазы труднорастворимого органического вещества, состоящего преимущественно из гетероатомных соединений. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических схем механохимической обработки нефтей.

Изучено изменение окислительно-восстановительных и антирадикальных свойств гуминовых кислот после облучения монохроматическим УФ излучением эксилампы и полихроматическим светом гелиевой лампы.

Изучено изменение состава и свойства водорастворимых компонентов торфа при механохимической обработке. Установлено, что механохимическая обработка влияет на состав, количественное содержание и биологическую активность водорастворимых компонентов торфа. Механохимическая обработка верхового торфа с целловиридином и щелочью приводит к увеличению выхода водорастворимых кислородсодержащих соединений, в том числе гуминовых кислот. Минеральный состав торфа после обработки практически не изменяется. Показано, что водорастворимые компоненты, полученные механохимическим методом, стимулируют прорастание семян и развитие проростков пшеницы на ранних стадиях вегетации.

Определены константы равновесия взаимодействия нафталина и ряда гуминовых кислот методом тушения флуоресценции. Исследовано влияние облучения на степень взаимодействия нафталина с гуминовыми кислотами. На основании полученных данных сделаны предварительные выводы о структуре гуминовых кислот верхового торфа до и после модификации.

Обобщены результаты изучения влияния механоактивации бурых углей на состав выделенных гуминовых кислот и их сорбцию на кварцевом речном песке. Показаны изменения в составе гуминовых кислот после сорбции на песке, свидетельствующие о значительной роли в этом процессе фенольных гидроксилов.

Изучены спектральные свойства гуминовых кислот методами электронного поглощения и флуоресценции. Проведено сравнение спектров поглощения и флуоресценции образцов гуминовых кислот с различной степенью гумификации. Показано, что в процессе гумификации сначала наблюдается уменьшение интенсивности электронного поглощения по всему спектру, а в дальнейшем - снова ее увеличение в области 220-360 нм. Интенсивность флуоресценции в процессе гумификации падает, область же флуоресценции существенно не изменяется. Получено, что значительная фотодеструкция гуминовых кислот происходит под действием коротковолнового облучения эксилампой (220 нм). Обсуждено влияние излучения оптического диапазона (прежде всего ультрафиолетовая часть спектра) на водные растворы, содержащие гуминовые и фульвокислоты и органические экотоксиканты (фенол). Проведено сравнение между источниками с различными длинами волн возбуждения (эксилампа, ртутная лампа). Получено, что гуминовые и фульвокислоты могут оказывать как фотостабилизирующее, так и фотосенсибилизирующее влияние на органические микропримеси в зависимости от характеристик источника возбуждения.

Проведено сравнительное исследование химического состава и биостимулирующей активности гуминовых кислот из природного и механохимически окисленного бурых углей. Показано, что гуминовые кислоты, полученные из механохимически окисленного угля проявляют более высокую биологическую активность по сравнению с гуминовыми кислотами из угля окисленного в природных условиях. При этом они характеризуются максимальным содержанием кислородсодержащих групп, связанных с ароматическим скелетом.

Показано, что механоактивация окисленного и бурого углей сопровождается увеличением выхода гуминовых кислот и повышением в них функциональных групп. Методом атомно-эмиссионной спектрометрии установлено, что при интенсивном механическом воздействии происходит перераспределение минеральных элементов в угольном веществе и встраивание их в структуру гуминовых кислот.

Проведено изучение функционального состава, спектрально-люминесцентных свойств и каталитической способности по отношению к реакции катодного восстановления кислорода гуминовых кислот, выделенных из углей. Методом тушения флуоресцентнции определены константы комплексообразования гуминовых кислот с ионами кадмия.

Исследовано влияние различных условий механообработки на изменения в составе и антиоксидантную активность полисахаридных фракций мха Sphagnum fuscum и сфагнового верхового торфа. Показано, что проведение механохимической обработки изменяет состав полисахаридных фракций мха и торфа, а антиоксидантная активность полисахаридов определяется содержанием в них оксиареновых агликонов.

Рассмотрено влияние механической обработки на сложные системы, содержащие твердую фазу и компоненты попутного нефтяного газа. Процесс осуществляется в планетарных шаровых мельницах при ускорении мелющих тел (стальных шаров) до 600 м/с2. Интенсивное механическое воздействие на материал шаров и стенок мельницы приводит к образованию активных центров, инициирующих реакции превращения компонентов газовой фазы. Показана возможность получения водорода и метана из углеводородных газов путем их механохимически инициированной деструкции. Проведение процесса в присутствии твердой фазы кристаллического кварца, активно генерирующей активные центры радикальной природы при механической обработке, повышает степень превращения исходных компонентов.

Предлагаемая книга представляет собой методическое пособие по генетической битуминологии, включающее помимо описания технической стороны методик анализа широкого круга задач битуминологического исследования и перспектив их развития, а также обсуждение вопросов научной обработки битуминологических данных. Весь этот круг задач разделен на три больших тематических цикла, которые могут рассматриваться как достаточно самостоятельные научные направления. Книга рассчитана на специалистов, интересующихся вопросами геохимического изучения осадочных пород, в первую очередь лиц, работающих в области нефтяной геологии.