Сравнительная характеристика качественного состояния гумусовых веществ целинных и обрабатываемых почв методом десорбционной масс-спектрометрии

Abstract

В работе проведено сравнительное исследование термических превращений образцов лигнина и почвы методами термогравиметрического анализа и термопрограммированной десорбционной масс-спектрометрии. Установлено, что термическое разложение лигнина происходит в три основные стадии. Идентифицированы основные стадии и продукты термолиза лигнина. Первая стадия (Тмакс=290 °С) связана с термическими превращениями периферийных полисахаридных фрагментов лигнина. Вторая стадия (Тмакс=335°С) обусловлена десорбцией в молекулярной форме структурных элементов лигнина в результате процессов деполимеризации фенолпропаноидных полимерных блоков лигнина. Третья стадия (Тмакс=370°С) связана с более глубокой деструкцией лигнина и характеризуется десорбцией в молекулярной форме меньших структурных блоков (m/z 110, пирокатехин). Проанализированы кривые зависимости давления от температуры термолиза образцов почвы. Идентифицированы основные продукты и стадии термолиза почвы. Интересным оказался факт идентичности качественного состава масс-спектров исследованных почв, как целинных и сельскохозяйственных угодий, так и образцов почвы с разной глубиной горизонта.

Comparative investigation of thermal transformations of lignin and soil samples have been carried out using thermogravimetric and temperature programmed desorption mass spectrometry methods. It has been established that thermal decomposition of lignin proceeds via three main stages. Main stages and products of lignin thermolysis have been identified. The first stage (Tmax = 300 ⁰C) is attributed to thermal transformations of lignin peripheral polysaccharide fragments. The second stage (Tmax = 335 ⁰C) is associated with desorption of lignin structural elements in the molecular forms as a result of depolymerization processes of phenolpropanoid polymeric blocks of lignin. The third stage (Tmax = 370 ⁰C) correspond to a deeper decomposition of lignin and characterized by desorption of smaller structural fragments in molecular forms (m/z = 110, pyrocatechol). Pressure – temperature curves of thermolysis of soil samples have been analyzed. Main products and stages of thermolysis of soil are identified. It’s interesting fact, that mass spectra of the investigated soils from virgin and agricultural lands, as well as soil samples with different horizon depth, are identical qualitatively.