|
Серьезный прорыв в научном понимании гумуса наметился лишь в последней четверти XX века. Причем в 70 .80-е годы к исследованиям в этой области стали проявлять повышенный интерес и «чистые химики». Однако поводом для этого послужили не запросы сельского хозяйства, а экологические проблемы. При изучении загрязнения почвы и воды оказалось необходимым учитывать влияние соединений гумуса, которые очищают среду, активно взаимодействуя с загрязняющими веществами. Гумус в почве и, особенно, в воде – основной природный фактор, связывающий тяжелые металлы, углеводороды и пестициды.
Впрочем, «чистые химики» исследовали главным образом растворимые части гумуса в природных водах – граница между химией и почвоведением проходила по береговой линии. Главным признаком, позволяющим провести предварительную классификацию гумусовых соединений, был выбран их элементный состав. Важный вклад на этом этапе внесла канадская школа Мориса Шницера, который применил практически все известные химические методы для анализа гумусовых соединений, а также школа Вольфганга Цихмана (Геттингенский университет), в 1980 году написавшего фундаментальную монографию о гумусе.
Однако наиболее заметную роль в быстром продвижении этих исследований в конце прошлого века сыграла советская школа почвоведения. Опубликованная в 1990 году итоговая монография заслуженного профессора МГУ Дмитрия Орлова стала своеобразной «новой гумусовой библией».
Немалая часть открытий в химии гумусовых соединений, совершенных в последнее десятилетие, сделана доктором химических наук Ириной Перминовой с коллегами (химический факультет МГУ). Руководимая ею группа, объединяющая химиков, биологов и почвоведов МГУ, – один из самых молодых научных коллективов в России (все участники не старше сорока лет).
В 80-е годы Ирина Перминова, работая в Московском институте глобального климата и экологии, готовила доклад для межправительственной комиссии по глобальному изменению климата (IPCC). Тогда же она пришла к выводу, что в исследованиях глобальных климатических изменений роль важнейшего показателя может играть концентрация в океанических водах гумуса – основного поглотителя углерода, регулирующего циркуляцию углекислого газа в атмосфере.
По словам г-жи Перминовой, в последние годы сделан важнейший шаг от элементного анализа гумусовых макромолекул к фрагментному. То есть эта область знаний достигла того состояния, в котором химия белков находилась в 50-е годы, когда аминокислоты были уже выделены, но закономерности их последовательного расположения в молекуле ДНК почти неизвестны. Такое отставание от белковой химии объясняется принципиальным отличием гумусовых веществ от остальной органики: белки, как и почти все изученные органические соединения, имеют детерминированный характер, а гумус по сути своей – стохастическое образование, то есть всегда имеется лишь некоторая вероятность того, что будет реализована конкретная молекулярная структура.
Ученые установили, что гумус представляет собой ансамбли гигантских нерегулярных молекул, с которыми прежде химикам практически не приходилось иметь дело. Тем не менее новые методы работы с веществами стохастического характера уже обеспечили настоящий прорыв в понимании химии гумуса. По мнению профессора Орлова, работы Ирины Перминовой позволили наконец решить задачу классификации гумусовых кислот по происхождению и фракционному составу. «В нашем коллективе, – говорит г-жа Перминова, – получены количественные описания взаимодействия гуминовых веществ с металлами, тяжелыми углеводородами, гербицидами и гидрофобными соединениями. Это позволяет достоверно прогнозировать опасность загрязнения вод и почв. Мы хотим теперь охватить все гумусовые вещества от угля до вод комплексным исследованием».
|