ИСТИНА

Основной задачей проекта является изучение процессов трансформации соединений элементов и увеличения их биодоступности в поверхностных водах металлорганических комплексов под влиянием деструктивных факторов – фото-, термо- и биодеградации. В 2015 году предполагается выполнить следующие исследования: 1. Отбор проб природных вод, почвенных растворов, нативных микробов и донных отложений для получения характеристик отобранных образцов и проведения экспериментов. 2. Изучение форм нахождения металлов в природных водах методами их разделения. 3. Проведение экспериментальных исследований по фотодеструкции органических веществ природных вод (почвенных вод, вод верховых болот, малых рек и озер) при различных длинах волн и интенсивностях облучения в лабораторных и полевых условиях для определения изменений оптических параметров РОВ под влиянием солнечной инсоляции и расчета констант скоростей реакции фотодеструкции для различных объектов. 4. Экспериментальное исследование параметров био- и термодеградации органо-металлических природных соединений. 5. Идентификация и количественный анализ продуктов деструкции РОВ (низкомолекулярных органических соединений) поверхностных вод методами высокоэффективной жидкостной хроматографией и ионообменной хроматографии. 6. Оценка изменений форм соединений металлов при деградации металлорганических комплексов различных фракций (от 1 мкм до 1 кДа).

Преобразование растворенного органического вещества, поведение микроэлементов в речном стоке бореальной климатической зоны и процессы фотодеструкции изучались на водосборных бассейнах Северной Карелии. В гравитационных почвенных водах (ГПВ) отмечено высокое содержание железа (6,8 мг/л). В остальных исследуемых природных водах наблюдается снижение концентрации железа от питающего болота (0,12 мг/л), через ручей (0,15 мг/л) к депонирующему озеру (0,01 мг/л). Корреляция содержания железа и органического углерода в исследованных водах высокая (R2 = 0.91). Наибольшие содержания Ni, Co, Cu, Cd и Pb так же наблюдаются в почвенных водах. Их концентрации в водах болота резко уменьшаются по сравнению с ГПВ. Содержания этих элементов хорошо коррелируют с содержаниями железа и органического углерода в исследуемых пробах. По результатам термодинамического моделирования получено, что большая часть металлов в исследуемых природных водах находится в виде комплексов с органическими лигандами. В пробах исследуемых вод было определено содержание ряда алифатических карбоновых кислот (АКК) и бензолкарбоновых кислот (БКК). Суммарное содержание надежно идентифицированных АКК уменьшается от ГПВ к водам озера и составляет 0,5 % от общего содержания РОУ в ГПВ, 0,7 % в водах болота и ручья и 1,8 % в озере. Концентрация БКК в природных водах на два порядка ниже, чем АКК. Результаты исследования молекулярно-массового распределения гуминовых веществ исследуемых проб методом ВЭЖХ показали, что система ГВ во всех изученных водных объектах характеризуется мономодальным распределением, значения средневесовых молекулярных масс снижаются от ГПВ к водам озера. Изучалась распределение РОУ по размерным фракциям во всех исследуемых природных водах. В пробах гравитационной почвенной воды большая часть органического углерода представлена фракцией > 0,22 мкм (61 %). Доля фракции 1 кДа – 0,22 мкм РОУ в ГПВ составила 31 %. В водах болота и ручья доминирует ОВ меньших размеров, около 50% органического углерода представлено фракцией < 1 кДа. Доля фракции 1 – 10 кДа составила 39 и 20 % для болота и ручья, соответственно. Не более 20 % РОУ в этих пробах представлено фракцией > 0,22 мкм. Для вод озера выявлено полное доминирование фракции РОУ < 1 кДа (92 %), что типично для природных вод различных бореальных ландшафтов. Для изучения воздействия солнечного света на изменение растворенного органического вещества и форм металлов в поверхностных водах проводилось исследование процесса фотодеструкции органо-металлических комплексов в натурных условиях. Эксперименты проводились с пробами почвенных и болотных вод, вод ручьев и озера. Было показано, что под действием солнечного излучения происходит изменение состава и характеристик РОВ. В исследованных пробах после облучения увеличилось содержание анионов низкомолекулярных органических кислот, таких как уксусной, муравьиной, щавелевой, янтарной и лимонной, которые, как известно, являются продуктами фотодеструкции органических веществ. По полученным данным были рассчитаны константы скоростей процессов фотодеструкции РОВ различных природных вод. Показано, что наибольшие скорости разрушения органических соединений характерны для почвенных вод, в то время как наименьшие – для вод ручьев и озера. Таким образом, наблюдается разрушение органических веществ природных вод под действием солнечного света, с образованием низкомолекулярных органических лигандов, способных комплексировать ионы металлов, находящихся в растворе.