Статья: Свойства торфов Горного Алтая и направления их использования

Примечание. daf- сухое беззольное состояние, Б - битумы, ВРВ - водорастворимые и ЛГВ - легкогидролизуемые вещества, ГК - гуминовые кислоты, ФК - фульво-кислоты, Ц - целлюлоза, Л - лигнин, (8 и 4) - выборка для торфов со степенью разложения 30-45 и 50-65 %, при выборке 2 подсчитано только среднее

Для торфов горных болот характерно низкое содержание битумов (менее 5 %), углеводного комплекса (менее 60 %), более высокое содержание гуминовых кислот (ГК), достигающее в некоторых образцах 50 %. Кроме этого, торфа Горного Алтая отличаются высоким содержанием лигнина в отдельных видах торфов (до 22 %). Изменение содержания битумов с увеличением степени разложения не прослеживается. Отмечается снижение водорастворимых и легкогидролизуемых веществ (и также целлюлозы) с увеличением степени разложения, за исключением низинного осокового торфа Центрального Алтая. Этот показатель оказывает влияние и на содержание ГК, отмечается их увеличение с усилением степени разложения. Противоположная закономерность отмечена в осоковых торфах. Фульвокислот в торфах Горного Алтая по сравнению с ГК меньше в 1,2-8 раз.

Ранее нами были изучены ГК низинных осоковых торфов Северного и Центрального Алтая - болот Соузар и Абайское. В элементном составе ГК исследованных торфов было отмечено повышенное содержание углерода 51,9-56,4 мас. %, что свидетельствует о высокой конденсированности макромолекул. В числе основных кислородсодержащих форм в ГК торфов - гидроксильные, карбоксильные группы, С-О-связи при 1270 см^-1 и СООН- углеводов. Относительное их содержание зависит от степени «зрелости» гуминовых кислот. Анализ отношения оптических плотностей полос поглощения функциональных кислородсодержащих групп и алкильных заместителей к ароматическим фрагментам показал преобладание последних над алкильными (2920 см^-1) и С-О-связей (1250 см^-1). Относительное количество гидроксильных групп (D₃₄₀₀/D₁₆₁₀) в ГК торфов больше одной указывает на высокое обогащение ГК гидроксильными группами. Результаты исследований свидетельствуют о том, что ГК имеют одинаковое строение молекул, высокую степень подобия (основные характеристические для ГК максимумы поглощения выявляются во всех образцах), что указывает на близость их химических структур. Это согласуется с данными других авторов по изучению ГК торфа [Stevenson, 1994; Chemical and molecular ... , 2003; Characterization of humic ... , 2004]. Таким образом, гуминовые кислоты торфов Горного Алтая, которые имеют в своем составе высокое содержание функциональных групп, повышенную степень ароматизации, характеризуются высоким содержанием БАВ.

Исходя из полученных данных о групповом составе исследованных торфов и имеющихся критериев по выделению торфов для производства продукции на основе торфа (табл. 3), выделим торфа как потенциальное сырье для химической переработки.

Таблица 3

Основные критерии выделения торфяного сырья для торфяной продукции [Физико-химические основы ... , 1983]

Сравнивая полученные результаты по оценке органического вещества исследованных торфов с требуемыми критериями к торфам для химической переработки, можно сделать заключение о возможности получения ГК из торфов Горного Алтая. Гуминовые кислоты, являясь гетерополикондесата- ми арилгликопротеидной природы, могут служить источником структурных фрагментов органических макромолекул при биосинтезе, происходящем в живых организмах.

Все это определяет их многопрофильные фармакологические свойства [Joone, Dekker, Van Rensburg, 2003; Pena-Mendez, Havel, Patocka, 2005], особое внимание среди которых заслуживает антиоксидантная активность, обусловленная целым рядом структурных особенностей [Аввакумова, 2002]. На основе гуминового комплекса торфа можно получить большой класс материалов. Экспериментальные исследования последних лет подтвердили терапевтическую ценность ГК в качестве адаптогенов, обладающих противоопухолевыми, антиоксидантными, антитоксическими, радиопротекторными, антимутагенными и другими свойствами.

Для получения ГК пригодны все типы торфа, в которых содержание ГК не менее 30 %, зольность не более 10 % и степень разложения 25 % и более. Этим параметрам соответствуют переходный осоковый, низинный торф всех видов, кроме древесно-мохового вида с низкой степенью разложения. Гуминовые кислоты можно использовать как стимуляторы роста, средства защиты растений, а также в качестве лекарственных препаратов для медицины и ветеринарии.

