автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Окисление торфа в щелочной среде и технологические основы получения биологически активных препаратов для растениеводства

РГЗ 6Д

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ Институт проблем использования природных ресурсов и экологии

УДК 665.7.032.53 + 631.811

ЖМАКОВА Надежда Анатольевна

ОКИСЛЕНИЕ ТОРФА В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА

05.17.07 —химическая технология топлива

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск —1996

Работа выполнена в лаборатории химии и химической технологии твердого топлива Института проблем использования природных ресурсов и экологии Академии наук Беларуси

Научный руководитель — доктор технических наук,

старший научный сотрудник Наумова Г.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ляхевич Г.Д.

кандидат технических наук Некрашевич А.И.

Оппонирующая организация — Белорусский государственный

технологический университет

Защита состоится " 1 " ноября 1996 г. в 14.00 часов на заседании совета К 01.23.01 по защите диссертаций в Институте проблем использования природных ресурсов и экологии АНБ (220114, г. Минск, Староборисовский тракт,10, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем использования природных ресурсов и экологии АНБ.

Автореферат разослан ^ ¿¿Я^Л^Я 1996 г.

Учейый секретарь совета по защите диссертаций ^^

кандидат технических наук Т.П.Смычник

© Институт проблем использования природных ресурсов и экологии АНБ, 1996

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Специалистам хорошо известно о биологической активности изолированных гуминовых кислот, проявляющейся в регуляции обмена веществ, ускорении фенофаз и накоплении растительной биомассы. Однако до настоящего времени гуминовые препараты не заняли заслуженного места в практике растениеводства как в нашей стране, так и за рубежом. Это связано с тем, что до сих пор не развито промышленное производство таких регуляторов роста, а получаемые в небольших количествах методом щелочной обработки сырья гуминовые препараты характеризуются сравнительно низким выходом (25-30 % от органической массы (ОМ) сырья), низкой концентрацией (около 3 %) и непостоянством состава и свойств.

Учитывая наличие значительных запасов торфа в Беларуси, необходимость решения проблемы его рационального использования как невозобновляемого ресурса, а также острую потребность сельского хозяйства в поиске малозатратных экологобезопасных путей повышения урожайности и улучшения качества продукции, тема настоящей работы, направленной на эффективную химическую переработку торфа с получением биологически активных препаратов для растениеводства и разработку технологических основ их производства, является своевременной и актуальной.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований по естественным наукам Беларуси (¡985-1986 гг., № roc. per. 01850028707; 1986-1989 гг., № гос. per. 01860020719; 1986-1Э90 гг., № гос. per. 01860016555; 1991-1995 гг., № roc. per. 01910056102), заданиями Государственного комитета СССР по науке и технике (19861990 гг., проблема 0.71.03, № гос. per. 01860104168; 1988-1990 гг., № roc. per. 01880082062); республиканскими научно-техническими программами (1986-1990 гг., проблема 51.01р, 1986-1990 гг., проблема 51.03р. № гос. per. 01880041760; 1991-1995 гг. проблема 75.02р).

Цепь и задачи исследования. Цель настоящей работы заключается в научном обосновании и разработке основ технологии получения регулятора роста гуминовой природы методом окислительной деструкции торфа в щелочной среде. В соответствии с этим необходимо было решить следующие задачи:

— выявить влияние отдельных факторов (температуры, продолжительности окисления торфа, концентрации гмдроксида натрия и

перохсида водорода) на выход и биологическую активность получаемого продукта;

— установить роль катализатора — солей кобальта в повышении выхода и биологической активности препарата;

— определить оптимальные условия получения гуминового регулятора роста "Оксигумат";

— изучить влияние окисления на физико-химические свойства к структуру гуминовых кислот;

— установить химический состав низкомолекулярной части препарата (алифатические карбоновые кислоты, фенолкарбоновые кислоты (ФКК), пектины);

— дать оценку ростстимулирующим и фунгициДным свойствам оксигумата;

— разработать способ и технологию получения регулятора роста растений "Оксигумат";

— получить опытно-промышленные партии препарата и уточнить технологические параметры его производства;

— провести полевые и производственные испытания препарата на различных сельскохозяйственных культурах;

— разработать рекомендации по применению оксигумата на овощных, зерновых культурах и картофеле.

Научная новизна. На основании выполненных исследований научно обоснована целесообразность использования метода окислительной деструкции торфа в щелочной среде для получения препаратов с ростстимулирующими свойствами.

Впервые показано, что продукты окисления торфа обладают выраженным ингибирующим действием на целый ряд возбудителей грибных заболеваний растений.

Впервые установлена положительная роль катализатора окисления — солей кобальта в повышении выхода оксидата и его фунгицид ной активности.

В результате исследования качественного и количественного состава фенолкарбоновых кислот оксигумата показано, что под воздействием катализатора происходит увеличение их содержания почти в 2 раза. При этом оксидат, полученный без применения солей кобальта, содержит только оксибензойные кислоты, а в оксигумате количество этих кислот составляет примерно 60 %; остальные ФКК относятся к классу оксикоричных (до 40 %). Под воздействием катализатора наблюдается интенсивное накопление кумаровой кислоты,

обладающей сильными фунгицидными свойствами, содержание которой достигает 33 % от суммы фенолкарбоновых кислот.

