Zborník príspevkov z vedeckej konferencie - Department of ...
Zborník príspevkov z vedeckej konferencie - Department of ... Zborník príspevkov z vedeckej konferencie - Department of ...
Vznik a funkcia humínových látok Humínové látky vznikajú organickým rozkladom rastlinného materiálu [10, 11] a rozkladom mtvych organizmov [12]. Proces degradácie a mineralizácie za vzniku humínových látok sa nazýva humifikácia. Tradine sa predpokladá, že humínové látky v riených a jazerných vodách sú tie isté ako humínové látky v pôde, a že hlavným zdrojom HS sú priahlé brehy, z ktorých sa HS do vody dostávajú rozrušením (eróziou, vymletím) pôdy poas dážov [13]. Poda Stevensona [14] je distribúcia humínových látok – humínových kyselín (HK) a fulvokyselín (FK) v lúnych pôdach, pasienkových pôdach v pomere HK/FK rovnom 2 a v lesných pôdach je pomere HK/FK rovnom 0,5. Bežne sú pri objasovani vzniku humínových látok používané hypotézy zameriavajúce sa na štyri cesty ku vzniku humínových látok v pôde poas rozkladu tkanív rastlín. Tieto humifikané procesy môžu fungova vo všetkých pôdach, ale nemusí to by v rovnakom rozsahu a nemusia ma rovnakú dôležitos pri vzniku HL [15] . Cesty ku vzniku HL [14] sa oznaujú ako: 1. Lignínová teória 2. Polyfenolová teória I. (polyfenoly sú na rozdiel od 3. teórie syntetizované) 3. Polyfenolová teória II. 4. Kondenzácia cukru a amínu Štruktúra a vlastnosti humínových látok majúce vzah k IEC Názov humínové látky, definuje skupinu vemi heterogénne štrukturovaných organických makromolekúl [16]. HL vykazujú komplexnú chemickú štruktúru, hydrofilný charakter a kyslé vlastnosti [17]. Poda rozpustnosti sú humínové látky rozdelené do troch vekých skupín: 1. Humínové kyseliny sú hlavnou extrahovatenou zložkou humínových látok. Sú nerozpustné za kyslých podmienok (pH < 2), ale rozpustné pri vyšších hodnotách pH. Ich farba je tmavo hnedá až ierna. Rozpätie ich relatívnych molekulových hmotností je od 1500 do 5000 vo vodách a od 50000 do 500000 v pôdach [7]. V ich chemickej štruktúre dominujú fenolické skupiny, dlhé mastné kyseliny a iné. Tieto molekuly sú viac hydrofóbne v porovnaní s fulvokyselinami. 2. Fulvokyseliny sú rozpustné vo vode za všetkých pH podmienok. Ich farba je žltá až bledo hnedá. Rozpätie ich relatívnych molekulových hmotností sa pohybuje od 600 do 1000 vo vodách a od 1000 do 5000 v pôdach [14]. Priemerná džka ich makromolekúl je 60 nm a priemerný prierez molekulou je 2 nm. Tieto zložky sú bežne rozpustné vo vode. 3. Humíny nie sú rozpustné vo vode za žiadných pH podmienok. Farba humínov je ierna [19]. HL sú prevažne zložené z prvkov C, H, O, N, S a to približne v zastúpení 50%C, 5%H, 45%O, do 4%N a do 1%S. V nasledujúcej tabuke je elementárne zastúpenie v humínových štandardoch International Humic Substance Society (IHSS): HL obsahujú aromatické a alifatické karboxylové skupiny, fenolické a alifatické OH skupiny, karbonylové skupiny, veký poet aromatických kruhov, alifatické reazce, chinónové a hydrochinónové štruktúry. Základné štruktúrne jednotky humínových látok sú aromatické kruhy fenolického typu, ktoré sú substituované skupinami ako –COOH, spojené navzájom skupinami –O–, –CH2–, –NH– a –S–, a obvykle obsahujú tiež dve voné hydroxylové skupiny. Humínové látky obsahujúce funkné skupiny –COOH, –OH, –NH2, at., majú schopnos ovplyvni viazanie katiónov stopových kovov v životnom prostredí. Komplexácia stopových kovov s HL môže spôsobi zníženie toxicity kovu (napr. me), alebo zvýšenie jeho rozpustnosti (napr. železo) a tak ich lepšie sprístupnenie pre rastlinný organizmus. Absorbné spektrum typických humínových látok je nevýrazné a podobá sa klesajúcej exponenciálnej krivke. Pri krátkých vlnových džkach () v UV oblasti spektra je absorbancia najvyššia a zväšovaním vlnových džok postupne klesá aj absorbancia, ako keby chvostovala do ervenej oblasti viditeného spektra. Z toho vyplýva, že na detekciu HL môže by použitá skoro každá vlnová džka, ale najcitlivejšie detekcie sa