Научный руководитель: Бадрутдинов Олег Рауфович, канд.физ.мат. наук
Соавторы: -

Одним из приоритетных загрязнителей окружающей среды являются нефтепродукты. При попадании нефти в почву происходят глубокие, необратимые изменения морфологических, физических, физико-химических и микробиологических свойств почвы, что сильно влияет на ее биологическую активность и плодородие [1]. Значительную роль в процессах самоочищения почв от нефти играют микроорганизмы, поэтому интенсивно разрабатываются методы рекультивации нефтезагрязненных почв, основанные на использовании чистых или смешанных культур микроорганизмов в сочетании с различными веществами или обработками, стимулирующими их активность. При этом важно определить, какие компоненты нефти в первую очередь перерабатываются микроорганизмами. Для анализа нефтей и нефтепродуктов, среди методов исследования, большая роль принадлежит методу ИК спектроскопии [2], т.к. ИК-спектроскопия - один из наиболее информативных и чувствительных методов анализа сложных смесей органических соединений, какими являются нефть и ее фракции. В ИК-спектрах сырых нефтей и их фракций обнаруживаются практически все характеристические полосы поглощения основных функциональных групп многоатомных органических молекул. Многокомпонентность состава, внутри- и межмолекулярная структура нефтяных систем обусловливают сложную (по сравнению со спектрами индивидуальных соединений) картину перекрывания и наложения полосы поглощения с искажением их формы и интенсивности. Поэтому часто, прямая качественная интерпретация, а тем более количественные расчеты, связывающие интенсивность поглощения в ИК области спектра с содержанием той или иной функциональной группы - невозможна.

В ИК спектрах- нефтей [3] имеются характерные полосы поглощения в области от 700-2000см^-1, с помощью которых определяется степень алифатичности (позволяющая судить о доле парафиновых групп по отношению к ароматическим); разветвленности - отношение содержания метильных и метиленовых групп (низкие значения разветвленности парафиновых структур, означают, что в нефти содержится много парафиновых структур н-строения, вклад в которые состоит из парафиновых углеводородов и заместителей. Разветвленность растет при наличии процесса биохимического окисления и, наоборот, падает при химическом окислении); окисленность (С=О), определяемая из отношения содержания карбонильных групп по поглощению на частоте 1700см^-1 к ароматическим С=С-связям, свидетельствующая не только об окислении нефти воздухом, но и ее окислении микроорганизмами. По этим трем параметрам можно судить о процессах происходящих при воздействии микроорганизмов на нефтезагрязненную почву.

По записанным спектрам в оптических плотностях определяется наличие интересующих функциональных групп: 1700см^-1 - окисленность (С=О); 1600см^-1 - ароматические (С=С); 1380см^-1 - метильные СН₃; 720см^-1 - метиленовые СН₂. В спектрах наблюдаются индивидуальные полосы почвы. Эти полосы можно выбрать в качестве внутреннего стандарта, с учетом которого исчезает влияние на спектр толщины нанесенного слоя. По полученным спектрам измеряются оптические плотности указанных выше пиков и производится расчет алифатичности, разветвленности и окисленности с учетом внутреннего стандарта. Для этого находится полоса поглощения гумусовых кислот почвы на частоте 900см^-1 и производится перерасчет оптических плотностей зависящих от толщины поглощающего слоя. Полученные данные приведены в таблице:

2. По интегральному поглощению углеводородов в области 3000см^-1 можно судить об общем содержании нефтепродуктов в почвах и изучать динамические процессы, происходящие при взаимодействии нефтеокисляющих микроорганизмов с загрязненной нефтью почвой.

3. При работе в области частот от 700-2000см^-1, в которой находятся спектры поглощения СН₂, СН₃, С=С, и С=О-связей методика существенно усложняется. Поскольку все растворители в этой области спектра имеют собственные полосы поглощения, приходиться после экстрагирования нефтепродуктов отгонять растворитель и только после этого прописывать спектр. Причем оставшаяся после отгонки часть является по консистенции пастообразной, что затрудняет поддержание во всех экспериментах равной оптической толщины, особенно в конце биодеградационных процессов, когда остаются битуминозные компоненты. Это не позволяет определять содержание нефтепродуктов в абсолютных величинах, а приходится судить о биодеградационных процессах в относительных единицах, по отношению оптических плотностей на выделенных полосах поглощения.

6. Уменьшение алифатичности говорит об увеличении ароматики и уменьшении СН₃+СН₂, а именно СН₂ группы на частоте 720см^-1, т.е. метиленовые группы подверглись разложению.