Впервые установлено, что одним из компонентов схсигуматп являются кислые полисахариды, продукты гидролиза которых представлены как моносахаридами, так и уроновыми кислотами. Методом восстановления натрийборгидридом доказана принадлежность этих полисахаридов к галачтуронгликанам или пектинам.

Практическая значимость полученных результатов. Научно обоснованы технологические параметры я предложена новая технология, позволяющая получать гуминовый препарат с высоким выходом (85 %) по сравнению с известными (25-30 % от ОМ торфа).

Разработана нррмативно-техническая документация на торфяное сырье и гуминовый препарат. Составлен технологический регламент получения оксигумата на опытно-промышленной установка и выпущены крупные партии препарата.

Выданы исходные данные, на основе которых Государственным проектным институтом по комплексному использованию торфа в народном хозяйстве (Гипроторф) МТП России разработан проект-производства оксигумата мощностью 500 и 2000 т/год жидкого продукта.

Нормативно-технические материалы использованы при создании двух опытно-промышленны)'. цехов по получению оксигумата в Беларуси (Опытно-экспериментальное предприятие "Биохим" в Минской области и цех колхоза "40 лет Октября" в Бресгской области).

В результате полевых и производственных испытаний показана высокая эффективность применения нового гуминового препарата как регулятора роста и средства защиты растений от болезней. Это явилось основанием для разработки рекомендаций по использованию оксигумата на картофеле, зерновых культурах и овощах и включения его Госхимкомиссиями Беларуси и России з Списки "Средства защиты и регуляторы роста растений, разрешенные для применения о сельском хозяйстве".

Выявлена целесообразность использования оксигумата совместно с пониженными дозами (50 % кормы) пестицидов, а также в составе минеральных удобрений, что позволяет снизить их расходные показатели и уменьшить химическую нагрузку на почву, растения и окружающую среду. Препарат внедрен на Гродненском ПО "Азот" в производстве гуматсодержащих азотных удобрений.

Экономическая значимость полученных результатов. Предложенная технология производства биологически активного препара-

та "Оксигумат" позволяет получать из 1 т фрезерного торфа 3,5 т целевого продукта. Выход гуминовых препаратов по известным технологиям в 2,5-3,0 раза ниже. Стоимость 1 кг оксигумата (в ценах 1993 года) составляет 84 руб., в то время как импортируемых биологически активных препаратов — от 12 до 52 долларов за 1 кг. Это свидетельствует о возможности существенной экономии валюты за счет использования в республике отечественных препаратов, а также целесообразности их поставки на международный рынок.

Использование оксигумата в качестве регулятора роста в дозах 2-3 кг/ га (двухкратная обработка растений) позволяет без изменения технологии выращивания повысить урожайность сельскохозяйственных культур на 10-30 %, что также дает большую прибыль.

Применение оксигумата для защиты растений совместно с пониженными дозами пестицидов (50 % нормы) обеспечивает снижение затрат на химическую обработку посевов в 2,0-2,5 раза.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

— научное обоснование процесса окисления торфа в щелочной среде как метода получения биологически активных препаратов;

— способ и технология производства регулятора роста растений "Оксигумат", позволяющие получать гуминовый препарат с выходом 85 % от ОМ торфа (в 2,5-3 раза выше, чем по известным технологиям);

— закономерности повышения выхода и активности оксида-тов под воздействием катализатора — солей кобальта;

— результаты исследования химического состава и физико-химических свойств продуктов окисления торфа;

— оценка ростстимулирующей и фунгицидной активности полученных оксидатов;

— результаты полевых и производственных испытаний оксигумата в растениеводстве.

Личный вклад соискателя. Соискателем выполнены лабораторные исследования по влиянию отдельных факторов (температуры, продолжительности окисления, концентрации реагентов) на выход и биологическую активность оксидатов; установлена роль катализатора окисления — солей кобальта в интенсификации процесса окисления и повышения фунгицидных свойств препаратов. Определены оптимальные условия и способ получения оксигумата. Изучено влияние окисления на физико-химические свойства и структуру гуминовых кислот. Изучен качественный и количественный со-

став алифатических карбоновых и фенолкарбоновых кислот и влияние катализатора на их содержание в препарате. Выделена и исследована полксахаридная фракция окоигумата. Доказана их принадлежность к классу галактуронгликанов. Получены опытно-промышленные пгртии оксигумата и уточнены технологические параметры его производства.

Разработка технологии получения препарата, нормативно-технической документации, внедрение препарата в производство осуществлено соискателем совместно с сотрудниками лаборатории биотехнологии (ныне химии и химической технологии твердого топлива); биологические, попевые я производственные испытания — совместно с институтами Академии аграрных наук Беларуси (БелНИИ защиты растений, БейНИИ картофелеводства, БелНИИ овощеводства, БелНИИ земледелия и др.).

Апробация результатов диссертации. Результаты научных исследований по теме диссертации доложены на ХУ Менделеевском съезде по общей и прикладной химии "Химические проблемы экологии" (Минск, 1993 г.); на Международных симпозиумах: "Методы магнитного резонанса в биохимии, молекулярной биологии и медицине" (Москва, 1989 г.), "Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения" (Ижевск, 1992 г.), "Симпозиуме стран Латинской Америки по переработке сахарного тростника и отходов сахарного производства" (Сантьяго, 1993 г.), "Органическое вещество тсрфа" (Минск, 1995 г.); на Международных научных конференциях: "Радиоэкология торфяников" (Царское Село, 1994 г.), "Регуляторы роста растений" (Москва, 1995 г.); на Международной научно-технической конференции "Достижения науки и техники в области ресурсосбережения и экологии" (Гомель, 1989 г.) и других конференциях, совещаниях и научных семинарах.

