Гуминовые вещества. Гуминовая кислота Свойства гуминовых кислот

Гуминовая кислота

Гуминовые вещества – это сложная смесь высокомолекулярных и полифункциональных соединений алициклической, гидроароматической, ароматической и гетероциклической природы, замещенных разной длинны алкильными цепями как нормального, так и изостроения, включающих непредельные связи с различными функциональными группами. Можно сказать, что между лигнином и гуминовыми веществами нет резкого скачка; скорее здесь наблюдается относительно плавный переход, если последний термин применим к молекулам.

В природных условиях гуминовые вещества образуются в процессе окислительной деструкции растительных остатков под действием микроорганизмов или кислорода воздуха (Гуминовые вещества в биосфере). При этом их нельзя рассматривать в качестве неких отходов жизненных процессов. Гуминовые вещества – это естественный продукт совместной эволюции минерального и органического в истории Земли, являющийся обязательным и необходимым компонентом, обеспечивающим существование современных жизненных форм. Они принимают участие в геохимической миграции минеральных компонентов, катионов и анионов, в комплексообразовании, окислении и восстановлении элементов, влияют на разнообразные природные процессы с участием органической ее компоненты и т.д. Входят в состав растительных тканей, торфа, различных углей, придонных органических остатков и др., выполняя ряд разнообразных функций. Среди последних следует назвать аккумулятивную функцию, ибо гуминовые вещества – важнейшие элементы питания живых организмов, несущие энергетические запасы, необходимые для биоты, или непосредственно усваиваемые микроорганизмами и растениями. Известно, что именно в форме гуминовых веществ в почвах накапливается до 90-99% азота, примерно половина всего фосфора и серы, различные необходимые микроэлементы.

Далее может быть упомянута транспортная функция, когда наряду с малорастворимыми соединениями они образуют достаточно устойчивые, но растворимые и способные к геохимической миграции соединения. Существенны регуляторные функции гуминовых веществ. Например, формируя окраску гумусных горизонтов, они влияют на тепловой режим; ответственны за образование почвенной структуры, за растворение нерастворимых минералов и др. Их протекторная функция заключается в защите почвенной биоты и растительного покрова в случае неблагоприятных экстремальных ситуаций, в частности – засухи. Кроме того они способны связывать радионуклиды, пестициды, детергенты и иные техногенные отбросы, надолго выводя их из оборота и способствуя разложению. Это далеко не полный перечень функций, выполняемых гуминовыми веществами.

Известно много попыток химического описания основного звена гуминовых веществ; некоторые из них приведены в цитированном выше сборнике. На рисунке 27.1 приводим одну из таких формул, на наш взгляд достаточно адекватную. Видны сложность и непостоянство не только веществ, построенных на основе этой структуры, но и самой структуры. Гуминовые вещества и лигнин, не имея определенной химической структуры, по строению и содержанию элементов стохастичны. По существу это уникальная стабилизированная форма органического материала, не контролируемая условиями биологического кода, а согласуемая, по-видимому, только с законами термодинамики. Действительно, все известные биомакромолекулы синтезируются на основе кода, записанного в специальных структурах нуклеиновых кислот. Однако это не относится к рассматриваемому нами объекту. Здесь определяющими являются условия образования лигнина и условия его дальнейшей судьбы. В конечном счете эти процессы являются вероятностными и подчиняются только законам термодинамики.

Лигнин и гуминовые вещества, являясь сами биологически активными соединениями, при их обработке, специфической в каждом конкретном случае, могут быть источниками новых разнообразных биологически активных веществ. Тому имеются достаточно многочисленные примеры. Самый известный из них – широко применяемый в клинической практике сорбент «медицинский лигнин» или полифепан (Леванова).

Показано увеличение эффективности процесса окислительного фосфорилирования под влиянием фульво- и гуминовых кислот в опытах in vitro на митохондриях печени крысы (Visser). На лабораторных животных, которым в течение 24 дней скармливали гомогенат торфа или выделенные из него гуминовые кислоты, показано снижение холестерина в крови, липидов, глюкозы, увеличение глобулинов, гемоглобина и количества эритроцитов (Banaszkiewicz, Drobnik). Установлен ингибирующий эффект гуминовых кислот на протеолитические ферменты (Жоробекова, Кудралиева). Гуминовые и фульвокислоты in vitro сокращают протромбиновое время плазмы человека (Lu). Показана способность гуминовых кислот стимулировать некоторые функции нейтрофилов человека (Riede et al., 1991).

Предполагается возможность использования гуминовых кислот в качестве средств, повышающих сопротивляемость организма к действию различных неблагоприятных факторов (Лотош). Иначе говоря речь идет об адаптогенном действии. В Польше выпускается природный иммуномодулятор, состоящий из многих компонентов, в том числе и гуминовых кислот, обладающий интерфероногенным эффектом и являющийся индуктором фактора некроза опухолей (Inglot et al.).

