Восстановление свойств органоминеральных гелей в высушенных образцах почв
- Авторы: Федотов Г.Н.1, Шоба С.А.1, Ушкова Д.А.1, Горепекин И.В.1, Салимгареева О.А.1, Сухарев А.И.1
-
Учреждения:
- Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 517, № 1 (2024)
- Страницы: 179-188
- Раздел: ПОЧВОВЕДЕНИЕ
- Статья получена: 31.01.2025
- Статья опубликована: 13.12.2024
- URL: https://ter-arkhiv.ru/2686-7397/article/view/650014
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739724070198
- ID: 650014
Цитировать
Аннотация
Ранее установлено, что высушивание почв изменяет их свойства и, в частности, характеристики специфического органического вещества почв – гуминовых веществ (ГВ). ГВ – основа почвенных органоминеральных гелей, которые покрывают и связывают почвенные частицы. При удалении из почв воды происходит гидрофобизация и сжатие гелей, в результате чего свойства почвенных образцов могут меняться. Восстановление почвенных гелей воздушно-сухих образцов должно уменьшить расхождение данных, получаемых при изучении почвенных свойств высушенных и не подвергавшихся высушиванию образцов почв. Цель работы – поиск путей восстановления структуры почвенных гелей. Исследованы образцы 6 типов почв. В работе использовали методы вибрационной вискозиметрии, лазерной дифрактометрии, растровой электронной микроскопии (РЭМ), фотоколориметрии и кондуктометрии. Установлено, что высушивание почвенных образцов увеличивает размер надмолекулярных образований (НМО) из ГВ и снижает вязкость почвенных паст – параметр, характеризующий структуру и способность гелей к набуханию. Для восстановления структуры почвенных гелей предложено снижать размеры НМО из ГВ до исходных. Разделение НМО воздушно-сухих образцов проводили путём увлажнения почв и последующей обработкой различными воздействиями: температурой, ультразвуком и замораживанием. При помощи РЭМ показано, что нагрев и обработка ультразвуком не снижают, а увеличивают размер НМО. Увлажнение воздушно-сухих почв, выдержка во влажном состоянии на протяжении двух недель и последующее замораживание приближают вязкость паст ряда изученных почв к состоянию образцов, не подвергавшихся высушиванию. Этот процесс происходит за счёт возврата размера НМО к значениям исходных почв, о чём свидетельствуют данные по распределению размера взвешенных частиц на лазерном дифрактометре. Таким образом предложен метод восстановления гелевых структур в высушенных почвах до состояния исходных почв.
Полный текст

Об авторах
Г. Н. Федотов
Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
Россия, Москва
С. А. Шоба
Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
член-корреспондент РАН
Россия, МоскваД. А. Ушкова
Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
Россия, Москва
И. В. Горепекин
Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
Россия, Москва
О. А. Салимгареева
Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
Россия, Москва
А. И. Сухарев
Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
Россия, Москва
Список литературы
- ГОСТ 58595-2019 Почвы. Отбор проб. 8 с.
- Kaiser M., Kleber M., Berhe A. A. How air-drying and rewetting modify soil organic matter characteristics: an assessment to improve data interpretation and inference // Soil Biology and Biochemistry. 2015. V. 80. P. 324–340.
- Федотов Г. Н., Шеин Е. В., Ушкова Д. А., Салимгареева О. А., Горепекин И. В., Потапов Д. И. Надмолекулярные образования из молекул гуминовых веществ и их фрактальная организация // Почвоведение. 2023. № 8. С. 903–910.
- Шеин Е. В. Курс физики почв. М.: Изд-во МГУ, 2005. 432 с.
- Тюлин А. Ф. Органно-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений. М.: АН СССР, 1958. 52 с.
- Александрова Л. Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.
- Cronan C. S., Cronan C. S. Mineral Weathering. Ecosystem Biogeochemistry: Element Cycling in the Forest Landscape. 2018. P. 87–100.
- Philippe A., Schaumann G. E. Interactions of dissolved organic matter with natural and engineered inorganic colloids: a review // Environmental science & technology. 2014. V. 48. № 16. P. 8946–8962.
- Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. 512 с.
- Senesi N., Wilkinson K. J. Biophysical chemistry of fractal structures and processes in environmental systems. John Wiley & Sons, 2008. 342 p.
- Осипов В. И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. М.: МГУ, 1979. 235 с.
- Шоба С. А., Потапов Д. И., Горепекин И. В., Ушкова Д. А., Грачева Т. А., Федотов Г. Н. Состояние почвенных гелей при разной пробоподготовке к вискозиметрии образцов дерново-подзолистой почвы // Доклады Российской академии наук. Науки о жизни. 2022. Т. 504. С. 240–244.
- Милановский Е. Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения. М.: ГЕОС, 2009. 186 с.
- Оsterberg R., Mortensen K. Fractal dimension of humic acids. A small angle neutron scattering study // European Biophysics Journal. 1992. V. 21. P. 163–167.
- Angelico R., Colombo C., Di Iorio E., Brtnický M., Fojt J., Conte P. Humic substances: from supramolecular aggregation to fractal conformation – Is there time for a new paradigm? // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 4. P. 2236.
- Вережников В. Н. Взаимодействие поверхностно-активных веществ и олигомерных электролитов в водных растворах // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2012. № 1. С. 29–32.
- Doerr S. H., Shakesby R. A., Walsh R. P. D. Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance // Earth-Science Reviews. 2000. V. 51. № 1–4. P. 33–65.
- Скворцова Е. Б., Шеин Е. В., Абросимов К. Н., Романенко К. А., Юдина А. В., Клюева В. В., Хайдапова Д. Д., Рогов В. В. Влияние многократного замораживания-оттаивания на микроструктуру агрегатов дерново-подзолистой почвы (микротомографический анализ) // Почвоведение. 2018. № 2. С. 187–196.
- Dagesse D. F. Freezing cycle effects on water stability of soil aggregates // Canadian Journal of Soil Science. 2013. V. 93. № 4. P. 473–483.
Дополнительные файлы
