Направление: «Жидкая фаза почв» (доцент, к.б.н, Е.И. Караванова, доц., к.б.н. Е.А. Тимофеева)
Роль почвенного раствора в жизни почвы чрезвычайно велика и в определенной степени аналогична роли кровеносной системы в живых организмах.
Через фазу почвенного раствора происходит перераспределение веществ: необходимые почве и биоценозу компоненты из раствора утилизируются растениями и микроорганизмами, избыточные – выносятся в грунтовые и поверхностные воды или перераспределяются в профиле, образуя запасы на «черный день».
Кровь в живых организмах выполняет регулирующую (через гормоны) функцию, и точно так же в почве через почвенный раствор (пор, капилляров, трещин разного размера) осуществляется координация элементарных почвообразовательных процессов, протекающих в разных частях почвенного пространства.
Можно провести параллель и с иммунными (защитными) функциями: инициируя в необходимые моменты реакции мобилизации/иммобилизации элементов, почвенный раствор формирует - совместно с подвижными соединениями твердой фазы - устойчивость почвы к внешнему воздействию.
Подобно тому, как клинический или биохимический анализ крови характеризует состояние организма и сигнализирует об отклонении его от нормы, жидкая фаза является носителем информации о статусе почвы в настоящий момент времени, а изучение динамики состава раствора позволяет выявить тренды ее развития.
Использование почвенных растворов в качестве первой субстанции, которая анализируется для выявления «неисправностей», «болезней» почвы, подходит для исследования загрязненных, незагрязненных почв, при агрохимических исследованиях. Для почв естественных, незагрязненных ландшафтов анализ почвенных растворов разных типов почв дает более точную информацию даже при определении принадлежности к тому или иному типу почв, чем анализ общего содержания элементов. А.А. Роде отмечал, что «нельзя познать почвообразовательный процесс, не познав законов, управляющих передвижением и поведением воды в почве и ее взаимоотношениями с остальными составными частями последней, главным образом, с ее твердой частью» (Роде, 1952). Поэтому особенно важно и интересно изучение состава и динамики почвенных растворов для понимания закономерностей функционирования почвы.
Несмотря на многочисленные исследования почвенных растворов в природных и лабораторных условиях, многие вопросы их состава и трансформации в зависимости от изменения внешних условий остаются нерешенными. Причин здесь много, среди которых важное значение имеет неоднородность самих почв, трудности получения и изучения растворов в неизмененном состоянии, динамичность их состава. Часто в практике анализ почв применяются разнообразные вытяжки, состав которых называют почвенными растворами. Это неверно. В наших работах показано, что даже состав водных вытяжек из почв достоверно отличается практически по всем показателям химического состава от почвенных растворов. Поэтому изучение почвенных растворов, их состава и динамики имеет большие перспективы.
Изучение жидкой фазы почвы происходит по нескольким темам:
Тема: «Состав и свойства почвенных растворов».
Роль почвенного раствора в жизни почвы чрезвычайно велика. Через фазу почвенного раствора происходит перераспределение веществ: необходимые почве и биоценозу компоненты из раствора используются растениями и микроорганизмами, избыточные – выносятся в грунтовые и поверхностные воды или перераспределяются в профиле. Через почвенный раствор осуществляется взаимосвязь элементарных почвообразовательных процессов, протекающих в разных частях почвенного пространства. Жидкая фаза почвы является носителем информации о состоянии почвы в настоящий момент времени, а изучение динамики состава раствора позволяет выявить тренды ее развития. Чтобы узнать, что происходит в естественной функционирующей почве, нужно изучать почвенный раствор, выделенный in situ! Особенно важно и интересно изучение состава и динамики почвенных растворов для понимания закономерностей современного функционирования почвы. Жидкая фаза неоднородна, что обусловлено химической и физической гетерогенностью самой почвы, поэтому важной задачей является поиск закономерностей формирования состава и свойств отдельных частей почвенного раствора.
Тема: «Водорастворимые органические вещества почв»
Водорастворимые органические соединения почв выполняют в почве системообразующую роль, являясь регуляторами разнообразных процессов трансформации, миграции и аккумуляции веществ в профиле и в ландшафте. Эти соединения выступают основным агентом мобилизации, выноса и перераспределения веществ; участвуют в образовании и обновлении гумуса; способствуют формированию структуры почв; являются источником питания растений и микроорганизмов; влияют на геохимический тип ландшафта и состояние водных экосистем, определяя качество поверхностных вод; влияют на состав атмосферы, являясь одним из источников парниковых газов. Наиболее актуальными задачами исследований являются анализ и оценка роли водорастворимых органических веществ в круговороте углерода; их влияние на миграцию органических и неорганических поллютантов.
Тема: «Применение метода люминесцентной спектроскопии для изучения водорастворимого органического вещества».
Люминесцентный метод – современный инструмент исследований, который имеет широкое применение в химии, биологии, экологии, медицине, криминалистике, различных областях техники. Метод основан на изучении свечения веществ, возникающего при передаче ему определенной энергии. Люминесцентный метод – это экспресс-метод, который обладает исключительно высокой чувствительностью, не разрушает пробу, позволяет обнаруживать следовые количества веществ и при этом дает уникальные возможности изучения возбужденных состояний молекул, фотохимических реакций, динамики быстрых молекулярных процессов, структуры и свойств сложных химических и биологических объектов.
В области исследований окружающей среды наиболее перспективно применение люминесцентной спектроскопии для биоиндикации состояния водоемов; определения загрязнения водных объектов и почв нефтепродуктами и ПАУ; оценки эффективности процессов фотосинтеза и идентификации типов растений; при мониторинге; исследованиях гидрогеологических процессов методом "флуоресцирующей метки", а также в криминалистике.