Биостимулирующий эффект гуминовых кислот в составе торфа показан на крысах с лапаротомией, которых в течение нескольких дней опускали в торфяную жижу. В результате существенно уменьшалось количество образующихся спаек (Davies, Evison). Seubert и др. применяли специально разработанный гумат для ускорения заживления раневой поверхности. Полифенольные композиции реагируют с биополимерами типа коллагена, увеличивая их механическую прочность и ускоряя процесс созревания (Riede et al., 1992).

Имеются данные об антибактериальной активности препарата из гуминовых кислот (Гаджиева и др.). Комплекс гуминовая кислота-железо повышает усвоение железа и позволяет одним лекарственным средством проводить в ветеринарной практике терапию тонкокишечного железодефицитного синдрома (Fuchs et al.). Для лечения диареи в ветеринарии предложен препарат на основе гумата натрия (Ходак и др.). Гуматы рекомендованы для лечения метаболических нарушений в пищеварительной системе (Kuhnert et al.). Авторы отмечают отсутствие побочных эффектов и полное выведение препарата из организма, что особенно ценно в педиатрической клинике.

Установлено, что полифенольные композиции на основе гуминовых веществ обладают антимутагенным и противовирусным действием (Gichner et al.). Сравнительно недавно появился международный патент на лечение СПИДа с помощью гуминовых кислот (Zanetti).

Наконец, существует большая литература о лечении отравлений тяжелыми металлами и об антитоксической функции гуматов (Феоктистов и др.; Dubey, Rai; и др.).

Было бы странно, если бы лигнин и гуматы обладали только положительными эффектами. Понятно, при известных условиях они могут оказывать и отрицательное воздействие на организм. Понятно также, что прежде всего доза вещества здесь играет решающую роль, как обычно. Передозировки могут вести к весьма неблагоприятным последствиям. Показательным в этом отношении является исследование Liang и др., которые связывают распространенный в некоторых районах Китая эндемический хронический остеоартрит – болезнь Кашин-Бека – с обилием гуминовых веществ в питьевой воде этих областей. Другим примером, не связанным с хроническим воздействием, является окислительное повреждение ДНК под влиянием препаратов из лигнина, установленное в опытах на культуре клеток (Slamenova et al.).

Из представленного краткого очерка очевидно, что лигнин является источником биологически активных веществ с весьма разнообразным набором полезных эффектов. Однако существует проблема, подчас решаемая с трудом. Речь идет о стандартизации препаратов из лигнина. В то время, как такие препараты могут быть использованы в медицине, ветеринарии, растениеводстве, безусловно – в косметологии, их получение зависит от особенностей технологического процесса, вида сырья, содержания микроэлементов, зольности, окисленности гуматов и иных характеристик. А поскольку конечный продукт не является молекулой с постоянным составом, его стандартизация прежде всего должна включать тщательно отработанный технологический процесс на стандартном оборудовании. Методы контроля производства и контроля получаемого препарата могут быть весьма непростыми.

Существует и еще одна проблема, связанная с изучением механизмов действия препаратов из лигнина. Очевидно, что отмеченное выше разнообразие биологических эффектов нельзя свести к единому механизму. Подтверждением этому является полифункциональность препаратов из лигнина, обусловленная содержанием в самом лигнине и его продуктах многих разнообразных лигандов и связей. Соответственно и механизм действия таких продуктов может не сводиться к одной функции, но быть комплексным, когда имеют место несколько разных рецепторов, а эффект определяется некоей равнодействующей. С другой стороны возможен вариант, когда действует только комплекс в целом и невозможно выделить его отдельные компоненты, каждый из которых оказывается неэффективным.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Гуминовая кислота" в других словарях:

гуминовая кислота - Высокомолекулярная органическая кислота, возникающая при частичном распаде органического вещества почв, характерна для черноземов и каштановых почв … Словарь по географии

гуминовая кислота - — Тематики нефтегазовая промышленность EN humic acidhumic acids … Справочник технического переводчика

Одна из кислот, входящих в состав гумуса. Эта кислота бурого цвета и имеет состав С24Н18О9 + зольные вещества; свежеосажденная кислота слабо растворяется в воде, а высушенная совсем почти в воде не растворима. Щелочные соли У. кислоты растворимы… …

Это служебный список статей, созданный для координации работ по развитию темы. Данное предупреждение не устанавливается на информационные списки и глоссарии … Википедия

БГК - Бхатнагар, Гросс, Крук англ.: BGK, Bhatnagar, Gross, Krook интеграл БГК англ. БГК боксито глинозёмный комплекс БГК Байкальская горная компания с 2008 Иркутская обл., организация … Словарь сокращений и аббревиатур

