2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................... 3
ГЛАВА 1. ИСТОЧНИКИ ПОСТУ ПЛЕНИЯ ЛИГНИНА В ОКЕАН..................................6
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИГНИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ............................................................. 15
2.1 Подготовка проб донных осадков, взвеси и а эрозолей к анализу на лигнин..17
2.2 НИТРОБЕНЗОЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ...................................................19
%
2.3 Г'азо-хроштографический анализ..............................................19
ГЛАВА 3. ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД, ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЛИГ НИН В ОСАДКАХ ЗОНЫ ЛАВИННОЙ СЕДИМЕНТАЦИИ В РАЙОНЕ РЕКИ КОНГО 26
3. / Описание района исследования нлитолого-химическая характеристика донных
ОТЛОЖЕНИИ НА РАЗРЕЗЕ ПО 6 °Ю.Ш..................................................26
3.2 Органический углерод (Сор/) в донных осадках на ра зрезе по 6 °ю. ш. (река Конго -ПЕЛАГИАЛЬ).................................................................... 32
3.3 Фенольные соединения и лигнин в донных осадках на разрезе по 6°ю. ш. (р. Конго -
ПЕЛАГИАЛЬ)...............................................................36
ГЛАВА 4. ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД, ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЛИГНИН В ОСАДКАХ ЗОНЫ БЕНГЕЛЬСКОГО АПВЕЛЛИНГА............................................50
4.! Содержание и абсолютные массы органического углерода в зоне Бенгельского
АПВЕЛЛИНГА...............................................................53
4.2 Содержа ние и состав фенольных соединений и лигнина в зоне Бенгельского
АПВЕЛЛИНГА :....................................................................54
ГЛАВА 5. ЛИГНИН В АЭРОЗОЛЯХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ ТРОПИЧЕСКОЙ ЧАСТИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА
5.1 Характеристика аэрозолей.............................................64
5.2 Содержание фенолов и лигнина в аэрозолях и донных осадках тропической части
А ТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА..........................................................69
5.3 Состав фенолов и лигнина в аэрозолях и донных осадках на разрезе по 15° сш..73
ГЛАВА 6. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЛИГНИНА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ СЕВЕРО -ЗАПАДНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ О. М АДАГАСКАР (РАЙОН О-ВОВ НУСИ БЕ - БУХТА МАДЗУНГА). ПО МАТЕРИАЛАМ 13 РЕЙСА НИС ПРОФЕССОР ШТОКМАН"....................82
6.1 ЛИЮЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.......................82
6.2 Фенольные соединения и лигнин в лонных отложениях северо-западной части о.
Мадагаскар (о-ва Нуси Бе - эстуарий реки Бецибука)..............................92
ГЛАВА 7. ЛИГНИН В ДОННЫХ ОСАДКАХ РЕКИ АМАЗОНКА И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ЧАСТИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА ........................................... 112
7. і Фенольные соединения и лигнин в взвеси, донных осадках и почвах бассейна и эстуария реки Амазонка.........................................................114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ • ••••••••іа•••••■•аі••••••••••«а•а••••к•ааааааааааааа 127
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................... 135
3
Введение
В настоящее время одним из наименее изученных компонентов ОБ (органического вещества) в морях и океанах является лигнин. В тоже время лигнин является важнейшим индикатором терригенного ОВ и составляет значительную часть взвешенного и осажденного ОВ в зонах смешения речных и морских вод. В составе ОВ аэровзвеси лигнин, входящий в состав спор и пыльць; растений, часто преобладает в общей массе ОВ и может переноситься с воздушными потоками на большие расстояния. В Мировом океане лигнин присутствует в том или ином количестве во всех типах донных отложений, Вместе с тем лигнин может являться индикатором загрязнения акваторий сточными водами целлюлозно - бумажных комбинатов и данные по его содержанию в природных объектах позволяют оценить вклад природной и антропогенной составляющих наземного ОВ. Изучение лигнина в донных осадках может дать информацию о составе ОВ древних отложений, так как он является одним из весьма устойчивых к диагенетической трансформации. Среди природных фенольных соединений, участвовавших в образовании ископаемого ОВ, в том числе гуминовых кислот и керогена, наибольшая роль (начиная с девона - карбона) принадлежит лигнину [19]. Таким образом, изучение лигнина и слагающих его фенолов может дать важную информацию о составе, генезисе, трансформации и круговороте ОВ в целом, а также о генезисе нефти и керогена.