dosiahnu s nižšími hodnotami. Fluorescenné vlastnosti sú pozorované iba u špecifických látok s rigídnou molekulovou štruktúrou ako sú aromatické systémy, zlúeniny s konjugovanou dvojitou väzbou, karbonylovou väzbou a kondenzované heterocyklické zlúeniny. [20]. Humínové látky patria medzi takéto štruktúry a preto vykazujú fluorescenciu. Tieto látky s nestálou štruktúrou silne ovplyvujú fyzikálno-chemické vlastnosti pôdy. Medzi takéto vlastnosti patrí napríklad štruktúra zn a sorpná kapacita pôdy. HL sú schopné viaza živiny pre rastliny a remobilizova ažké kovy. Napriek dôležitosti pre ekológiu, agrikultúru, prvotnú úpravu vôd a ohromnému záujmu výskumných vedcov, zloženie a štruktúra ešte nie je jasná. Dôvodom je fakt, že HL boli vytvorené a tvoria sa asociáciou vysokomolekulových zložiek mikrobiálneho, rastlinného a živoišného pôvodu. Vekos molekúl humínových látok je bežne spojovaná s ich hmotnosou, pritom ale je vemi závislá aj od iných faktorov. Napríklad, množstvo funkných skupín v HL može by disociovaných, alebo protónovaných v závislosti od pH. Disociované funkné skupiny nesú prevažne negatívny náboj. V humínových látkach, vaka prítomnosti hydroxylových a karboxylových skupín, prevláda záporny náboj (anionický charakter). Rozmer humínových látok je ažko definovatený. V roztoku s vysokým pH a nízkou iónovou silou (IS) sa uplatuje intramolekulárne odpudzovanie (repulzia) v rámci jednotlivých molekúl medzi záporne nabitými skupinami a intermolekulárna repulzia záporne nabitých skupín medzi viacerými molekulami. Naopak, pri nízkych hodnotách pH a vysokej iónovej sile sú humínové látky v agregátoch stoených do kbka, podobne ako je tomu pri proteínoch. Záverom je že humínové látky s tou istou hmotnosou môžu ma rôzne vekosti, v závislosti od aktuálnych okolitých podmienok. Relatívne zastúpenie karboxylových skupín, aromatických hydroxylových (fenolických) a alifatických hydroxylových (alkoholy, cukry) skupín, zodpovedných za aniónový charakter, je nižšie pri humínových kyselinách ako pri fulvokyselinách. Zborník príspevkov z 18. medzinárodnej vedeckej konferencie "Analytické metódy a zdravie loveka", ISBN 978-80-969435-7-9 - 207 - hotel Falkensteiner, Bratislava 11. - 14. 10. 2010
Obr. 1: Vplyv pH na agregané stavy humínovej kyseliny. Znižovanie pH vodných roztokov humínových látok má podobný efekt ako pridávanie kovových solí, aj ke s menším vplyvom. Zvýšenie koncentrácie H 3O + spôsobuje protonizáciou karboxylových skupín nachádzajúcich sa na humínových látkach, ktoré eventuálne vedie ku zníženiu ich rozpustnosti v roztokoch a vyzrážaniu. Tento jav bežne zaína u rôznych HA pri pH 3±2 a dosahuje koniec pri pH 2±1 a považuje sa za kontinuálny proces. Zaína sa na intramolekulovom stupni, prechádza cez stupe intermolekulový a na záver produkuje zrazeninu [21]. V literatúre je uvedených viacero možných hypotetických štruktúr humínových kyselín a fulvokyselín, ktoré vychádzajú z poznatkov získaných využitím degradaných techník s následnou separáciou degradaných produktov metódami kvapalinovej chromatografie, plynovej chromatografie a elektroseparaných metód a ich identifikáciou takými modernými deteknými a identifikanými technikami akými sú napríklad nukleárna magnetická rezonancia (NMR), hmotnostná spektrometria (MS), alebo infraervená spektrometria (IR). Obr. 2: Teoretický model fulvokyseliny poda [22] poukazujúci na vysoký podiel karboxylových funkných skupín v ich štruktúre. Obr. 3: Teoretický model humínovej kyseliny poda [14] poukazujúci na relatívne nižšie zastúpenie karboxylových funkných skupín v ich štruktúre oproti fulvokyselinám. Acidobázické vlastnosti humínových látok Na úely racionálneho optimalizovania eluných podmienok v IEC je potrebné dáva si do vhodného vzahu acidobázické a nábojové vlastnosti rôznych typov humínových látok s obdobnými vlastnosami iónomeniov a mobilných fáz obsahujúcich elektrolyty. Na Obrázku 4 prevzatom z publikácie [23] a upravenom poda sú uvedené závislosti vekosti Zborník príspevkov z 18. medzinárodnej vedeckej konferencie "Analytické metódy a zdravie loveka", ISBN 978-80-969435-7-9 - 208 - hotel Falkensteiner, Bratislava 11. - 14. 10. 2010