Соединения, получаемые в результате неполного распада и хим. взаимодействия остатков растительных тканей с минер. веществами почвы и п. В гумусе преобладают разл. высокомолекулярные орг. кислоты сложного и непостоянного состава (гуминовая кислота … Геологическая энциклопедия

ГУМУС В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ - соединение, получающееся в результате неполного распада и химического взаимодействия остатков растительных тканей с минеральными веществами почвы. В речных водах содержание Г. равно в среднем 10 50 Mг/л и в некоторых случаях достигает 200 мг/л.… … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Перегной, или естественный гумус (который надо отличать от гумуса искусственного, получаемого при действии кислот на некоторые органические вещества, напр., крахмал, сахар), представляет смесь весьма различных соединений, обыкновенно тесно… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

П. называется поверхностный горизонт земной коры, измененный совокупной деятельностью агентов выветривания (см.) при одновременном процессе накопления органических веществ. П. есть самостоятельное естественно историческое тело продукт окружающей… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Есть огромный класс природных органических веществ, о котором химики надолго и совершенно незаслуженно забыли. Между тем с точки зрения химии будущего их возможности безграничны, а область их возможного применения очень велика. Речь о гуминовых веществах.

Что такое гуминовые вещества?

Это основная органическая составляющая почвы, воды, а также твердых горючих ископаемых. Гуминовые вещества образуются при разложении растительных и животных остатков под действием микроорганизмов и абиотических факторов среды. В. И. Вернадский в свое время называл гумус продуктом коэволюции живого и неживого планетарного вещества. Более развернутое определение уже в 90-х годах XX века дал профессор кафедры химии почв МГУ Д. С. Орлов: «Гуминовые вещества — это более или менее темноокрашенные азотсодержащие высокомолекулярные соединения, преимущественно кислотной природы». Из этого следует только один вывод: вплоть до сегодняшнего дня определение гуминовых веществ имело скорее философский, чем химический смысл. Причины кроются в специфике образования и строения этих соединений. Откуда же они берутся и что они собой представляют?

Образование гуминовых веществ, или гумификация, — это второй по масштабности процесс превращения органического вещества после фотосинтеза. В результате фотосинтеза ежегодно связывается около 50·10 9 т атмосферного углерода, а при отмирании живых организмов на земной поверхности оказывается около 40·10 9 т углерода. Часть отмерших остатков минерализуется до СO 2 и Н 2 O, остальное превращается в гуминовые вещества. По разным источникам, ежегодно в процесс гумификации вовлекается 0,6-2,5·10 9 т углерода.

В отличие от синтеза в живом организме, образование гуминовых веществ не направляется генетическим кодом, а идет по принципу естественного отбора — остаются самые устойчивые к биоразложению структуры. В результате получается стохастическая, вероятностная смесь молекул, в которой ни одно из соединений не тождественно другому. Таким образом, гуминовые вещества — это очень сложная смесь природных соединений, не существующая в живых организмах.

История изучения гуминовых веществ насчитывает уже более двухсот лет. Впервые их выделил из торфа и описал немецкий химик Ф. Ахард в 1786 году. Немецкие исследователи разработали первые схемы выделения и классификации, а также ввели и сам термин — «гуминовые вещества» (производное от латинского humus — «земля» или «почва»). В исследование химических свойств этих соединений в середине XIX века большой вклад внес шведский химик Я. Берцелиус и его ученики, а потом, в XX веке, и наши ученые-почвоведы и углехимики: М. А. Кононова, Л. А. Христева, Л. Н. Александрова, Д. С. Орлов, Т. А. Кухаренко и другие.

Надо сказать, что к началу XX века интерес химиков к гуминовым веществам резко упал. Понятно почему — было достоверно установлено, что это не индивидуальное соединение, а сложная смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного строения (рис. 1), к которой неприменимы законы классической термодинамики и теории строения вещества.

Фундаментальные свойства гуминовых веществ — это нестехиометричность состава, нерегулярность строения, гетерогенность структурных элементов и полидисперсность. Когда мы имеем дело с гуминовыми веществами, то исчезает понятие молекулы — мы можем говорить только о молекулярном ансамбле, каждый параметр которого описывается распределением. Соответственно, к гуминовым веществам невозможно применить традиционный способ численного описания строения органических соединений — определить количество атомов в молекуле, число и типы связей между ними. В какие-то моменты ученым, наверное, казалось, что работать с этими веществами совсем невозможно — они как «черный ящик», в котором все происходит непредсказуемо и каждый раз по-иному.