Опублккованность результатов. Результаты научных исследований по теме диссертации защищены 4 авторскими свидетельствами и опубликованы в 34 научных трудах, 13 из которых приведены в автореферате.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, списка использованной литературы и приложений. Полный объем диссертации 212 стр., в том числе 19 иллюстраций, 63 таблицы на 50 стр., 16 приложений на 23 стр. Список использованных источников — 252 наименования на 22 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава первая посвящена обзору литературных источников по вопросам физико-химических свойств и структуры гуминовых кислот (ГК). В основе современных представлений о природе, строении гуминовых веществ, их биологической активности лежат труды И.В.Александрова, Н.Н.Бамбалова, Дж. А.Виссера, А.И.Горовой, С.Гуминского, С.С.Драгунова, Л.Н.Екатерининой, И.Д.Комиссарова, М.М.Кононовой, В.П.Круглова, К.Кумады, ТАКухаренко, И.И.Лиштвана, Л.Ф.Логинова, Е.Ф.Маяковой, Г.В.Наумовой, Д.С.Орлова, Л.Р.Пивоварова, С.Прата, Ф.Стевенсона, А.А.Терентьева, А.В.Тишковича, Ф.Фляйга, Л.А.Х.ристевой, И.И.Ярчука. В обзоре отражены современные представления о природе биологической активности ГК, их воздействий на процессы обмена, дыхания, фотосинтеза. Проведен анализ литературы по вопросам получения гуминовых препаратов (ГП) и технологическим приемам увеличения их выхода, к которым относятся: диспергирование сырья, ведение процесса при повышенной температуре и избыточном давлении, использование физических и химических воздействий на гумуссодержащее сырье. В результате критического анализа ранее выполненных работ показана перспективность применения метода окисления торфа в щелочной среде при повышенных температуре и давлении для получения биологически активных препаратов.

Глава вторая посвящена объектам и методам исследования. Объектами исследования служили наиболее распространенные на территории Беларуси виды верхового и низинного торфа: осоковый, тростниковый и магелланикум-торф. Выполнены их геоботаническая, физихо-химическая характеристики и установлен компонентный состав. Объектами исследования служили также гуминовые препараты, полученные из разных видов торфа, нативные и окисленные гуминовые кислоты, низкомолекулярные продукты окисления торфа. В процессе экспериментальных исследований Использовали современные методы анализа: газо-жидкостную, ионообменную, распределительную хроматографию, ЭПР- и ИК-спектроскопию, элементный, функциональный и другие виды химического анализа. Торф окисляли пероксидом водорода в щелочной среде в присутствии катализатора — кобальта сернокислого. Опыты проводили в герметических сосудах из нержавеющей стали объемом 0,5 л, которые во время окисления выдерживали в термостате.

В работе использовали методы математического планироза-ния эксперимента и статистической обработки опытных данных.

В третьей главе отражены результаты исследований по выявлению влияния природы торфа на выход, компонентный состав и биологическую активность гуминовых препаратов. Установлено, что с качестве сырья для их получения можно использовать торф верхового и низинного типа со степенью разложения В не менее 20 %. Результаты исследований по подбору торфяного сырья позволили разработать технические условия "Торф для производства регуляторов роста" ТУ 88 БССР 123-87, которые кроме геоботанических показателей регламентируют влажность, зольность торфа и содержание в нем ГК. Изучено влияние основных технологических параметров на выход, компонентный состав, рострегулирующую и фунгицидную активность продуктов окисления. Установлено, что достаточно высокий выход препарата в сочетании с высокой биологической активностью можно получить в интерзале температур 120-130 °С при окислении торфа в течение 2,5-3,5 часов при концентрации гидроксида натрия 40-50 %, пероксида водорода — 30-40 %, кобальта сернокислого — 1-2 % от органической массы торфа. Примеиение катализатора интенсифицирует процесс., увеличивает выход оксидатов на 10-15 %, низкомолехулярных соединений (НМС) в их состазе — на 12-15% (рисунок).

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 . Количество катализатора, %

2,50

Рис. Влияние катализатора на выход и состав оксидатов

Продукты окисления с катализатором обладают также более высокой фунгицидной активностью. Степень ингибирования роста колоний fusarium oxysporum продуктами окисления без солей кобальта составляет 30 % от контроля, а с добавление C0SO4 — 76,8-87,5%

Методом планирования эксперимента получено уравнение регрессии — математическая модель процесса, позволяющая прогнозировать выход препарата при окислении торфа в различных технологических режимах и отражающая влияние на процесс отдельных технологических факторов с учетом эффектов их взаимодействия. На основании этого уравнения методом крутого восхождения по поверхности отклика установлены оптимальные условия получения препарата "Оксигумат": температура 125 °С, продолжительность окисления 3 часа, расход гидроксида натрия 35 %, пероксида водорода — 24,5 %, катапизатсра — 1 % от ОМ торфа. Для препарата с более сильными фунгицидными свойствами "Оксигумат-2" нужно использовать более жесткие условия: окисление при 130 °С в течение 3,5 часов при концентрации щелочи 45 %, окислителя — 26,5 %, катализатора —1,1 % от ОМ торфа.