- Page 164 and 165: Na obr. 4b je elektroforeogram z IT
- Page 166 and 167: Vhodnos navrhnutého analytického
- Page 168 and 169: Experimentálna as CZE separácie b
- Page 170 and 171: Séria kalibraných meraní modelov
- Page 172 and 173: Výsledky a diskusia Na obr. 2 sú
- Page 174 and 175: Tab. 2: Parametre regresných rovn
- Page 176 and 177: Tab. 3: Opakovatenosti migraných a
- Page 178 and 179: chloridu, typickej makrozložky v C
- Page 180 and 181: kationického roztoku elektrolytu b
- Page 182 and 183: Tab. 2: Stanovenie aniónov a kati
- Page 184 and 185: CHARAKTERIZÁCIA RP-HPLC FRAKCIONOV
- Page 186 and 187: Obr. 2. RP-HPLC profil vzorky HK Al
- Page 188 and 189: Obr. 6. RP-HPLC profily frakcií vz
- Page 190 and 191: Zoznam použitej literatúry [1] Ha
- Page 192 and 193: a druhá kolóna kontaktným vodivo
- Page 194 and 195: c b a 1000 1500 tm [s] 2000 Obr. 3:
- Page 196 and 197: Záver ITP-CZE uskutonená použit
- Page 198 and 199: Automatizácia je založená na po
- Page 200 and 201: e d c b a 20mAu t CZE (min) 2 4 6 8
- Page 202 and 203: kyselina; mandlová kyselina (3,75
- Page 204 and 205: Literatúra [1] Th.P.E.M. Verheggen
- Page 206 and 207: Z uvedeného vyplýva, že je stál
- Page 208 and 209: 2a.) 2b.) Obrázok 2.: RP - HPLC z
- Page 210 and 211: Porovnaním chromatogramov frakcií
- Page 212 and 213: Práca vznikla za podpory grantov V
- Page 216 and 217: celkového náboja jedného gramu p
- Page 218 and 219: Vzorky pôd a ich charakterizácia
- Page 220 and 221: Zborník príspevkov z 18. medziná
- Page 222 and 223: Obrázok 11: Kruhové diagramy perc
- Page 224: [23] D. Gondar, R. Lopez, S. Fiol,
Obr. 1: Vplyv pH na agregané stavy humínovej kyseliny.<br />
Znižovanie pH vodných roztokov humínových látok má podobný efekt ako pridávanie kovových solí, aj ke s menším<br />
vplyvom. Zvýšenie koncentrácie H 3O + spôsobuje protonizáciou karboxylových skupín nachádzajúcich sa na humínových<br />
látkach, ktoré eventuálne vedie ku zníženiu ich rozpustnosti v roztokoch a vyzrážaniu. Tento jav bežne zaína u rôznych HA<br />
pri pH 3±2 a dosahuje koniec pri pH 2±1 a považuje sa za kontinuálny proces. Zaína sa na intramolekulovom stupni,<br />
prechádza cez stupe intermolekulový a na záver produkuje zrazeninu [21].<br />
V literatúre je uvedených viacero možných hypotetických štruktúr humínových kyselín a fulvokyselín, ktoré vychádzajú<br />
z poznatkov získaných využitím degradaných techník s následnou separáciou degradaných produktov metódami<br />
kvapalinovej chromatografie, plynovej chromatografie a elektroseparaných metód a ich identifikáciou takými modernými<br />
deteknými a identifikanými technikami akými sú napríklad nukleárna magnetická rezonancia (NMR), hmotnostná<br />
spektrometria (MS), alebo infraervená spektrometria (IR).<br />
Obr. 2: Teoretický model fulvokyseliny poda [22] poukazujúci na vysoký podiel karboxylových funkných skupín v ich<br />
štruktúre.<br />
Obr. 3: Teoretický model humínovej kyseliny poda [14] poukazujúci na relatívne nižšie zastúpenie karboxylových<br />
funkných skupín v ich štruktúre oproti fulvokyselinám.<br />
Acidobázické vlastnosti humínových látok<br />
Na úely racionálneho optimalizovania eluných podmienok v IEC je potrebné dáva si do vhodného vzahu<br />
acidobázické a nábojové vlastnosti rôznych typov humínových látok s obdobnými vlastnosami iónomeniov a mobilných<br />
fáz obsahujúcich elektrolyty. Na Obrázku 4 prevzatom z publikácie [23] a upravenom poda sú uvedené závislosti vekosti<br />
<strong>Zborník</strong> <strong>príspevkov</strong><br />
z 18. medzinárodnej <strong>vedeckej</strong> <strong>konferencie</strong><br />
"Analytické metódy a zdravie loveka", ISBN 978-80-969435-7-9<br />
- 208 -<br />
hotel Falkensteiner, Bratislava<br />
11. - 14. 10. 2010
Change language