Чтобы хоть как-то упростить систему, исследователи предложили способ классификации гуминовых веществ, основанный на их растворимости в кислотах и щелочах. Согласно этой классификации, гуминовые вещества подразделяют на три составляющие: гумин — неизвлекаемый остаток, не растворимый ни в щелочах, ни в кислотах; гуминовые кислоты — фракция, растворимая в щелочах и нерастворимая в кислотах (при рН

По мере погружения в «молекулярный хаос» гуминовых веществ химикам открылось то, что уже давно было известно почвоведам, — хаос только кажущийся. Так, например, диапазон вариаций атомных отношений основных составляющих элементов (C, H, O и N) не столь уж широк. При этом он отчетливо зависит от источника происхождения гуминовых веществ. Максимальное содержание кислорода и кислородсодержащих функциональных групп наблюдается в веществах, полученных из воды, и дальше их содержание снижается в ряду: «вода—почва—торф—уголь». В обратной последовательности увеличивается содержание ароматического углерода.

Выяснилась еще одна закономерность. У всех гуминовых веществ (не важно, какого происхождения) единый принцип строения. У них есть каркасная часть — ароматический углеродный скелет, замещенный функциональными группами. Среди заместителей преобладают карбоксильные, гидроксильные, метоксильные и алкильные группы. Помимо каркасной части, у гуминовых веществ есть и периферическая, обогащенная полисахаридными и полипептидными фрагментами. Гуминовые вещества, повторим еще раз, — одни из самых сложных по строению природных органических соединений, в этом они превосходят даже нефти, лигнины и угли.

Чтобы можно было количественно описать структуру и свойства гуминовых веществ, на Химическом факультете МГУ мы предложили использовать молекулярные дескрипторы (структура записывается набором численных параметров, связанных с определенными свойствами) различных уровней структурной организации: элементного, структурно-группового и молекулярного. С помощью такого подхода строение гуминовых веществ можно описать набором параметров, которые отражают атомные отношения составляющих элементов, их распределение между основными структурными фрагментами и характеристики молекулярно-массового состава.

Важная характеристика вещества — его химические свойства, то есть способность вступать в реакции с другими соединениями. А как же быть при таком сложном строении? Спектр реакций, в которые могут вступать гуминовые вещества, очень широк, особенно это касается их наиболее реакционноспособной части — гумусовых кислот. Благодаря карбоксильным, гидроксильным, карбонильным группам и ароматическим фрагментам (рис. 2) гумусовые кислоты вступают в ионные, донорно-акцепторные и гидрофобные взаимодействия. В переводе на язык химии окружающей среды гуминовые вещества способны связывать различные классы экотоксикантов, образуя комплексы с металлами и соединения с различными классами органических веществ. Тем самым они выполняют функцию своеобразных посредников, смягчающих действие загрязнений на живые организмы.

Где встречаются гуминовые вещества?

Гуминовые вещества есть почти повсюду в природе. Их содержание в морских водах 0,1-3 мг/л, в речных — 20 мг/л, а в болотах — до 200 мг/л. В почвах гуминовых веществ 1-12%, при этом больше всего их в черноземах. Лидеры по содержанию этих соединений — органогенные породы, к которым относятся уголь, торф, сапропель, горючие сланцы. Обычно гуматы получают из окисленного бурого угля (его еще называют леонардитом), потому что в нем гуминовых веществ до 85%. Еще этот уголь удобен тем, что у него низкая теплотворная способность, поэтому его обычно сгребают в отвалы. Получается, что основной источник гуминовых веществ — отходы добычи бурого угля, а это полностью соответствует основным принципам «зеленой химии». Запасы бурого угля в мире превышают 1 трлн т.

Второй источник гуминовых веществ — торф (его мировые запасы больше 500 млрд тонн). Из-за того что при торфяных разработках нарушаются естественные болотные ландшафты, то есть экосистемы, необходимые для поддержания экологического равновесия, добычу торфа в мире признали нецелесообразной. Однако в России торф активно добывают, причем в некоторых экономически отсталых регионах это единственный способ добычи средств к существованию для населения. В основном торф идет на топливо и местные удобрения, поэтому, если бы из него же извлекать гуминовые вещества, этот уникальный природный ресурс можно было бы использовать более рационально. Конечно, с точки зрения «зеленой химии» торф не идеальный источник гуминовых веществ, но в краткосрочной перспективе это вполне приемлемо.

Наконец, третий крупномасштабный источник гуминовых веществ — сапропель (донные отложения пресноводных водоемов, образующиеся из остатков растений и животных). Только в России его запасы составляют 225 млрд м 3 . Однако в сапропеле гораздо больше минеральных примесей, чем в торфе и угле, и он существенно разнообразнее по химическому составу, поэтому нужны более сложные технологии его переработки. С другой стороны, для производства сырья на месте и этот вариант может оказаться полезным. Тем более что в сапропеле нередко уже содержатся различные микроэлементы, которые нужны в качестве удобрений и кормовых добавок. Параллельно при добыче сапропеля удается очистить заиливающиеся озера.

Основной метод, которым выделяют гуминовые вещества, — щелочная экстракция растворами аммиака или гидроксидами калия или натрия. Такая обработка переводит их в водорастворимые соли — гуматы калия или натрия, обладающие высокой биологической активностью. Метод практически безотходный, поэтому его широко используют и в России, и за рубежом. Альтернативный способ предполагает механическое измельчение бурого угля с твердой щелочью, в результате чего получается твердый, растворимый в воде гумат калия и натрия.