Одним из критериев отнесения торфов определенного месторождения являются его запасы, необходимые для создания комплексного торфоперерабатывающего предприятия с высокой рентабельностью. Большинство торфяных болот Горного Алтая обладают небольшими запасами торфа вследствие малых площадей и мощности торфяных залежей. Но имеются и крупные торфяные болота, которые могут быть использованы под производство гуминовых кислот и других веществ из торфа. Например, из известных месторождений в настоящий период большими запасами торфа обладают Турочакское и Кутюшское торфяные месторождения, где запасы торфа с 40%-ной условной влажностью составляют 849 тыс. и 272 тыс. т соответственно. Очевидны преимущества для разработки месторождения Турочакское: расположение рядом с районным центром и запасы торфа, достаточные на многие сотни лет при условии получения биологических стимуляторов роста, средств защиты растений, биологически активных добавок, препаратов для ветеринарии и другой подобной продукции. Кроме того, после выработки торфа на данном месторождении процесс торфообразования продолжится, так как этому благоприятствуют внешние факторы - геоморфология, климат и подстилающие породы. Сходное с Турочакским по свойствам торфов - торфяное месторождение Баланак, но рядом с ним отсутствуют населенные пункты, что потребует значительно больше финансовых затрат при его эксплуатации.

Болота как природные объекты очень разнообразны. Например, в Ту- рочакском районе нами было исследовано Кутюшское болото переходного типа. Ширина болота - 800 м, длина - около 2 км, располагается в узких сильно вытянутых долинах малых речек Большой Кутюш, Малый Кутюш.

Растительность на месторождении в отдельных его частях существенно различается - от залесенных до безлесных участков. Хозяйственное направление эксплуатации этого месторождения может быть довольно широким. Торф можно использовать на топливо, строительные материалы, в гидролизном производстве и т. д.

При этом запасов торфа для производства такой продукции хватит на 300 лет. Но, учитывая красивый вид болота, близость к населенному пункту и переходный тип залежи, что нечасто встречается в Горном Алтае, можно отнести это болото к охраняемому и привлечь для туризма. Подобная же характеристика подходит Чойскому болоту, площадь которого составляет 1380 га, но мощность торфяной залежи небольшая - 1,8 м. Болота Центрального Алтая, как правило, имеют небольшую площадь и мощность торфяной залежи (Соузар - 10 га и 0,2 м, Айгулакское - 10 га и 3,1 м). Так, Айгулакское болото может быть использовано в курортологических целях. Абайское болото занимает большую площадь (1793 га), но торфяная залежь имеет мощность от 0,4 до 1,3 м, при правильной мелиорации его можно задействовать под сенокосные угодья.

Таким образом, торфяные болота могут представлять интерес для их использования, но в основу рационального природопользования на торфяных болотах Горного Алтая должен быть положен научный подход, позволяющий оптимизировать их эксплуатацию с учетом в первую очередь их экологической значимости.

Заключение

На основании проведенных исследований было определено направление использования торфов Горного Алтая - получение гумусовых веществ для целей медицины и сельского хозяйства. Важно продолжить изучение торфяных болот Горного Алтая.

Особые условия торфообразования на территории Горного Алтая и богатая растительность определяют свойства, которые отличают торфы Горного Алтая от торфов западносибирских болот: высокая степень разложения, повышенное содержание в органическом веществе торфов гумусовых кислот. Это благоприятствует их использованию в санаторно-курортном и фармацевтическом направлении. При выделении эколого-хозяйственного фонда торфяных болот к приоритетному фонду относят болота, подлежащие охране (охраняемый фонд болот).

Список литературы

1. Аввакумова Н. П. Биохимические аспекты терапевтической эффективности гуми- новых кислот лечебных грязей. Самара : Перспектива ; СамГМУ, 2002. 124 с.

2. Король Н. Т., Лиштван И. И. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск : Наука и техника, 1975. 319 с.

3. Ларина Г. В., Иванов А. А., Казанцева Н. А. Групповой состав органического вещества торфов Горного Алтая и некоторые структурные характеристики гуминовых кислот // Вестн. ТГПУ. 2009. № 3 (81). С. 110-116.

4. Физико-химические основы технологии торфяного производства / И. И. Лиштван [и др.]. Минск : Наука и техника, 1983. 232 с.

5. Characterization of humic acids fractionated by ultrafiltration / L. Li [at al.] // Organic Geochemistry. 2004. Vol. 35. P. 1025-1037.

6. Chemical and molecular heterogeneity of humic acids repeatedly extracted from Pahokee peat / L. Li [at al.] // Soil Science Society of Americal Journal. 2003. Vol. 67. P. 740-746.

7. Chen Y., De Nobili M., Aviad T. Stimulatory effects of humic substances on plant growth // Soil organic matter in sustainable agriculture (Eds. F. Magdoff, R. R. Weil). CRC Press, Boca Raton, FL, USA. 2004. P. 103-129.

8. Experience in natural humic substances preparations in veterinary medicine / L. Ste- phenko [at al.] // Moortherapie 2000: Peat Therapy on in's way into the next Millenium (ed. A.-M. Beer, G. Luttig, J. Lukanov). Bad Kissingen, Germany. 2000. P. 109-114.

9. In vitro and in vivo assessment of humic acid as an aflatoxin binder in broiler chickens / C. Jansen van Rensburg [at al.] // Journal Poultry Science. 2006. Vol. 85. P. 1576-1583.

