Текущие проекты  

  Прошлые проекты  

  Аспирантура  

  Диссертации  

  Дипломные работы  

  Семинары  

  Курс лекций  

| домой | исследования | публикации | литература | контакты |

English mgumus

О нас

      Мы являемся группой ученых, занимающихся исследованием гуминовых веществ (ГВ). Наша группа включает в себя ученых, аспирантов и студентов химического факультета и факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и института почвоведения им. В.В. Докучаева РАСХН. Руководителем группы является профессор, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физической органической химии Ирина Васильевна Перминова.
      Благодаря междисциплинарности группы в сферу наших интересов входит исследование ГВ не только с точки химических аспектов (изучение структуры и реакционной способности ГВ), но также и токсикологический и биологический аспекты. С точки зрения химии, наиболее ярким отличительным свойством ГВ является супрамолекулярная природа их структуры, связанная со стохастическим синтезом гуминовых макромолекул из растительных и животных остатков. Эта уникальная особенность ГВ создает значительные трудности при изучении их свойств, так как простое перенесение аналитических методов, используемых для изучения веществ с известной структурой, на ГВ приводит к появлению большого количества артефактов.
      Решение этой проблемы является одним из основных направлений наших исследований. К настоящему времени нами были осуществлены следующие разработки в области аналитической химии гуминовых веществ:

  1. способ определения элементного состава в расчете на беззольную безводную навеску, подразумевающий прямое определение содержания золы и пересчет с учетом содержания воды в препаратах ГВ (в среднем 8%);
  2. определение молекулярно-массового распределения ГВ с использованием эксклюзионной гель-хроматографии в условиях подавления неэксклюзионных эффектов и использования полидекстранов как наиболее адекватных калибровочных веществ (Perminova et al., 1998, Perminova, 1999);
  3. количественное ПМР определение обменных и скелетных протонов в ГВ (Kovalevskii et al., 1999);
  4. разработка условий получения количественных 13C ЯМР спектров ГВ (Kovalevskii et al., 2000).