Способы получения этих препаратов защищены двумя авторскими свидетельствами.

Глава четвертая посвящена исследованию химического состава продуктов окисления торфа. Выявлено, что оксигумат содержит до 60 % высокомолекулярных ГК и до 40 % НМС.

На примере трех образцов торфа — осокового (R = 25 %), тростникового (R = 35 %) и магелланикум-торфа (R = 25 %) проведены исследования по изучению изменений физико-химических свойств ГК при окислении. Дня сравнительной характеристики из каждого вида торфа выделено по три препарата ГК: ГК-1 — из исходного торфа путем извлечения 0,1 %-ным раствором NaOH при 80 °С; ГК-2 из ок-сидатов, полученных без применения катализатора, и ГК-3, окисленных в его присутствии. Выделенные препараты ГК охарактеризованы по элементному составу и содержанию функциональных групп (табл. 1). Окисленные ГК содержат больше углерода, меньше водорода и азота,чем исходные. Содержание углерода в ГК-1 составляет (%) 56,6 для осокового, 58,2 — для тростникового и 56,7 — для магелланикум-торфа, для ГК-2 соответственно 59,2; 59,6; 59,2, а для ГК-3 оно возрастает до 62,2; 63,5 и 60,2 %. Более высокие атомные соотношения С:Н для ГК-2 и ГК-3 говорят о возрастании в процессе окисления степени конденсированности ядерной части ГК.

Химическая характеристика гуминовых кислот

Таблица 1

Вид торфа Образец ГК Элементный состав, % н а горючую массу Атомные отношения Содержание функциональных групп, мг-экв/ г

С Н N О+З (по разности) С/Н О/С суммарное карбоксильные фенольные гидроксилы

Магелла-никум ГК-1 ГК-2 ГК-3 56,7 59,2 60,2 6,4 6,1 6,0 1,2 0,7 0,6 35,7 34,0 33,2 0,73 0,81 0,84 0,47 0,43 0,41 6,0 6,4 7,1 2,8 3,4 4,4 3,2 3,0 2,7

Осоковый ГК-1 ГК-2 ГК-3 56,6 59,2 62,2 6,0 5,7 5,5 2,8 2,3 1,6 34,е 32,8 30,7 0,79 0,86 0,94 0,46 0,42 0,37 5,9 6,1 6,4 2,6 3,1 3,9 3,3 3,0 2,5

Тростниковый ГК-1 ГК-2 ГК-3 58,2 59,6 63,5 6,0 5,9 5,6 2,6 2,1 1,3 33,2 32,4 29,6 0,81 0,84 0,94 0,42 0,41 0.35 5,8 6,1 6,2 2.7 3.8 4,0 3.1 3,3 2.2

Анализ содержания функциональных групп позволил выявить существенное влияние катализатора на их распределение. В препаратах ГК-3 по сравнению с ГК-1 и ГК-2 на 48-57 % возрастает количество карбоксильных, групп, а содержание фенольных гидроксилов уменьшается на 20-30 %, что указывает на участие оксиароматиче-ских структур в реакциях окисления. Для окисленных препаратов характерно увеличение оптической плотности растворов, связанное с ростом количества полярных групп и сопряженных связей. Результаты кислотного углеводного и белкового гидролиза ГК показали, что в гидролизатах окисленных ГК по сравнению с исходными содержание моносахаридов снижается в 1,7-3,5, а аминокислот в 1,2-2,2 раза. Полученные данные свидетельствуют об активном протекании реакций окисления по углеводным и белковым составляющим периферической части ГК и о высокой активности солей кобальта в этих процессах. Это подтверждается и результатами ИК-спектроскопических исследований. ЭПР-слектроскопия показала, что окисление приводит к возрастанию концентрации органических парамагнитных центров в ГК. Интенсивность сигнала ЭПР для ГК-1 магелланикум-торфа составляет 2,4.10", для ГК-2 — 3,6.1017, а для ГК-3 — 15.1.1017 спин/г, аналогично для осокового торфа: 0,66.10 ; 0.96.1017; 7,09.1017 спин/г. Возрастание в 7 раз сигнала ЭПР можно объяснить ростом вклада ароматического ядра в связи с частичной деструкцией углеводно-белкового комплекса ГК, а для образцов ГК-3 можно говорить о формировании новых структур полисопряжения при окислении в присутствии катализатора.

Из низкомолекулярной части (НМЧ) оксигумата осокового и магелланикум-торфа выделены полисахариды в количестве 12-15 % от её ОМ при окислении без катализатора и 7-8 % — в его присутствии. Исследован (ионосахаридный состав их трифторуксуснокислых гидролизатов. Низкое содержание моносахаридов позволило предположить присутствие в их составе значительных количеств уроновых кислот, гликозидные связи которых с углеводами характеризуются повышенной устойчивостью к кислотному гидролизу. Установлено наличие в полисахаридах 11-24 % уроновых кислот, хроматографи-ческий анализ которых показал присутствие только галактуроновой кислоты. Принадлежность полисахаридов к классу галактуронглика-нов подтверждена методом восстановления натрийборгидридом и характером ИК-спекгров.