Где их использовать

Сначала надо рассказать о той важной роли, которую гуминовые вещества выполняют в биосфере. Они участвуют в структурообразовании почвы, накоплении питательных элементов и микроэлементов в доступной для растений форме, регулировании геохимических потоков металлов в водных и почвенных экосистемах.

К концу XX века, одной из основных проблем которого стало химическое загрязнение окружающей среды, гуминовые вещества, как уже говорилось, начали выполнять роль естественных детоксикантов. Гумусовые кислоты связывают в прочные комплексы ионы металлов и органические экотоксиканты в воде и почве (рис. 3). Известно, что наиболее активен свободный токсикант, связанное вещество не так опасно, поскольку теряет биодоступность.

Во всех моделях биогеохимических циклов загрязняющих веществ, которые создают для того, чтобы оценить опасность, скорость накопления и время жизни ядов в окружающей среде, обязательно надо учитывать их взаимодействие с гумусовыми кислотами. Оно коренным образом меняет и химическое, и токсикологическое поведение вредных веществ. В свое время это дало новый импульс исследованиям — надо же было получить количественные характеристики взаимодействия гумусовых кислот с экотоксикантами.

Химики, вооруженные сложнейшими инструментальными методами, с энтузиазмом принялись за гумусовые вещества. Сегодня в «Chemical Abstracts » каждый год можно найти рецензии на более чем 2000 статей, посвященных этому вопросу. В результате накоплен колоссальный экспериментальный материал. Особо надо отметить тот факт, что наряду с теоретическими изысканиями растет количество прикладных исследований.

В каких областях сегодня применяют гуминовые вещества? Чаще всего — в растениеводстве как стимуляторы роста или микроудобрения. В отличие от аналогичных синтетических регуляторов роста, гуминовые препараты не только влияют на обмен веществ растений.

При систематическом их использовании улучшается структура почвы, ее буферные и ионообменные свойства, становятся активнее почвенные микроорганизмы. Особого внимания заслуживают адаптогенные свойства — гуминовые препараты повышают способность растений противостоять болезням, засухе, переувлажнению, переносить повышенные дозы солей азота в почве. Преимущества гуминовых препаратов заключаются также в том, что они повышают усваивание питательных веществ, а значит, нужно меньше минеральных удобрений без ущерба для урожая.

В последнее время перспективными считают органо-минеральные микроудобрения, содержащие гуматы калия и/или натрия с добавкой Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co и B в хелатной форме. Особенно они хороши на карбонатных почвах, где, несмотря на высокие концентрации микроэлементов, содержание их в доступной для растений форме невелико. Надо сказать, что обычно для этих же целей применяют микроудобрения на основе синтетических лигандов (ЭДТА, ДТПА, ЭДДГА). Они эффективны, но в их промышленном производстве используют и монохлоруксусную кислоту, и этилендиамин, получаемые из хлорированных углеводородов. Конечно, такое производство небезопасно для человека и окружающей среды. Кроме того, если регулярно вносить удобрения с синтетическими лигандами, то они накапливаются в почве, а это ухудшает ее свойства. Поэтому создание и использование удобрений на основе гуминовых препаратов — куда более безопасная альтернатива.

Другое интересное применение гуминовых веществ — рекультивация загрязненных почв и вод. Их пытаются также применять для очистки и рекультивации территорий, загрязненных органическими веществами и нефтепродуктами, а также тяжелыми металлами. Уже разработаны и используются твердые сорбенты на основе гуминовых веществ.

Наряду со связывающими свойствами гуминовые вещества имеют ярко выраженные поверхностно-активные свойства. Поэтому их добавляют для лучшей растворимости гидрофобных органических веществ (например, нефтепродуктов). Гуминовые вещества входят в состав буровых растворов, а также служат основой растворов, предназначенных для промывания водоносных горизонтов, загрязненных ароматическими веществами. Также для этих целей используют синтетические ПАВ, но, в отличие о них, гуминовые вещества совершенно безопасны для природы.

Другие способы их применения пока остаются экзотикой. Основная причина — та самая гетерогенность структуры, которая, с одной стороны, дает чрезвычайно широкий спектр свойств, а с другой — неспецифичность действия.

Как уйти от этой неспецифичности, создать гуминовые вещества более направленного действия? Например, для рекультивации сред, загрязненных гидрофобными органическими соединениями, нужны гуминовые препараты, обладающие повышенным сродством по отношению к загрязняющим веществам, то есть тоже гидрофобные. А вот при создании микроудобрений на гуминовой основе они, наоборот, должны быть гидрофильными и прекрасно растворяться в воде. Поэтому, чтобы повысить эффективность применения гуминовых препаратов в конкретной области и расширить спектр их применения, надо научиться направленно менять их свойства. Причем получающийся продукт должен быть стабильным, а его свойства воспроизводимыми.