Разработка условий проведения гель-хроматографического анализа ГВ была проведена в тесном сотрудничестве с проф. Ф. Н. Фриммелем (Prof. Dr. F.H. Frimmel) и его рабочей группой: доктором Аббт-Браун (Dr. Abbt-Braun) и С. Хессе (Dr. S. Hesse) из Технического Университета Карлсруэ (Германия). Благодаря длительной совместной работе с доктором Норбертом Херткорном (Dr. Norbert Hertkorn) из национального исследовательского центра защиты здоровья человека и окружающей среды (GSF) в Мюнхене (Германия), нами были совместно разработаны походы к получению двумерных ЯМР-спектров ГВ (Hertkorn et al., 2000). Последними разработками в этой области являются сравнительный анализ парциальных структур гуминовых и фульвокислот (Hertkorn et al., 2001) и изучение гидролизованных и фракционированных препаратов ГВ (Permin et al., готовится к печати).
      Другим важным направлением наших исследований является разработка подходов к численному описанию структуры ГВ. В рамках этого направления А.В. Кудрявцевым была написана программа Geltreat, позволяющая рассчитывать численные дескрипторы структуры ГВ на основе данных гель-хроматографии и капиллярного электрофореза (Kudryavtsev et al., 2000). Получаемые дескрипторы используются при классификационном анализе ГВ и для создания прогностических моделей их свойств (Perminova et al., 2000). Интересные результаты по численному описанию протолитических свойств ГВ были также получены в последнее время доцентом кафедры аналитической химии А.В. Гармашом и его аспирантом Е. Куненковым, работающими в тесном сотрудничестве с нашей группой и продолжающими работать в этом направлении.
      Наряду с количественным анализом ГВ, важным направлением исследований в нашей группе является изучение взаимодействия ГВ с экотоксикантами различных классов. Благодаря уникальной структуре ГВ, включающей в себя сильнозамещенное различными функциональными группами ароматическое ядро и гидрофильную углеводно-белковую периферию, ГВ могут вступать в практически любые виды взаимодействий: ионные, донорно-акцепторные, гидрофобные и т.д. В результате ГВ образуют комплексы с тяжелыми металлами, способны связывать как гидрофобные органические вещества, так и органические вещества с большим количеством функциональных групп. Другими словами, ГВ влияют на форму существования всех основных классов экотоксикантов в окружающей среде. Поэтому чтобы оценить влияние ГВ на поведение экотоксикантов в природных средах, необходимо проведение количественной оценки связывающих свойств ГВ по отношению к экотоксикантам. Нами была проведена оценка связывающей способности ГВ по отношению к трем различным классам экотоксикантов: тяжелым металлам, гербицидам и полиядерным ароматическим углеводородам (ПАУ). Были определены константы связывания ГВ различного происхождения и фракционного состава с Hg(II), атразином и пиреном, флуорантеном и антраценом. Результаты были обобщены в трех диссертационных работах на соискание ученой степени кандидата наук Д.М. Жилина (1998), Н.А. Куликовой (1999) и Н.Ю. Гречищевой (2000). Определение констант связывания ГВ с ПАУ проводили методом лазерной флуоресценции в сотрудничестве с профессором В.В. Фадеевым и доктором Е.М. Филипповой из лаборатории лазерной спектроскопии физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Соответствующие исследования с атразином были проведены в сотрудничестве с доктором Гердом Бальке (Dr. G. Balcke) из центра по изучению окружающей среды (UFZ) в Лейпциге (Германия).
      Для установления взаимосвязи между связывающей способностью к экотоксикантам и детоксицирующей способностью ГВ были проведены соответствующие токсикологические эксперименты. Количественную оценку детоксицирующей способности ГВ проводили с использованием оригинального подхода, разработанного в нашей группе и позволяющего рассчитывать константы связывания экотоксикантов на основании данных о снижении их токсичности в присутствии ГВ (Perminova et al., 2001a, 2001b, 2001c). Токсикологические вегетационные эксперименты с гербицидами были проведены нынешними и бывшими членами нашей рабочей группы (Н.А. Куликова, В.А. Холодов, Г.Ф. Лебедева, М.А. Анисимова) на базе факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, а токсикологические эксперименты в модельных водных средах были проведены с Hg(II) (Д.М. Жилин), атразином (Н.А. Куликова) и ПАУ (Н.Ю. Гречищева) в тесном сотрудничестве и на базе профессора Д.Н. Маторина и доктора П.С. Венидиктова кафедры биофизика биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
      Относительно новым направлением в нашей группе является изучение образования органоминеральных комплексов с ГВ и оценка связывающей способности ГВ в их составе по отношению к гербицидам. Эти вопросы были освещены в диссертационных работах на соискание ученой степени кандидата наук Куликовой Н.А (1999) и Холодова В.А (2001).
      Количество образцов ГВ, выделенных членами нашей группы за более чем восемь лет работы, превышает сто препаратов. Это позволило нам получить представительный набор данных по структуре ГВ различного происхождения и фракционного состава, их связывающей способности и детоксицирующим свойствам по отношению к экотоксикантам различных классов. Таким образом, нами создана база данных по свойствам ГВ, позволяющая на ее основе создавать как классификационные, так и прогностические модели. По нашему мнению, создание и развитие моделей «структура-свойство» для детоксицирующих свойств и биологической активности является необходимым шагом в расширении областей практического применения ГВ.
      Последнему направлению - практическому использованию ГВ как природных детоксикантов, микроудобрений и биологически активных веществ - в нашей группе в последнее время уделяется все большее внимание. Наши интересы включают в себя:

  • традиционно производимые гуматы, представляющих собой нефракционированную смесь угольных или торфяных ГВ, извлекаемых методом щелочной экстракции;
  • фракционированные гуматы, получаемые с помощью различных способов фракционирования;
  • комплексы гуматов с металлами;
  • химически модифицированные гуматы.