Целью настоящей работы было выявление закономерностей поступления, седиментации, состава и трансформации лигнина и его производных в тропических районах океана на основе геохимического анализа аэрозолей и донных отложений.
Задачи работы.
1. Разработать усовершенствованный метод газо-хроматографического определения продуктов щелочно-нитробензольного окисления лигнина (фенолов), а также улучшить методику подсчета общего содержания лигнина по полученным данным.
13
Соотношение концентраций фенольных соединений между собой позволяют дать относительную оценку содержания и дальности проникновения наземного растительного OB (содержание лигнина, синтезированного морскими растениями здесь не учитывается, так как его количество несоизмеримо мало по сравнению с наземным) в моря и океаны, а также дают информацию о типах растительных источников поступления лигнина в донные осадки. Так, весовые отношения ЕС/ЕВ используются для привязки продуктов деструкции лигнина к различным видам наземных растений, а также для определения доли антропогенного лигнина. По уменьшению величины отношения, по сравнению с фоновым, можно оценить степень загрязнения взвеси и донных осадков техногенным лигнином [8, 10|. Отношение ЕП/ЕВ рассматривается как индикатор растительного источника, без учета ПА, образующегося из тирозина и присутствующего в морских водорослях и травах. Если в прибрежных зонах накапливается лигнин древесных растений (ЕВ), то лигнин с преобладанием ЕП выносится и захороияется в пелагиали, так как преобладает в пыльце и спорах растений. ВК/ВА и СК/СА в пределах 0,10 + 0,20 используется для оценки поставок свежей растительной ткани. Отношение растет с ростом гумификации и тем самым используется, как скорость микробиального окислительного разложения остаточного лигнина (70).
Лигнин и продукты его окисления (промышленный лигнин) поступают в моря и океаны в составе сточных вод предприятий по химической переработке древесины - ЦБК. Большое количество этих комбинатов, как зарубежных, так и российских, располагается в основном вблизи эстуариев крупных рек. Основные загрязняющие вещества поступают в сточные воды при производстве целлюлозы в процессе сульфитной и сульфатной варки, промывки, отбелки и обработки щелоков. В черных щелоках после варки сульфитной целлюлозы содержится 22-28% лигнина в виде лигносульфатного комплекса [43]. Таким образом, со сточными водами предприятий ЦБК в реки поступают лигносульфонаты и сульфатный щелочной лигнин, которые в процессе биологической очистки практически не удаляются из сточных вод и захороняются в донных отложениях в дельтах рек или выносятся с течениями на большие расстояния в моря (11, 26,
и
27, 28, 31]. Лигнинсульфонаты в процессе деструкции претерпевают столь незначительные изменения в своей структуру, что могут служить индикаторами (трассерами) прибрежных течений. Одновременно они оказывают пагубное воздействие на окружающую среду. Повышенные концентрации антропогенного лигнина в донных осадках оказывают токсическое и мутагенное воздействие на придонную биоту, а также способствуют созданию в морских экосистемах абиотических зон. В данной работе количество антропогенного лигнина (в составе терригенного) рассчитывается по отношению сиреневого альдегида (СА) к ванилиновому (ВА). Низкие концентрации сиреневых структур (IC), по сравнению с гваяциловыми (IB) предполагают наличие в пробах донных отложений другого, кроме растительного, источника соединений гваяцилового типа. Такими источниками могут являться сточные воды целлюлозно-бумажных комбинатов и предприятий пищевой промышленности производящие ванилин. Длительное воздействие загрязняющих веществ на экосистему изменяет структуру биологических сообществ и нарушает сложившееся равновесие.
Повышенное содержание продуктов щелочной обработки древесины, а также отходов механической очистки (стружка, кора) в воде и донных отложениях, существенно меняет облик экосистемы, так как происходит накопление фенолов в теле животных и морских организмах, меняются условия их существования. Антропогенное загрязнение обедняет биоценоз, ведет к выпадению из него отдельных видов и перестройке. В связи с этим проблема определения концентраций промышленного лигнина становится одной из важных задач.
Таким образом, исследования содержания и состава лигнина и продуктов его деструкции (фенолов) в природных объектах, с учетом других параметров, например ( Сорг, б13С, отношения С/Н и С/N, состав липидов, углеводородов, полисахаридов и др.), позволяет оценить состав, генезис ОВ в морях и океанах и в том числе содержание в нем терригенной компоненты.
- Київ+380960830922