В.С. Петросян профессор Химического факультета МГУ академик, председатель Секции химии РАЕН президент Центра «Экология и Здоровье» ректор Открытого Экологического Университета эксперт ООН по проблемам химической безопасности Гуминовые вещества – лекарства для больной природы В.С. Петросян профессор Химического факультета МГУ академик, председатель Секции химии РАЕН президент Центра «Экология и Здоровье» ректор Открытого Экологического Университета эксперт ООН по проблемам химической безопасности

Проблемы химической безопасности 50-е годы: залив Минамата (Япония) - тысячи людей отравились солями метилртути из морепродуктов; 60-е годы: США – «Безмолвная весна» - гибель миллионов птиц из-за хлорорганических пестицидов; 70-е годы: авария в Севезо (Италия) – тысячи людей отравились диоксинами и фуранами; 80-е годы: авария в Чернобыле – рост заболеваний щитовидной железы в СНГ и Европе; 90-е годы: накопление ПХБ, диоксинов и фуранов в грудном молоке кормящих матерей.

Стойкие органические загрязнители - СОЗ Стокгольмская конвенция 2001 года определила меры по уменьшению и определила меры по уменьшению и ликвидации выбросов и сбросов СОЗ: 1-8) Хлорорганические пестициды: альдрин, гептахлор, ДДТ, дильдрин, мирекс, токсафен, хлордан, эндрин; 9-10) Промышленные продукты: ПХБ и гексахлорбензол; 11-12) Непреднамеренные загрязняющие вещества: ПХДД и ПХДФ.

Новые стойкие токсичные вещества - СТВ 1-5) Пестициды: атразин, линдан, полихлорфенолы, хлордекон, эндосульфан; 6-14) Промышленные продукты: гексабромбифенил, КЦХУ, нонил- и октилфенолы, оловоорганические соединения, ПБДЭ, полифтороктансульфонат (ПФОС), свинецорганические соединения, фталаты; 15-16) Непреднамеренные загрязняющие вещества: ПАУ и метилртутные соединения.

Химические спутники Земли и глобальное загрязнение биосферы Попадающие в атмосферу СОЗ и СТВ совершают с ветром короткие и дальние совершают с ветром короткие и дальние (включая кругосветные) маршруты и, встретившись с дождевым, снежным или пыльным облаком, выпадают в одном из регионов Земного шара. В результате имеем две серьёзных проблемы: 1) Загрязнение почв СОЗ и СТВ и качество продуктов питания; 2) Загрязнение водоёмов СОЗ и СТВ и качество питьевой воды.

Химические бумеранги и здоровье населения Это такие вещества, которые химики «запускают в жизнь» для позитивного решения конкретных проблем. Однако, после решения проблемы (на 1-й половине петли бумеранга) они возвращаются (на 2-й половине петли) в живые организмы (по трофическим цепям), биоаккумулируются в них и вызывают серьезные химические стрессы.

За что мы должны быть благодарны гуминовым веществам? За то, что они, благодаря ионным и донорно-акцепторным взаимодействиям с «химическими спутниками Земли» и «химическими бумерангами», связывают их в почвах и водоёмах в связывают их в почвах и водоёмах в объёмные высокомолекулярные комплексы, неспособные пройти через биомембраны и, следовательно, бионедоступные растениям, животным и человеку.

Гумус и плодородие почв Классическая формулировка «Наиболее плодородными являются максимально богатые гумусом почвы» сегодня может звучать несколько иначе: «Чем больше в почве гуминовых веществ, тем эффективнее детоксикация почв и, следовательно, растения в такой почве, оптимизированной по другим параметрам, дадут максимальные урожаи».

Количественные характеристики связывания гуминовыми веществами HS + ET HS·ET Связывание атразина

Связывание атразина растворёнными гуминовыми веществами

Связывание ПАУ растворёнными гуминовыми веществами

Кореляционные соотношения для связывания атразина Atrazine r 2 = 0.81 K OC, l/kg C C Ar, %

Корреляционные соотношения для связывания ПАУ K 10 –5, l/kg C OC r 2 = 0.83 Pyrene r 2 = 0.82 Fluoranthene r 2 = 0.74 Anthracene C Ar, % K OC – константа связывания ПАУ ГВ C Ar – ароматичность ГВ

Связывание атразина комплексами каолина с гуминовыми веществами + A каолин-ГВКаолин-ГВ-А KdKd Связывание атразина

Связывание атразина иммобилизованными гуминовыми веществами

Связывающая способность гуминовых веществ по отношению к Hg(II) R 2 = Total acidity, mmol/g C C o m p l e x i n g c a p a c i t y m m o l / g C Связывающая способность – сумма сильных и слабых центров, связывающих Hg(II); Общая кислотность - сумма групп COOH и ArOH

Корреляционные соотношения для связывания Hg(II) logK BS calc = 13.9 – 1.9C СОО – 2.2C ArO + 2.9C Alk + 9.8(N/C) C СОО, C ArO, C Alk – данные ЯМР 13 C, N/C – соотношение атомов

Структурные параметры, определяющие связывающую активность гуминовых веществ Ароматичность (C Ar ) – определяет связывание гидрофобных токсикантов ГВ; Суммарное содержание кислотных групп (СК) – связывающая активность ГВ по отношению к тяжёлым металлам; Содержание хелатирующих фрагментов (ХФ) – связывающая активность ГВ по отношению к тяжёлым металлам;