Изучен состав низкомолекулярных алифатических кислот для чего из НМЧ оксигумата осокового торфа методом экстракции дизти-ловым эфиром и метилэтилкетоном выделены их фракции и охарактеризованы по элементному составу, кислотным, эфирным и йодным числам. Методом газс-жидкостной хроматографии идентифицированы алифатические монокарбоновые кислоты состава С2-С13 (9,5 %), дикарбояовые С2-С7 (5,4 % от ОМ НМЧ). Суммарное содержание этих кислот в оксигумате составляет 5,96 %, среди них уксусной — 2,64, янтарной — 0,96, щавелевой — 0,60, пропионовой — 0,44, глута-ровой — 0,28, малоновой — 0,28 % на ОМ оксигумата.

Определен состав алифатических оксикарбоновых кислот, образование которых связано с деструкцией углеводного комплекса. Газо-жидкостная хроматография показала присутствие в НМЧ 22,4 % этих кислот (8,96 % на ОМ оксигумата), среди которых преобладают низшие гомологи — молочная (59,3 %) и гликолевая (35,9 % от суммы). Общее содержание алифатических кислот в оксигумате 14;92 %.

Методом двумерной хроматографии на бумаге определено содержание и качественный состав фенолкарбоновых кислот в оксигумате осокового торфа и образца, окисленного в тех же условиях, но без катализатора. Для идентификации кислот использована их флюоресценция в УФ-сзете, методы обработки хроматограмм специфическими реагентами, спектры поглощения в УФ-области и УФ-спектры с диагностическими добавками, вызывающими определенные сдвиги максимумов поглощения. На основании этих исследований установлено, что оксидат, полученный без катализатора, содержит 6 ФКК, относящихся к классу оксибензойных. При этом 64,5 % смеси представлены п-оксибензойной, 24,3 % — м-оксибензойной, 10,5% — ванилиновой кислотами. Окисление с катализатором почти в 2 раза увеличивает выход ФКК. При этом идет интенсивное накопление оксикоричных кислот, которые составляют 38,9 % от их суммы. В составе оксигумата установлено присутствие 9 ФКК: 37,6 % от суммы составляет кумаровая, 33,4 % — п-оксибензойная, 10,4 % — ванилиновая, 7,8 % — м-оксибензойная, 4,0 % — салициловая, 3,7 % — сиреневая кислоты. Почти все эти соединения известны своими фун-гицидными и бактерицидными свойствами и, по-видимому, во многом определяют аналогичные свойства оксигумата.Всего идентифици-роано 76,8 % химического состава органических веществ оксигумата (табл. 2).

Таблица 2

Химический состав органических веществ оксигумата

Содержание, %

Компоненты препарата

в препарате на ОМ препарата

Органическая масса Гуминовые кислоты Органические кислоты в т.ч. алифатические: монокарбоновые дикарбоновые оксикарбоновые Фенолкарбоновые Пектины

Итого идентифицировано:

6,50 3,84 1,00

100,00 59,00 15,42

0,25 0,14 0,58 0,03 0,16 5,00

3,80 2,16 8,96 0,50 2,40 76,82

Глава пятая посвящена разработке технологических основ получения оксигумата и его производственным испытаниям в сельском хозяйстве. Отработка технологических режимов получения препарата проведена на опытно-промышленной установке экспериментальной базы ЙПИПРЗ АНБ. Основным технологическим оборудованием установки является химический реактор-автоклав, где происходит приготовление торфо-щелочной суспензии, ее гидролиз и окисление, а также центрифуга, предназначенная для разделения после-реакционной пульпы на целевой продукт и остаток от окисления. Работы на опытно-промышленной установке показали целесообразность проведения предварительного щелочного гидролиза в течение 1 часа, позволили уточнить технологические параметры, составить временный технологический регламент на производство оксигумата, оформить технические условия на препарат (ТУ 88 БССР 204-91). Технология получения препарата внедрена на опытно-экспериментальном предприятии "Биохим" (Минская обл.) и в опытно-промышленном цехе колхоза "40 лет Октября" Брестской обл.

Совместно с БелНИИ защиты растений на основе препарата "Оксигумат" и комплексоната меди разработан препарат "Окс-анат" с более высоким фунгицидным и бактерицидным действием. Разрабо-

тан разовый технологический регламент на его производство, наработаны опытные партии, которые прошли испытания на картофеле.

Эффективность использования оксигумата б растениеводстве изучена совместно с Минской областной проектно-изыскательской станцией химизации сельского хозяйства и институтами Академии аграрных наук Бепаруси — БелНИИ защиты растений, БелНИИ земледелия, БелНИИ картофелеводства_.БелНИИ агрохимии и почвоведения и др.

Прозедены производственные испытания оксигумата на зерновых культурах в колхозах Минской, Гродненской и Брестской областей на ячмене, озимой ржи, пшенице, кукурузе. Применение препарата для инкрустации семян (0.3-1 кг/т) и некорневой обработки в дозах 0,5-2 кг/га позволило получить прибавку урожая 9-19 %.

