Природные водорастворимые органические соединения  (ВОВ) имеют системное значение для почв, являясь регуляторами разнообразных процессов трансформации, миграции и аккумуляции веществ в профиле и в ландшафте.Показателем, определяющим функциональную роль органических веществ, является биохимическая стабильность, связанная с их химической структурой и свойствами. 

Возможность иммобилизации в почвах ВОВ, устойчивых к деструкции, имеет важное экологическое значение, поскольку их закрепление в горизонтах почв способствует снижению поступления углекислого газа в атмосферу, накоплению запасов  углерода в почве, а также регулирует поступление органического углерода в гидрологическую сеть. Это актуально в связи с наблюдаемым в северном полушарии трендом к потеплению климата, сопровождающимся ростом потерь органического вещества из почв за счет увеличения скорости его разложения и одновременно роста продукции и выноса водорастворимых компонентов.

            Исследования устойчивости и скоростей минерализации органических веществ почв, как растворенных, так и присутствующих в твердых фазах возможно с помощью манометрической системы OxiTop Control (WTW, Германия). Принцип работы  OxiTop основан на измерении давления в закрытой системе, где при окислении органического вещества микроорганизмы поглощают кислород и выделяют CO2, который связывается гидрооксидом натрия.  За счет снижения давления создается разряжение, которое автоматически фиксируется чувствительной мембраной и пересчитывается в значения биологического потребления кислорода (БПК), мг/л.

Система OxiTop® Control не только использует несколько стандартных программ измерений БПК, но и позволяет задавать различные условия разложения проб: варьировать их объемы, температуру разложения, длительность эксперимента. Контроллер OC-100 с ИК–интерфейсом для управления позволяет осуществлять последовательный и одновременный запуск, хранение и контроль данных, получаемых со всех измерительных головок (до 100 штук).  Результат определения для каждой пробы можно получить на экране контроллера в цифровом и графическом (кривые динамики разложения) виде в любой момент процесса инкубации; что позволяет своевременно выявить отклонения (например, выявление процесса нитрификации пробы), внести корректировку или начать измерение заново (перезапустив заново), не дожидаясь окончания опыта. Получаемые данные позволяют не только определить величины БПК, но и оценить соотношение лабильных и стабильных компонентов органического вещества, определить константы скоростей разложения и периоды полуразложения, что важно для прогноза баланса органического вещества в изучаемых природных системах.

Для изучения водорастворимого органического вещества также информативно применение метода люминесцентной спектроскопии.  Для этой цели целесообразно использовать люминесцентный спектрофотометр Perkin Elmer LS 51 (США). Анализ  основан на изучении свечения веществ, возникающего при  передаче им определенной энергии, его высокая чувствительность позволяет определить наличие компонента при концентрациях до 10 – 12 г/л. Прибор позволяет измерять в широком диапазоне длин волн (200-900 нм) целый ряд типов спектров флуоресценции: испускания и возбуждения, синхронные спектры, а также многомерные ЕЕМ-матрицы возбуждения –испускания. Помимо съемки стационарных спектров возможно изучение кинетики флуоресценции. Высокое разрешение спектров обеспечивается за счет точноcти установки длины волны (±1,0 нм); оперативность – за счет скорость сканирования (до 1500 нм/мин). Управление осуществляется с персонального компьютера с помощью программы FL WinLab. Использование встроенных программ позволяет проводить математическую обработку спектров, автоматически  определять и рассчитывать различные параметры флуоресценции при заданных длинах волн.

К флуоресцирующим веществам естественных природных вод относятся гуминовые вещества (фульво- и гуминовые кислоты, гуминоподобные вещества) и некоторые аминокислоты – триптофан (преимущественно), тирозин и фенилаланин - как свободные, так и связанные в белковые и более многокомпонентные структуры.  Анализ спектров флуоресценции поверхностных вод позволяет изучать состав присутствующих в них органических веществ, выявляя появление веществ антропогенного происхождения, например, вследствие поступления недостаточно очищенных  сточных вод. По характерным полосам спектра, их интенсивности определяют вид, происхождение веществ,  их концентрацию, некоторые структурные и другие важные характеристики, например, относительные молекулярные массы.

Данные приборы используются доцентом кафедры химии почв Каравановой Елизаветой Ильиничной для разработки спецкурсов магистров 2 года обучения, обучающихся по профилю «Химия почв» - Методы молекулярной спектроскопии и люминесценции и «Экологический менеджмент и экобезопасность» - Контроль качества вод спектральными методами;

Приборы приобретены по программе развития МГУ имени Ломоносова.

Ответственный за прибор: Шапиро Анна Дмитриевна, н.с. кафедры химии почв, км. 399М, 849593953676.