Дизайн гуминовых материалов

Итак, цель — получение гуминовых производных с заданными свойствами (рис. 4, 5). То есть надо найти такой способ их модификации, после которого усиливаются уже имеющиеся положительные свойства и появляются новые. Желательно вдобавок, чтобы такой способ можно было использовать в промышленном масштабе. При решении этой сложной химической проблемы надо, с одной стороны, максимально сохранить гуминовый каркас после серии реакций — в этом залог нетоксичности и устойчивости к биоразложению, а с другой стороны, максимально модифицировать в нужном направлении активные группы. Скажем несколько слов о предлагаемых методах и подходах. Чтобы увеличить растворимость комплексов с металлами в воде, на Химическом факультете МГУ мы провели сульфирование гуминовых веществ. Дело в том, что, когда речь идет о микроудобрениях с гуминовыми кислотами, растворимость комплексов гуминовых веществ с металлами ниже, чем у синтетических аналогов. Чтобы решить эту задачу, мы ввели дополнительные сульфогруппы, после чего, как показали эксперименты, растворимость гуматов железа действительно увеличилась.

Для решения другой задачи — увеличения гидрофобности гуминовых веществ — мы провели кислотный гидролиз гуминовых веществ. Напомним, что гуминовые молекулы состоят из двух строительных блоков, различающихся по химической природе: ароматического каркаса и углеводно-пептидной периферии. При этом известно, что в зависимости от того, какой фрагмент преобладает — гидрофобный ароматический или гидрофильная периферия, — будут сильно изменяться поверхностная активность и способность гуминовых веществ к гидрофобным взаимодействиям. Наши эксперименты подтвердили, что если разложить гуминовые вещества на составляющие, то, например, каркасные фрагменты на 20% лучше связывают пирен, чем исходные препараты.

Совершенно другой тип модификации мы использовали для того, чтобы сделать гуминовые вещества более активными восстановителями. Дело в том, что именно восстановительные свойства определяют способность гуминовых препаратов нейтрализовать окисленные актиниды (например, плутоний). Мы взяли гуминовые вещества, полученные из окисленного угля — как мы уже говорили, основного сырья для промышленного производства гуминовых препаратов. У этих гуминовых веществ самое высокое содержание ароматического углерода (свыше 60%) и нет углеводных фрагментов. К ним мы присоединили различные хиноидные фрагменты с помощью фенолформальдегидной конденсации и получили высокоактивные гуминовые редоксполимеры (рис. 6). Они действительно лучше восстанавливали радионуклиды. Более того, чтобы сделать реакцию «зеленой» при производстве в промышленном масштабе, мы отработали такую реакцию, для проведения которой не нужен токсичный формальдегид. Оказалось, что такой способ позволяет ввести хиноидный фрагмент в гуминовые вещества «по выбору» — достаточно одного незамещенного положения в фенольном фрагменте гуминового каркаса. В результате получается целый набор хиноидно обогащенных гуминовых производных с различными электрохимическими свойствами.

Следующий наш шаг — получение гуминовых производных с повышенной сорбционной способностью на минеральных матрицах (рис. 7). Зачем это нужно? Основное, что останавливает применение гуминовых веществ в природоохранных технологиях: после того как детоксикант вносят в почву и он адсорбирует металл, непонятно, как предотвратить его дальнейшее передвижение. Идеальным решением проблемы было бы заставить гуминовые вещества необратимо прилипать к минеральным поверхностям (например, к песку или глинам). Учитывая, что основная составляющая природных минералов — это кремнезем, то самый удобный способ — создать связь Si—О—Si между гуминовым веществом и минеральной матрицей. Тогда можно получить порошок с поверхностно-активными группами, которые после растворения в водоеме будут прилипать к минеральной поверхности. Вопрос только в том, как это сделать? Казалось бы, все просто: нужно ввести силанольный фрагмент в гуминовый каркас — и дело с концом. Но такие гуминовые вещества в воде будут полимеризоваться, и ничего хорошего из этого не выйдет.

Мы обратились за помощью к коллегам в лабораторию элементоорганических соединений Института синтетических полимерных материалов (ИСПМ) РАН. И решение было найдено: нужно вводить не силанольную группу, а алкоксисилильную. Такое вещество в воде будет гидролизоваться и высвобождать гуминовые вещества с силанольными группами. Сказано — сделано: были получены гуминовые производные (рис. 7), которые с успехом сели на силикагель (модель минеральной поверхности) из водного раствора. Оказалось, что, изменяя степень модификации гуминовых веществ, можно управлять и свойствами, которыми будет обладать гуминовая пленка. По экспериментальным данным, новый препарат сорбирует плутоний почти на 95%.