Производственные испытания оксигумата на культуре огурца и томатов проведены в 16 парниково-тепличных комбинатах Беларуси. Применение препарата повысило урожайность огурца на 4-28 %, томатов — на 8-29 % и снизило пораженность растений огурца мучнистой росой на 44,9-70,0 %, аскохитозом — на 26,3-55,9 %, перонос-порозом на 45,0-54,7 %, томатов — бактериозами на 25,6-37,8 %.

При возделывании картофеля препарат применяли для обработки клубней (0,3-0,5 кг/т) и опрыскивания вегетирующих растений (1,0-3,0 кг/га). Результаты испытаний в 7 хозяйствах Беларуси показали повышение урожайности картофеля на 6-21 %.

Совместно со специалистами БелНИИ защиты растений установлено, что применение оксигумата вместе с пестицидами позволяет уменьшить дозу их внесения на 50 % без снижения защитного эффекта.

Опытами БелНИИ агрохимии и почвоведения выявлена возможность снижения доз минеральных удобрений на 15-25 % при их использовании совместно с оксигуматом.

Успешные производственные испытания оксигумата и его положительная токсиколого-гигиеническая характеристика позволили Госхимкомйссиям Беларуси и России внести препарат в списки разрешенных к применению регуляторов роста и средств защиты растений. Препарат внедрен в парниково-тепличных хозяйствах и колхозах Минской, Гродненской и Брестской областей, а также на Гродненском ПО "Азот" при производстве гуматсодержащих азотных удобрений.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснована целесообразность применения метода окислительной деструкции торфа в «цепочной среде в присутствии катализатора для получения биологически активных препаратоз. Вперзые обнаружено, что продукты окисления торфа обладают соче-танным действием, проявляя наряду с ростстимулирующей и фунги-цидную ахтивность.

2. В результате всестороннего изучения оксидатов, полученных из различных аидов верхового и низинного торфа, установлена возможность использования для этих целей широкой видовой гаммы торфов со степенью разложения не менее 20 %. Разработаны технические условия на торф как сырье для производства регуляторов роста.

3. Изучение влияния отдельных факторов на выход, химический состав и биологическую активность оксидатов и проведение оптимизации процесса окисления показало, что сочетание высокого выхода препарата с выраженной биологической активностью достигается в области температур 120-130°С при концентрации пероксида водорода 3-4 % и продолжительности окисления 3,0-3,5 часа. Способы получения регулятора роста растений "Оксигумат" и средства защиты растений от болезней "Оксигумат-2" защищены авторскими свидетельствами.

4. Выявлены существенные изменения физико-химических свойств гуминовых кислот под действием окисления: увеличение обуглероженности, повышение содержания карбоксильных групп, снижение количества фенольных гидроксилов, возрастание оптической плотности и сигнала ЭПР, что, по-видимому, является причиной усиления их биологической активности.

5. В низкомолекулярной части оксигумата определен качественный и количественный состав алифатических монокарбоновых, дикарбонозых и оксикарбоновых кислот, а также фенолкарбоновых кислот, многие из которых обладают фунгицидным действием. Показано присутствие в оксидатах полисахаридов и доказана их принадлежность к классу галактуронгликанов.

6. На основе оксигумата и комлексоната меди разработан новый препарат "Оксанат" с повышенным защитным действием против целого ряда грибных (фитофтороз, альтернариоз, пероноспороз,

мучнистая роса и др.) и бактериальных (черная ножка, ризоктаниоз и др.) инфекций.

Показана целесообразность применения гуминовых пропара-тов с половинными дозами фунгицидов, что снижает химический прессинг на почву и растения, позволяет получить растениеводческую продукцию с меньшими затратами.

7. Разработана нормативно-техническая документация на ок-сигумэт и технологию его получения. Государственному проектному институту по комплексному использованию торфа в народном хозяйстве МТП России переданы исходные данные, на основании которых заполнен рабочий проект промышленного цеха по получению окси-гумата мощностью 500 и 2000 тонн в год. Производство препарата освоено на опытно-экспериментальном предприятии "Биохим" Минской области и в опытно-промышленном цехе колхоза "40 лет Октября" Брестской области.

8. Совместно с научно-исследовательскими институтами сельскохозяйственного профиля проведены широкие производственные испытания оксигумата при выращиваний овощных, зерновых культур и картофеля. Их результаты, а так»;е положительная токси-колого-гигиеническая сценка позволили Госхимхомиссиям Беларуси и России включить "Оксигумат" в список биологически активных препа-рато-з, разрешенных к применению а хозяйствах и нй приусадебных участках. Это явилось основанием для внедрения препарата на пар-никоБО-тепличных комбинатах и в колхозах Беларуси.

Основные положения диссертация опубликованы в следующих работах:

1. Регулятор роста с защитными свойствами из торфа / Г.В.Наумова, Л.В.Косоногова, Р.В.Кособокова, п.А.Жмакова, Т.С.Рахтеенко // Торф, пром-сть. - 1990. N 2. - С 22-25.

2. Жмакова H.A., Наумоза Г.В., Косоногова Л.В. Влияние окисления на физико-химические свойства гуминовых кислот торфа // Сб. Гуминовые вещества в биосфере. - М.: Наука, 1993. - С. 50-53.