10. Joone G. К., Dekker J., Van Rensburg С. Е. J. Investigation of the immunostimulatory properties of oxihumate // Z. Naturforsch. 2003. Vol. 58, N 3-4. P. 263-267.

11. Pena-Mendez E., Havel J., Patocka J. Humic substances - compounds of still unknown structure: applications in agriculture, industry, environment, and biomedicine. Review // J. Appl. Biomed. 2005. Vol. 3. P. 13-24.

12. Physiological effects of humic substances on higher plants: review / S. Nardi [at al.] // Soil Biol. Biochem. 2002. Vol. 34, N 11. P. 79-87.

13. Stepchenko L. The adaptive action of the peat preparations effect // Surtainingaur Peat- lands Program of the 11 th International Peat Congress. (Edited by Line Rochefort, jeanves Daigle). Quebec, Canada. 2000. Vol. 2. P. 921-927.

14. Stevenson F. J. Humic Chemistry: Genesis, Composition, Reactions, second ed // John Wiley & Sons. New York, 1994. P. 34-41.

15. Szajdak L., Maryganova. V. Natural phytohormone - auxine in substrates for horticulture and pomologу // Досягнення та перспективи застосування гумінових речовин у сільському господарстві - Achievements and Prospects of Humic Substances Application in Agriculture : матеріали Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої 100-річчю від дня народження проф. Л. А. Христєвої. Дніпропетровськ : ДДАУ, 2008. С. 79-81.

References

1. Avvakumova N.P. Biokhimicheskie aspekty terapevticheskoi effektivnosti gumino-vykh kislot lechebnykh gryazei [Biochemical aspects of therapeutic efficacy of humic acids of therapeutic muds]. Samara, Perspective, Samara state medical University Publ., 2002, 124 p. (in Russian)

2. Korol' N.T., Lishtvan I.I. Osnovnye svoistva torfa i metody ikh opredeleniya [The main properties of peat and methods of their determination]. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1975, 319 p. (in Belarus)

3. Larina G.V., Ivanov A.A., Kazantseva N.A. Gruppovoi sostav organicheskogo vesh- chest-va torfov Gornogo Altaya i nekotorye strukturnye kharakteristiki guminovykh kislot [Group composition of organic substance of peat in Gorny Altai and some structural characteristics of humic acids]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo uni- versiteta [The Bulletin of Tomsk State Pedagogical University], 2009, no. 3 (81), pp. 110-116. (in Russian)

4. Lishtvan I.I., Terent'ev A.A., Bazin E.T. [et al.]. Fiziko-khimicheskie osnovy tekhnologii torfyanogo proizvodstva [Physico-chemical bases of peat production technology]. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1983, 232 p. (in Belarus)

5. Li L., Zhao Z., Huang W. et al. Characterization of humic acids fractionated by ultrafiltration. Organic Geochemistry, 2004, vol. 35, pp.1025-1037.

6. Li L., Huang W., Peng P. [et al.]. Chemical and molecular heterogeneity of humic acids repeatedly extracted from Pahokee peat. Soil Science Society of Americal Journal, 2003, vol. 67, pp. 740-746.

7. Chen Y., De Nobili M., Aviad T. Stimulatory effects of humic substances on plant growth. Soil organic matter in sustainable agriculture (eds. F. Magdoff, R.R. Weil), CRC Press, Boca Raton, FL, USA, 2004, pp. 103-129.

8. Stepchenko L., Gryban V. [et al.]. Experience in natural humic substances preparations in veterinary medicine. Moortherapie 2000 : Peat Therapy on in's way into the next Millenium (eds. A.-M. Beer, G. Luttig, J. Lukanov), Bad Kissingen, Germany, 2000, pp. 109-114.

9. Jansen van Rensburg C., Van Rensburg C. E. J. [et al.]. In vitro and in vivo assessment of humic acid as an aflatoxin binder in broiler chickens. Journal Poultry Science, 2006, vol. 85, pp. 1576-1583.

10. Joone G.K., Dekker J., Van Rensburg C.E.J. Investigation of the immuno stimulatory properties of oxihumate. Z. Naturforsch., 2003, vol. 58, no. 3-4, pp. 263-267.

11. Pena-Mйndez E., Havel J., Patocka J. Humic substances - compounds of still unknown structure: applications in agriculture, industry, environment, and biomedicine. Review. J. Appl. Biomed, 2005, vol. 3, pp. 13-24.

12. Nardi S., Pizzeghello D. at al. Physiological effects of humic substances on higher plants: review. Soil Biol. Biochem, 2002, vol. 34, no. 11, pp. 79-87.

13. Stepchenko L. The adaptive action of the peat preparations effect. Surtainingaur Peat- lands Program of the 11 th International Peat Congress, Quebec, Canada, 2000, vol. 2, pp. 921-927.

14. Stevenson F. J. Humic Chemistry: Genesis, Composition, Reactions, second ed. John Wiley & Sons, New York, 1994, pp. 34-41.

15. Szajdak L., Maryganova. V. Natural phytohormone - auxine in substrates for horticulture and pomology.Materialy Mizhnarodnoi' naukovo-praktychnoi' konferencii',