Конечно, невозможно охватить в одной статье и даже в книге все накопленные данные по существующим способам и перспективам использования гуминовых веществ. Публикации последних лет содержат большое количество оригинальных предложений по новым областям применения гуминовых препаратов. Наряду с растениеводством их все больше используют в медицине, животноводстве и других областях.

Очередная конференция Международного гуминового общества называется «От молекулярного понимания — к инновационным применениям гуминовых веществ». Она пройдет в России (14-19 сентября 2008 года) под эгидой IUPAC, а ее организатор — Химфак МГУ. Это вполне закономерно подтверждает лидерство наших ученых в этой области химии. Кстати, они совершенно уверены, что это сырье будущего. Почему? Потому что гуминовые вещества проявляют уникальные биологические свойства, не нанося никакого вреда природе.

Гуминовая кислота - длинная молекулярная цепь, которая находиться в виде гумата в окисленном угле, почвенном слое, торфе и в растениях. В очень маленьких дозам ее можно обнаружить и в продуктах питания: кофе, черном чае, в жареном мясе или хлебной корке. В состав входит и фульвовая кислота. Гуминовые кислоты и фульвокислоты обладают оздоровительным эффектом на организм благодаря наличию в этом комплексе свыше 70 полезных компонентов: около 20 аминокислот, пептиды, минералы, гормоны, полифенолы, хиноны и др. Такой широкий спектр в составе обеспечивает разнообразие положительного влияния данных кислот на живой организм и окружающую среду.

Еще в древности принимали торфяные ванны, содержащие гуминовые кислоты, в медицинских целях. На научном уровне их начали изучать только с 1967 года.

Гуминовая кислота: польза для человека

Гуминовые препараты благодаря своей натуральности абсолютно безвредны для человека, их применение не вызывает аллергии, анафилактического шока или других побочных эффектов. Также они обладают и другими преимуществами перед другими медицинскими лекарствами. При лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта и нарушении обменных процессов гуминовая кислота действует на патогенные вирусы или бактерии, связывают их и выводят природным путем. При этом препарат не всасывается в кровь и понижает уровень холестирина.

Обволакивающий эффект, которым обладает гуминовая кислота, снимает воспаление и предотвращает дальнейшее впитывание кишечником токсических веществ при инфекциях или пищевом отравлении. Препарат возвращает органы пищеварительной системы к нормальному функционированию.

Для уничтожения патогенной микроорганизмов в кишечнике позволяет отказаться от антибиотиков, которые негативно влияют на микрофлору органа и на иммунитет.

Также гуминовый препарат является адсорбентом во взаимодействии с тяжелыми металлами,органофосфатами, нитратами, нитритами и другими вредными для организма веществами.

Гуминовые кислоты активно используются и в косметологии, особенно в грязелечении. С помощью масок, мазей, ванн и прочих косметических средств с гуминовыми веществами выводятся токсины и ядовитые элементы, которые могут накапливаться в кожных покровах и вызывать аллергическую реакцию или провоцировать другие заболевания кожи. Также наружное применение гуминовых кислот обладает обезболивающим, обеззараживающим и противовоспалительным эффектом при лечении гематом, воспалении вен и повреждений опорно-двигательного аппарата.

Гуминовые кислоты: применение в ветеринарии

Так же, как и на человека, положительно влияет гуминовая кислота и на животное. Природностьпрепарата позволяет изготавливать экологически натуральные кормовые добавки для сельскохозяйственных животных и домашних питомцев.

Гуминовые кислоты укрепляет иммунитет и активирует обмен веществ, что позволяет повысить выживаемость молодняка. Кожа и шерсть животных начинает выглядеть намного лучше, а при длительном употреблении гуминовых веществ отмечается положительный привес в массе тела.

При вводе нового прикорма препарат регулирует работу кишечника, а в случае развития патогенных процессов действует обволакивающе, адсорбируя негативные микроорганизмы и снимая воспаление. При этом патогенные вирусы и бактерии, химические яды, токсины, тяжелые металлы выводятся природным путем.

Гуминовая кислота не вызывает побочных эффектов, генных мутаций и хорошо переносится при употреблении в корме. Она устраняет проблему кишечного гниения и брожения, повышает перевариваемость пищи.

Гуминовые кислоты для растений

Гуминовые кислоты входят в состав гумуса - плодородного слоя почвы богатого на питательные вещества для растений. Чем дольше формируется природное сырье, тем больше там накапливается гуминовых веществ. Но гуминовые кислоты в воде не растворяются и поэтому практически недоступны для растений в естественных условиях. Но если их перевести в соли аммония, калия или натрия, которые являются водорастворимыми, их биологическая польза значительно увеличится. Соли гуминовых кислот называются гуманатами и насыщают растения необходимыми питательными микроэлементами.