3. Структура гуминовых кислот торфа / Н.А.Жмакова,

B.П.Стригуцкий, Г.В.Наумова, Л.В.Косоногова, Е.А.Юркевич,

C.В.Пармон, С.Г.Прохоров // Сб. Гуминовые вещества в биосфера. -М.: Наука, 1993. - С. 45-49.

4. Гуминовые препараты и технологические приемы их получения/Г.В.Наумова, Р.В.Кособокова, Л.В.Косоногова, Г.И.Райцина,

Н.А.Жмакова, Т.Ф.Овчинникова И Сб. Гуминовые вещества в биосфере.- М.: Наука, 1993. - С. 178-189.

5. Жмакова H.A., Кузнецова З.П., Наумова Г.В. Фенолкарбоно-вые кислоты в продуктах окисления торфа // Весц'| АН Беларусь Сер. xiM. навук. - 1993. N 2. - С. 97-100.

6. Пектины сфагновых мхов и торфа / Л.В.Косоногова, Г.В.Наумова, НАЖмакова, Т.С.Рахтеенко // ХТТ. - 1994, N 2.- С.76-83.

7. Биологически активные препараты стимулирующего и фун-гицидного действия на основе торфа / Г.В.Наумова, Л.В.Косоногова, Н.А.ЖмакоБа, Т.Ф.Овчинникова // ХТТ. - 1995, N 2. - С. 82-88.

8. Влияние приемов подготовки почвы на ее физические свойства " и биологическую активность / М.И.Юхневич, Г.В.Наумова, НАЖмакова, Н.Л.Макарова, Т.Ф.Овчинникова // Весщ ААН Беларуск-1995, N1,-С. 9-13.

9. Влияние полисахаридов к гуминовых веществ торфа на некоторые показатели иммунологической реактивности организма / Г.ВАбрамчик, С.С.Ермакова, М.К.Тумилович, Г.В.Наумова, НАЖмакова, Т.Ф.Овчинникова, И.В.Кляуззе II Весц1 АН Беларуси Сер. бшл. навук. -1995, N 1. - С. 28-30.

10. Новые гуминовые препараты и различные аспекты их физиологического действия / ГВ.Наумова, Н.А.Жмакова, Т.Ф.Овчинникова, Е.Ф.Конопля, С.С.Ермакова // Органическое вещество торфа. Тез. докл. Межд. симп. - Минск, 1995. - С. 52.

11. A.c. 1746562 СССР, МКИ5 А 01 N 61/00 С 05 F 11/02. Способ получения регулятора роста растений / И.И.ЛиштБан, Г.В.Наумова, Л.В.Косоногова, Б.К.Наматов, Н.А.Жмакова, Х.Т.Валекова, И.А.Магвеенко, Н.Г.Суюнов, Р.В.Кособокова, Г.И.Райцина, М.Н.Лойко (СССР).

12. A.c. 1624726 СССР, МКИ5 А 01 N 61/00. Способ получения средства для защиты растений от болезней / Г.В.Наумова, Л.В.Косоногова, М.С.Комарова, В.И.Сидляревич, В.И.Талапин, Р.В.Кособокова, НАЖмакова, Г.И.Райцина, В.К.Щедрин, В.Ю.Ячник, М.Н.Лойко (СССР).

13. A.c. 1824147 СССР, МКИ5 А 01 N 61/00. Средство защиты картофеля от фитофтороза / В.Г.Иванюк, Г.В.Наумова, Н.Н.Тимофеев, Л.В.Косоногова, Л.Е.Загурская, Р.В.Кособокова, Г.И.Райцина, Г.М.Середа, Н.А.Жмакова, Т.Ф.Овчинникова, Т.С.Рахтеенко, И.В.Кляуззе (СССР).

РЕЗЮМЕ Жмакова Надежда Анатольевна

ОКИСЛЕНИЕ ТОРФА В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Ключевые слова: торф, гуминовые кислоты, гуминовые препараты, регуляторы роста, окисление, катализатор, технология, реактор, полисахариды, органические кислоты, биологическая активность, фунгицидные свойства, растениеводство.

Объекты исследования: торф, гуминовый препарата "Оксигумат", гуминовые кислоты, продукты окисления торфа.

Цель работы: разработка способа и технологии получения регулятора роста гуминовой природы методом окислительной деструкции торфа в щелочной среде в присутствии катализатора.

Методы исследования: химические, физико-химические, математического планирования эксперимента и статистики.

Аппаратура: газо-жидкостной хроматограф, ИК-, ЭПР-спектрометр, спектрофотометр, реактор-автоклав, центрифуга.

Выполненными исследованиями установлено влияние технологических параметров на выход, состав и биологическую активность оксидатов и определены оптимальные условия процесса. Выявлены существенные изменения физико-химических свойств и структуры гу-миновых кислот при окислении. Из оксигумата выделены полисахариды и доказана их принадлежность к классу галактуронгликанов. Установлен ссстаз низкомолекулярных моно-, ди-, окси- и фенолкарбо-новых кислот. Впервые показано, что продукты окисления торфа обладают фунгицидной активностью. Предложена новая технология, позволяющая получать гуминовый препарат с высоким выходом (до 85 % от ОМ торфа). Совместно с институтами сельскохозяйственного профиля проведены производственные испытания оксигумата на овощных, зерновых культурах и картофеле. Госхимкомиссиями Беларуси и России препарат внесен в списки разрешенных к применению регуляторов роста и средств защиты растений.

