Докторант ph.D. Ахауова Г.К., профессор Асанов А.А.

Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати. Казахстан

ИЗМЕНЕНИЕ МЕЛИОРАТИВНЫХ СВОЙСТВ ОСТРУКТУРИРОВАННОЙ ПОЧВЫ В ПРИСУТСТВИИ КАРБОКСИД^-, АМИД^-, АМИНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ

Один из факторов, существенно влияющих на свойства почвы, является ее структурное состояние. Однако, многие почвы в естественном состоянии не имеют достаточное количество оструктурированных частиц [1] особенно в эродированных почвах. Эрозия почв происходит под воздействием различных внешних факторов: механических, водных и ветровых[2]. От структурного состояния почвы зависит ее плодородие, а также мелиоративные свойства. Поэтому в последние годы для создания оптимальной оструктурированности почв используют различные методы. Среди них особое место занимает химический метод регулирования структуры почв и мелиоративных свойств. Создание структуры почв с помощью химических средств, особенно в присутствии высокомолекулярных водорастворимых полимеров-полиэлектролитов (ПЭ), содержащих в составе макромолекулы активные и гидрофильные ионизируемые или неионизируемые функциональные группы, расположенные вдоль цепи макромолекулы, имеет не только теоретическое, но и практическое значение [3].

В связи с этим в работе для выяснения взаимосвязи между структурой почвы ее мелиоративными свойствами изучено влияние на карбоксид амидсодержащие полиэлектролиты (ПЭ) противоионов карбоксидных функциональных групп органического амина - диметиламина (ДМА).

Изменение структурного состояния исследуемых почв оценивали по количеству водопрочных агрегатов (ВПА), образовавшихся в присутствии различных концентрации продукта сополимеризации малеиновой кислоты (МК) с акриловой кислотой (АК) или ее амидом, а также полиакриловой кислоты (ПАК), условно обозначенные, соответственно, МКАК-3-ДМА, МКАА-3- ДМА, ПАК-ДМА.

Для установления характера образования водопрочных агрегатов (ВПА), а также, различий эффекта структурообразующего действия (ЭСД), изучены некоторые физические свойства: определены вязкость (η), электропводность (χ), оптическая плотность (D), а также значение рН растворов полиэлектролитов (ПЭ) в зависимости от концентрации, которые характеризуют состояние макромолекулы. Результаты экспериментальных данных свидетельствуют, что удельная вязкость (η_уд) и электропроводность (χ_уд) полиэлектролитов (ПЭ) увеличиваются почти пропорционально концентрации растворов, а приведенная вязкость (η_пр) и электропроводность (χ_пр) наоборот растут по мере уменьшения концентрации. Изменение этих параметров имеет идентичную закономерность, однако величины существенно отличаются друг от друга, что связанно с молекулярной массой, плотностью и природой функциональных групп и способностью макромолекул изменять конформационное состояние.

Значение рН растворов уменьшается по мере разбавления, а оптическая плотность (D) полиэлектролитов (ПЭ) во всех исследуемых интервалах концентрации растворов равна нулю, что свидетельствует о сохранении термодинамический равновесного гомогенного состояния растворов. Обнаруженное сходство и различие свойств существенное влияние оказывает на структурообразующее действие полиэлектролитов (ПЭ) (Рис.1а). Наибольшее структурообразующее действие проявляет ПЭ МКАА-3-ДМА, который содержит в цепи макромолекулы карбоксидные и амидные группы. Примерно близким структурообразующим действием обладают МКАК-3-ДМА и ПАК-3-ДМА, имеющие в качестве активных гидрофильных групп только карбоксид содержащие функциональные группы. Такое близкое сходства показывает эффект структурообразующего действия (ЭСД), вычисленное по [4] в зависимости концентрации исследованных полиэлектролитов. При этом

Установлено, что по мере уменьшения концентрации растворов добавляемых полиэлектролитов (ПЭ), усиливается эффект структурообразующего действия (ЭСД) ( Рис.1б).

а)	б)
в)	г)
Рис.1. а) Изменение водапрочных агрегатов, б) изменение эффекта структурообразующего действия. Изменение количества поглощенной воды оструктурированной почвой (W,%): в) остаточная влага, г) потерянная влага

Это связано с переходом макромолекулы от относительно свернутого к развернутому состоянию, вследствие чего увеличивается количество свободных активных функциональных групп, способных взаимодействовать с поверхностью частицы. Наряду с этим происходит рост длины цепи макромолекулы, положительно влияющее на процесс мостикообразования между частицами.

Струкрообразование почв в присутствии полиэлектролитов в определенной мере улучшает влагопоглащение (Н), которое мало зависит от времени поглощения влаги, а в большей мере от концентрации добавляемых полиэлектролитов. Это приводит к повышению набухаемости оструктурированной почв (Рис.1в). Улучшение набухаемости оструктурированной почвы связано с адсорбцией макромолекулы полиэлектролита (ПЭ), которое приводит к гидрофилизации поверхности. Гидрофизилирующее действие полиэлектролита (ПЭ) зависит не только от концентрации, но и от вида и природы функциональных групп. Особенно высокой набухаемостью обладают почвы, оструктурированные под воздействием полиэлектролита МКАА-3-ДМА (Рис. 1г).

Оструктурирование почв в присутствии исследованных полиэлектролитов приводит не только к улучшению набухаемости, но и влагоудерживания, которое также зависит от содержания и вида полиэлектролитов, а также от времени. При этом по мере увеличения содержания ПЭ в составе оструктурированной почвы способность сохранять влагу сначала растет, достигнув максимального значения, а дальнейший рост способствует некоторому уменьшению влагоудерживающих свойств. Наибольшее влагоудерживающее свойство показали почвы, оструктурированные с добавлением полиэлектролита МКАА-3-ДМА и МКАК-3-ДМА, а наименьшее ПАК-ДМА. Эти различия могут быть объяснены высокой плотностью карбоксидных функциональных групп, расположенных вдоль цепи макромолекулы МКАА-3-ДМА, МКАК-3-ДМА, а также высокой ионизирующей способностью карбоксидных функциональных групп, имеющих в составе звено малеиновой кислоты, которое обеспечивает выгодное конформационное состояние адсорбированного макроиона на поверхности почвенных частиц.

Таким образом, полученные экспериментальные данные свидетельствуют о наличии взаимосвязи между степенью оструктурированности и мелиоративными свойствами почвенных дисперсии, которые зависят от количества, вида и природы функциональных групп, регулирующих конформацию макромолекулы до, в момент и после взаимодействия с почвенным частицами.

Литература:

1. Основы земледелия /Под ред. профессора Гуренева М.Н, -2-е изд., перераб. и доп. –М.: Колос, 1981. –С. 115-116.

2. Ваюдина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследований свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа, 1973, 400 с.

3. Денисов В.В., Лозановская И.Н. и др. Экология. - Ростов на Дону: Изд. МарТ, 2002. –С. 566-569.

4. Асанов А. //Материалы Республиканской научно-практической конференции «Математическая наука и ее вклад в развитие прикладных научных исследований» Тараз, 2010. –С.76-79.