Гуминовая кислота также принимает активное участие в борьбе с загрязнением окружающей среды. Их возможность поглощать ионы тяжелых металлов и токсинов нейтрализует негативное влияние на биосферу.

Детям, беременным и кормящим перед употреблением проконсультироваться с врачом.

Идея использовать принадлежит американским ученым. Комплексная польза для человека дает мощные оздоравливающие результаты

Природные гуминовые кислоты для человека: польза, доказанная тысячелетиями

Официальная статистика уже не пытается скрыть, что состояние здоровья людей катастрофически ухудшается. Причин для этого несколько. Доминирующей можно считать нарастающий дисбаланс экологической системы, компенсировать который Природа-матушка уже не в состоянии. Городское население с младенчества пьет отравленную воду, дышит отравленным воздухом, употребляет в пищу продукты лишь отдаленно напоминающие свои естественные аналоги.

Врачи и фармацевты приложили руку к деструкции человеческого организма: пропитанные антибиотиками ткани не способны сопротивляться проникновению инфекции, иммунитет дошел до состояния, что любой чихнувший в транспорте сосед может вывести из строя защитные функции организма.

Стремление уберечь человека от простого вымирания и мутаций заставляет здравомыслящих врачей искать мощные природные компоненты, которые помогут справиться с внутренними проблемами и внешними угрозами.

Гуминовые вещества - основа равновесия в природе

Кто не слышал о благотворном влиянии на почву, на урожайность и здоровье сельскохозяйственных животных гумуса, образующегося в процессе гниения и переработки дождевыми червями растений. Без него плодородные земли превратились бы в безжизненную пустыню. Ученые выделили, стали использовать для повышения урожайности и роста животных гуминовые кислоты в 18 веке.

Благодаря работам американских ученых выявлено, сколько важных незаменимых веществ могут поставить гуминовые кислоты для человека , его иммунной системы и общего оздоровления. Препараты на их основе содержат незаменимые аминокислоты, микроэлементы, полисахариды и витамины. Эти высокомолекулярные вещества встраиваются в ионообменные и сорбционные процессы в организме, нарушенные попавшими в него солями тяжелых металлов и других токсических соединений.
Образуя связи с ионами металлов в организме, гуминовые кислоты для человека создают естественный барьер для редного влияния и делают кожу и слизистую особо податливыми для взаимодействия с компонентами окружающей среды, необходимыми для поддержания здоровья.

Гуминовые кислоты на границе органического и неорганического мира

Образование гуминовых кислот в природе представляет собой взаимодействие органических и неорганических процессов. Высказывается предположение, что эти процессы положили начало формированию органической жизни на Земле. Естественно предположить, что в процессе эволюции высшей формы жизни тоже активно участвовала которой доказана многочисленными клиническими испытаниями. Адаптогенность и биостимулирующий эффект этих соединений приводят к тому, что отступают такие считающиеся неизлечимыми заболевания, как онкология или ВИЧ-инфекция.
Вместе с лечебным эффектом выявлено мощное антивозрастное влияние препаратов с гуминовыми кислотами. Содержащиеся антиоксидантные комплексы, микроэлементы в сочетании с серой и селеном нейтрализуют вредное воздействие свободных радикалов на длину и подвижность теломер на концах хромосом, что приводит к постепенному умиранию организма. Введенная в состав биологически активных добавок гуминовая кислота, польза для человека которой подтверждена многими случаями излечения от серьезных заболеваний, помогает повернуть эти, казалось бы, необратимые процессы, вспять.

Хронические заболевания - результат постоянных негативных воздействий

Проблема многих заболеваний и то, что они с трудом поддаются медикаментозному лечению, связано с накоплением патологических изменения в организме годами, а вылечить их современная медицина пытается при краткосрочном интенсивном воздействии искусственно синтезированных веществ.

Технология приготовления продукции Alfa Vita такова, что сложные химические соединения при особой обработке приобретают свойства, присущие исключительно атомарным веществам. Таким образом, гуминовые кислоты, польза которых заключается в их большой доступности для клеток человеческого тела, легко доносят телу человека свои полезные вещества без дополнительных затрат энергии на их расщепление. Жидкая фаза препаратов также способствует прекрасной усвояемости каждого полезного элемента.

Природное происхождение всех компонентов продукта делает их совершенно безопасными для маленьких детей, беременных и тех, у кого ослаблен организм: ВИЧ-инфицированных, онкологических больных, проходящих химиотерапию. В сочетании с цеолитами, природными алюмосиликатами, имеющими пористую структуру, размер которой сопоставим с молекулами, гуминовые кислоты, польза которых усиливается введением фульвокислот из древнейших почв, дают мощный толчок естественным процессам в организме человека. Получив такую мощную подпитку, все клетки настраиваются на режим оздоровления и возвращаются к своему идеальному состоянию.

Детям, беременным и кормящим перед употреблением проконсультироваться с врачом.