Vides faktoru ietekme uz kūdras un to humusvielu sastāvu, īpašībām un izmantošanas iespējām

Projekta vadītājs V.Kļaviņš

Projekta izpildes gaitā 2008 gadā veikta kūdras īpašību izpēte atkarībā no tās veidošanās apstākļiem. Kūdra Latvijā veido nozīmīgu vietēju derīgo izrakteņu resursu. Līdz ar to par aktuālu uzskatāma šī resursa krājumu un izmantošanas potenciāla izvērtējums, vienlaikus ņemot vērā nepieciešamību nodrošināt purvu, kā nozīmīga vides elementa, aizsardzību.

Projekta izstrādes nozīmība saistāma ar Latvijas dabas resursu izpēti un pieeju attīstīšanu to racionālas izmantošanas nodrošināšanai, izmantojot inovatīvus risinājumus, vienlaikus pētot organiskās vielas humifikācijas procesus un to lomu oglekļa bioģeoķīmiskās aprites ciklā.

Projekta izpildes gaitā tika risinātas sekojošas izpētes problēmas: a)vides faktoru ietekmes uz kūdras sastāvu un īpašībām; b)metālu uzkrāšanās procesu Latvijas kūdrās un tā atkarību no vides faktoriem un humifikācijas procesa norises; c)kūdras humifikācijas process; d)kūdras un to humusvielu sastāvs un īpašības; e)kūdras un to humusvielu modifikācijas metodes; f)humusvielu mijiedarbības raksturs ar ārstniecībā izmantojamām vielām.

Projekta izstrādes gaitā 2008 gadā izpildīti sekojoši darba uzdevumi:

Kūdras un tās organiskās vielas humifikācijas process. Projekta izstrādes gaitā tika veikta Latvijas apstākļos tipisku kūdras paraugu ievākšanu (12 purvi, ievācot pilnas kūdras kolonnas līdz pat 6 m dziļumam) un tās veidošanās apstākļu kompleksu izpēti. Projekta izstrādes gaitā tika pētīts kūdras sastāvs (C, H, N, O, S) un īpašības, nosakot tās īpašību (elementsastāvs, metālu saturs, katjonu apmaiņas kapacitāte, humusvielu, daudzuma un citus raksturlielumus) atkarību no kūdras vecuma, kas noteikts izmantojot 14C datēšanu, tās tipa un veidošanās apstākļiem. Noteikts metālu saturs kūdras paraugos un pētīts to akumulācijas raksturs atkarībā no antropogēnās slodzes un kūdras veidošanās apstākļiem. Pētītas metodes kūdras humifikācijas pakāpes noteikšanai. Projekta ietvaros izstrādāti un aprobēti humifikācijas procesa indikatori. Lai izpētītu kūdras veidošanās apstākļus, noteikta tās sadalīšanās pakāpe, botāniskais sastāvs un veikta ziedputekšņu analīze.

Kūdras organiskās vielas vieta dzīvās organiskās vielas transformācijas gaitā Van Krevelena grafikā

Noteikts metālu un mikroelementu saturs Latvijas kūdrā

Metālu un mikroelementu saturs 44 purvu kūdras sastāvā Latvijā

Noteikts metālu un mikroelementu koncentrāciju vertikālā sadalījuma raksturs un pierādīta dabisko procesu ietekme uz arsēna koncentrācijas līmeņiem kūdrā.
Kūdras un to humusvielu sastāvs.

Pētītas kūdras humusvielu īpašības atkarībā no kūdras tipa un īpašībām, nosakot to elementsastāvu, funkcionālo grupu daudzumu, veicot spektroskopisko analīzi (UV, IS spektri).

Izmantojot ievāktos paraugus veikta:

1. Kūdras (vispirms sfagnu kūdras) sastāva un īpašību izpēte, nosakot tās īpašību (metālu saturs, katjonu apmaiņas kapacitāte, ogļhidrātu, humusvielu, aminoskābju daudzuma un citi raksturlielumi) atkarību no kūdras tipa un veidošanās apstākļiem, vecuma, kas noteikts izmantojot 14C datēšanu,;
2. Izstrādāta metode kūdras humifikācijas pakāpes noteikšanai; 
3. Veikta hromatogrāfisko un masspektrometrisko kūdras ekstraktu analīzes metožu izstrāde un iegūto datu interpretācija. Veikta kūdras bitumu frakcijas analīzi, izmantojot GC-MS, nosakot lipīdu, un taukskābju daudzumu atkarību no kūdras vecuma, tās tipa un veidošanās apstākļiem. Pētīta hidrofobo ingredientu veidošanos; 
4. Pētītas kūdras humusvielu īpašības atkarībā no kūdras tipa un īpašībām, nosakot to elementsastāvu, funkcionālo grupu daudzumu, molekulmasu, veicot spektroskopisko analīzi (UV, fluorescences, IR, 1H-KMR, EPR spektri), nosakot kompleksveidošanās īpašības ar metālu joniem.

Humusvielu mijiedarbības raksturs ar vidi piesārņojošajām vielām

Pēdējā laikā liela nozīme tiek pievērsta farmaceitisko vielu atliekām dabā, kas izraisa vides piesārņojumu. Vides piesārņojums ir viena no nozīmīgākajām problēmām, kas būtiski ietekmē visdažādākās nozares. Notekūdeņu attīrīšanas procesā šīs vielas nesadalās, līdz ar to tās nonāk vidē. Ārstniecībā izmantojamo vielu klātbūtne ir konstatēta notekūdeņos, augsnē, virszemes ūdeņos, jūras ūdeņos, gruntsūdeņos un atsevišķos gadījumos tā var būt konstatēta arī dzeramajā ūdenī.

Dažādu HV fluorescences sinhronās skenēšanas spektru salīdzinājums (Δλ = 25, spraugas platums abiem monohromatoriem – 10).

Medicīnā izmantojamās vielas domātas noteiktam mērķim un noteiktās devās, taču šīm vielām nonākot vidē, tās var ietekmēt un pārveidot mikroorganismus, kas savukārt tālāk var viest izmaiņas lielākos organismos un pat visā barības ķēdē. Humusvielas ir dabas organiskās vielas, kas sastopamas augsnē, ūdeņos un sedimentos, tādēļ, izmantojot fluorescences spektrometriju, tika pētīta ārstniecībā izmantojamo vielu un humusvielu mijiedarbība. Humusvielām vidē ir liela nozīme, pateicoties to stiprajai mijiedarbībai ar organiskajām un neorganiskajā vielām, tās var ietekmēt piesārņotāju šķīdību, kustīgumu, akumulāciju, degradāciju, iztvaikošanu, kā arī toksiskumu. Izmantojot fluorescences spektrus, iespējams pētīt humusvielu – ārstniecībā izmantojamo vielu signālu intensitātes izmaiņas, jo humusvielai reaģējot ar ārstniecībā izmantojamām vielām novērojama fluorescences signāla intensitātes dzēšanās. Pētījumā izmantoti sinhronās skenēšanas fluorescences spektri humusvielu paraugiem, kam ir atšķirīgs ieguves veids, fluorescences sinhronās skenēšanas spektri humusvielu paraugiem ar dažādu ārstniecībā izmantojamo vielu atšķirīgām koncentrācijām, kā tas redzams.