Наиболее многообещающим направлением наших ближайших исследований мы считаем объединение фундаментальных и прикладных направлений для получения новых знаний в области структуры и свойств гуминовых веществ и поиска новых путей их практического применения.

Текущие проекты

2006-2008 "Взаимодействие гуминовых веществ с биологическими мембранами: количественное описание и механизм", РФФИ, #06-04-49017-a

2004-2007 "Investigation and Modeling of the Fundamental Interactions of Actinides with Customized Humic Substances at both the Molecular and Colloidal Levels", RAS-DOE project #RUC2-20006-MO-04.

2004-2006 "Development of detoxicants of combined action on the basis of humic substances and their derivatives", International Science-Technology Center (ISTC) project KR-964

2004-2006 "Development of reactive humic materials for prevention of actinide migration", NATO Collaborative Linkage Grant, #980580, with University of Florida.

2004-2006 "Образование связанных остатков гербицидов в почве", РФФИ, #04-04-49679.

Прошлые проекты

2003-2005 "Взаимодействие гербицидов с почвой и почвенными минералорганическими комплексами", РФФИ, #03-04-49180.

2002 NATO Advanced Research Workshop "Use of humates to remediate polluted environments: From theory to practice" Zvenigorod, Russia, September 22-29, 2002, Nato Science Program, ARW 978587.

2002-2004 "Humic substances as natural adaptogens: evaluation of the biological effects and their relationship to the molecular properties", Research Center for Environment and Health (GSF), FE 75184, BA 31/139166/02/U.

2003-2004 "Development of water soluble metal complexes of humic substances as micronutrients for agricultural and livestock uses", R&D project for Humintech Ltd. (Duesseldorf, Germany).

2001-2002 "Detoxification of contaminated soils using humic substances", Program "Integration".

2001-2003 "Use of one- and two-dimensional NMR methods for study of molecular structure of humic substances using analysis of their narrow fractions", Russian Foundation for Basic Research (RFBR), #01-03-32664.

2000-2002 "Interactions of humic substances with herbicides: binding, detoxification and relationship to the structure", Russian Foundation for Basic Research (RFBR), #00-04-48692.

1998-2001 "Humic and humic-like substances from natural and anthropogenic sources: structure, reactivity and detoxifying ability in relation to heavy metals and organic ecotoxicants", INTAS - 1129/97.

1998-1999 "Use of proton NMR for study of humic substances structure", Russian Foundation for Basic Research (RFBR), #98-03-33186а.

1997-2001 "Combined use of instrumental analytics, in particular, NMR-Spectroscopy and mathematical modelling for structure elucidation of humic substances", BMBF(Germany)/Russian Ministry for Science and Technology: bilateral cooperation with GSF (Neuherberg, Munich), RUS-143/97.

1996-1998 "Influence of humic substances on biological activity of ecotoxicants of different classes", Russian State Committee for High Education, #4-26.

1996-1998 "Study of protective properties of natural organic matter in soil-herbicide-plant", Russian Foundation for Basic Research (RFBR), #96-04-49838.

1993-1996 "Delopment of the complex approaches of the chemical-biological wastewater treatment", Ministry for Environment, # 8.1.3.28.

1994/1995 "Impact of humic acids on the biological activity of environmentally harmful chemicals: prediction from structural and physico-chemical properties of the humic acids", International Science Foundation (ISF) NBN000/NBN300.