Технология получения оксигумата внедрена на опытно-экспериментальном предприятии "Биохим" Минской обл. и в промышленном цехе колхоза "40 лет Октября" Брестской обл. Оксигумат внедрен в парниково-тепличных хозяйствах и колхозах Беларуси.

РЭЗЮМЭ Жмакава Надзея Анатольеуна

АКЮЛЕННЕ ТОРФУ У ШЧОЛАЧНЫМ АСЯРОДД311 ТЭХКАЛАГ1ЧНЫЯ АСНОВЫ АТРЫМАННЯ 51ЯЛАГ1ЧНА АКТЫУНЫХ ПРЭПАРАТАУ ДЛЯ

РАСЛ1НАВОДСТВА

Ключавыя словы: торф, гумшавыя мслоты, гумшавыя препараты, рэгуллтары росту, агасленне, катал1затар, тэхналопя, рэакгар, полщукрыды, аргажчныя «¡слоты, б1ялапчная актыунасць, фун-пцыдныя уласц|'васц|', раслшаводства.

Абекты даследавання: торф, гумжавы прэпарат "Ашгумат", гумшавыя юслоты, прадукты акюлення торфу.

Мэта работы: разпрацоука спосабу \ тэхналоги атрымання рэ-гулятара росту гумжавай прыроды мегадам аюсляльнай дэструкцьн торфу у шчолачным асяроддз1 у прысутнасц! каталюатара.

Метады даследаванняу: х1м1чныя, фЫка-жмнныя, матэма-тычнага планавання эксперыменту \ статыстыю.

Апаратура: газа-вадкасны храматограф, 14-, ЭПР-спекгрометр, спектрафатометр, рэактар-аутаклау, цэнтрыфуга.

Выкананым1 даследванням1 вызначаны уплыу тэхналалчных параметрау на выхад, склад I бтлапчную актыунасць ашдатау \ знойдзены аптымальныя умовы працэсу. Выяулены ¡стотныя змя-ненж ф1зжа-х!мКжых уласц1васцяу \ структуры гумшавых к!слот пры акюленж. 3 ашгумата вылучаны полщукрыды ¡ даказана ¡х ппына-лежнасць да класу галактуронгтнканау. Вызначаны склад жзкамалекулярных мона-, дзК аш-1 фенолкарбонавых юслот. Упер-шыню паказака, што прадукты аюслення торфу валодаюць фун-пцыднай актыунасцю. Прапанавана новая тэхналопя, дазваляючая атрымлшаць гумжавы прэпарат з высоюм выхадам (да 85 % ад АМ торфу). Сумесна з ¡нстытутам1 сельскагаспадарчага профшю правед-зены вытворчыя выпрабаванж акагумата на агародных, збожжавых культурах I бульбе. Дзяржх1мкам!с1ям1 Беларус! \ Расп прэпарат занесены у сп!сы дазволеных к ужыванкю рэгулятарау росту I сродкау абароны раслж.

Тэхналопя атрымання ашгумата укараняна на доследна-эксперыментальным прадпрыемстве "Б!ях1м" Мшскай вобл. I у пра-мысловым цэху калгаса "40 гадоу Кастрычжка" Брэсцкай вобл. Ак-агумат укаракен у паржкова-цяплнных гаспадарках I калгасах Бела-

РУС1.

SUMMARY Zhmakova Nadezhda Anatol'yevna

PEAT OXIDATION IN ALKALINE MEDIUM AND TECHNOLOGICAL BASES OI-" BIOLOGICALLY ACTIVE PREPARATIONS PRODUCTION FOR PLANT GROWING Key words: peat , humic preparations, growth regulators, oxidation, catalyst, technology, reactor, polysaccharides, organic acids, biological activity, fungicidal features, piant growing.

Research objects: peat, humic preparation "Oxihumat", humic =cid«5, peat oxidation products.

Target of the work: development of the method and production technology of growth regulator of humic origin by means of peat oxidation destruction in alkaline medium with the catalyst.

Research methods: chemical, physical-chemical, mathematical planning of the experiment and statistics.

Equipment: gas-liquid chrômatograph, IR-, EPR-spectrometer, spectrophotometer, reactor-autoclave, centrifuge.

Ey the researches done the impact of technological parameters upon the outcome, composition arid biological activity of oxidates have been stated arid optimal process conditions have been identified. Substantial changes of ohysical-chemical properties and humic acids stru cturo changes in oxidation process have been reveaied.The polysaccharides from oxihumates have been extracted and their belonging to galacturon-glicans class have been proved. The composition of low-molecular mono-, di-, cxi- and phenol-carbonic acids have been stated. For the first time it has been shewn, that peat oxidation products have fungicidal activity. New technology has been proposed, allowing to produce humic preparation of high output ( till 85% of peat TM).Together with the Institutes of agricultural type the industrial tests of oxihumst on vegetable, cereal crops and potatoes have been carried out. By the State Chemical Commissions of Belarus and Russia the preparation is enlisted as permitted for application plant growth regulator and plants protection means. The oxihumat production technology is introduced at the testexperiment enterprise "Biokhim', Minsk region and at the industrial workshop of the collective fami "40 years of October", Brest region. Oxihumat is introduced in greenhouse and hot-bed farms and collective farms of Belarus.