Аспирантура

  • Л.А. Карпюк "Синтез алкоксисилилированных гуминовых производных и их адсорбция на силикагеле"
  • А.Н. Коваленко "Синтез обогащенных хинонами гуминовых веществ"
  • Е.Ю. Беляева "Влияние неэксклюзионных эффектов на гель-хроматографический анализ гуминовых веществ"
  • Э.В. Куненков "Классификация гуминовых веществ по данным гель-хроматографии и масс-спектрометрии высокого разрешения", со-руководитель А.В. Гармаш
  • Л.В. Выборова "Получение салицилат-обогащенных гуминовых производных и изучение их физиологической активности"

Диссертации

Докторские диссертации

Перминова Ирина Васильевна. 2000. Москва. "Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот". Докторская диссертация. Специальность 02.00.02 - Аналитическая химия.

Куликова Наталья Александровна. 2008. Москва. "Защитное действие гуминовых веществ по отношению к растениям в водной и почвенной средах в условиях абиотических стрессов". Докторская диссертация. Специальности 03.00.16 - Экология и 03.00.27 - Почвоведение.

Кандидатские дессертации

  • Данченко Н.Н. 1997. Функциональный состав гумусовых кислот: определение и взаимосвязь с реакционной способностью (автореферат / полный текст)
  • Анисимова М.А. 1997. Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам (автореферат / полный текст)
  • Жилин Д.М. 1998. Исследование реакционной способности и детоксицирующих свойств гумусовых кислот по отношению к соединениям ртути (II) (автореферат / полный текст)
  • Ковалевский Д.В. 1998. Исследование структуры гумусовых кислот методами спектроскопии ЯМР 1Н и 13С (автореферат/полный текст)
  • Куликова Н.А. 1999. Связывающая способность и детоксицирующие свойства гумусовых кислот по отношению к атразину (автореферат / полный текст)
  • Гречищева Н.Ю. 2000. Взаимодействие гумусовых кислот с полиядерными углеводородами: химические и токсикологические аспекты (автореферат / полный текст)
  • Холодов В.А. 2003. Адсорбция и токсичность гербицида ацетохлора в почвах различных типов (автореферат / полный текст)
  • Салеем К.М.А. 2004. Использование гуминовых препаратов для детоксикации и биодеградации нефтяного загрязнения (автореферат)
  • Л.А. Карпюк. 2008. Алкоксисилильные производные гуминовых веществ: синтез, строение и сорбционные свойства (автореферат / полный текст)

Дипломные работы

  • М.А. Казачков. 2012. "Обработка данных масс-спектрометрии высокого разрешения для природных органических соединений нерегулярного строения"
  • М.М. Анджушев. 2012. "Извлечение различных фракций растворенного органического вещества из реки Колыма и исследование их структуры и свойств"
  • А.Я. Жеребкер. 2012. "Синтез структурных аналогов гуминовых веществ"
  • А.Б. Воликов. 2011. "Синтез, строение и свойства силанольных производных гуминовых кислот"
  • И.В. Дубиненков. 2011. "Исследование строения растворенного органического вещества природных вод методами масс-спектрометрии ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье и спектроскопии ЯМР"
  • Е.А. Илюхина. 2005. "Получение фенол- и хинонобогащенных гуминовых производных с различными молекулярными размерами"
  • Л.А. Карпюк. 2005. "Получение алкоксисилильных производных гуминовых веществ и их иммобилизация на силикагеле"
  • Е.Ю. Беляева. 2004. "Влияние неэксклюзионных эффектов на гель-хроматографический анализ гуминовых кислот" (полный текст)
  • А.Н. Коваленко. 2004. "Синтез и характеристика гуминовых производных, обогащенных хинонными фрагментами" (полный текст)
  • Т.А. Соркина. 2004. "Взаимодействие гуминовых веществ и их производных с ионами плутония в различных степенях окисления" (полный текст)

НОВОЕ!
Курс лекций 2011 года
"Химия альтернативного органогенного сырья". Часть 1-я, химия гуминовых веществ.

Курс лекций И.В. Перминовой
"Гуминовые вещества и химия сложных систем: вводный курс"


Семинары



| домой | исследования | публикации | литература | контакты |