Геохимия биомаркеров в торфах юго-восточной части Западной Сибири

Дучко, Мария Александровна
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ …………………………………………………………………………3
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………4
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕННОСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ БИОМАРКЕРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ
ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ …………………………………………9
1.1 Биомаркеры торфа ……………………………………………………………………………………………..9
1.2 Современное состояние изученности состава биомаркеров торфяных залежей в мире
и в Западной Сибири …………………………………………………………………………………………………23
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ …………………………………………………24
ГЛАВА 3. ГРУППОВОЙ И ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ЛИПИДОВ БОЛОТНЫХ РАСТЕНИЙ-
ТОРФООБРАЗОВАТЕЛЕЙ …………………………………………………………………………………………..33
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ИСХОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ,
МИКРОБНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И КИСЛОТНОСТИ СРЕДЫ ТОРФОНАКОПЛЕНИЯ
НА МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ……………………….44
4.1 Влияние состава исходной растительной биомассы на молекулярный состав
органических соединений липидов торфа…………………………………………………………………..44
4.2 Влияние микробного воздействия на направленность трансформации органического
вещества липидов торфа ……………………………………………………………………………………………47
4.3 Влияние кислотности среды торфообразования на молекулярный состав
органических соединений липидов …………………………………………………………………………….57
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ТОРФА, СТЕПЕНИ ЕГО РАЗЛОЖЕНИЯ
И ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СУММАРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ И
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ЛИПИДОВ ……………..63
5.1 Торфа болота Кирек…………………………………………………………………………………………..67
5.2 Торфа болота Тёмное …………………………………………………………………………………………72
5.3 Торфа болота Средне-Васюганское …………………………………………………………………..82
5.4 Торфа болота у пос. Пангоды……………………………………………………………………………89
ВЫВОДЫ …………………………………………………………………………………………………………………….93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………..95
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ……………………………………………………………………………………………………….110
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ……………………………………………………………………………………………………….112
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ACL – Average Chain Length (средняя длина углеродной цепочки).

CPI – Carbon Preference Index (коэффициент нечётности).

УВ – углеводороды.

ПАУ – полициклоароматические углеводороды.

КОС – кислородсодержащие органические соединения.

ОВ – органическое вещество.

ММР – молекулярно-массовое распределение.

ГХ-МС – газовая хроматография-масс-спектрометрия.

Актуальность работы.
Состав так называемых биомаркеров – химических соединений, сохранивших в
своем строении черты биологических предшественников, к которым относятся входящие
в состав липидов алканы, стероиды, терпеноиды, токоферолы и родственные им
соединения, позволяет фиксировать вклад в состав торфа той или иной группы
представителей исходной биомассы, геохимические условия осадконакопления, местные
и региональные изменения климата и экологического состояния окружающей среды.
На территории Западной Сибири расположены крупнейшие в мире болотные
системы, содержащие огромные запасы торфа. Однако, несмотря на многолетние
исследования болот в этом регионе, которым посвящены работы [1-45], сохраняется их
недостаточная изученность. В литературе практически отсутствуют данные об
особенностях индивидуального состава и содержании в верховых и низинных торфах
юго-восточной части Западной Сибири, в произрастающих на соответствующих участках
болотных растениях и в биомассе аборигенных бактерий таких органических соединений
как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), кислородсодержащие
токоферолы, стероиды, сескви-, ди- и тритерпеноиды. Эти данные позволяют уточнить и
дополнить геохимические индикаторы палеоклиматических реконструкций, проследить
направленность трансформации биомаркеров при переходе их из био- в геосферу и
последующую эволюцию в различных геохимических условиях. Кроме того,
закономерности формирования состава и распределения в торфах этих биологически
активных соединений будут способствовать определению путей рационального
использования торфов отдельных залежей. В связи с этим изучение химического состава
биомаркеров и ПАУ в болотных растениях, торфах и бактериях представляет собой
актуальную задачу.
Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ
Института химии нефти СО РАН по теме «Комплексное исследование антропогенного
воздействия на природные объекты Западно-Сибирского региона с применением данных
наземного и дистанционного исследования территорий, биотестирования почв, воды,
донных отложений, торфов и состава органического вещества исследуемых объектов» (№
гос. регистрации 0370-2014-0006), поддержана грантами РФФИ 12-05-00870 и 15-05-
03910.
Целью работы является определение особенностей индивидуального состава
биомаркеров и ПАУ болотных растений, торфа и бактерий и направленности их
трансформации в различных видах торфа в зависимости от состава исходной
растительной биомассы, микробного воздействия, кислотности среды торфонакопления,
глубины залегания торфа, степени его разложения, а также температуры окружающей
среды.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать особенности химического состава биомаркеров и ПАУ болотных
растений, торфов различного генезиса и аборигенных бактерий.
2. Определить влияние состава исходной растительной биомассы и условий
торфонакопления на состав биомаркеров торфа.
3. Изучить микробное воздействие на процессы торфообразования.
4. Определить направленность изменения состава биомаркеров и ПАУ торфа по мере
увеличения глубины его залегания и степени его разложения.
5. Определить влияние температуры окружающей среды на содержание и состав
биомаркеров торфа.
Объектами исследования являются болотные растения, торфа различного
генезиса и биомасса бактерий. Предметом исследования – химический состав
органических соединений их липидов, а также факторы его формирования.
Фактический материал и методы исследования. В основу работы положены
образцы выращенной биомассы бактерий, болотных растений и торфов, отобранных в
ходе экспедиций Института почвоведения и агрохимии СО РАН и совместных экспедиций
Института Химии Нефти (ИХН) и Института Мониторинга Климатических и
Экологических Систем (ИМКЭС) СО РАН в рамках проекта РФФИ № 12-05-00870 и №
11-05-93112, а также торф, подвергнутый стимулированному микробному окислению в
течение 150 суток. Всего в работе были проанализированы 13 образцов растений, 51
образец верхового и низинного торфов и биомасса бактерий.
Групповой и индивидуальный состав липидов растений, бактерий и торфов был
определен методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Определение
ботанического состава торфов и степени их разложения было проведено к.б.н. Ю.И.
Прейс. Эксперимент по стимулированному микробному окислению низинного торфа
болота Тёмное был проведен к.б.н. Л.И. Сваровской.
Положения, выносимые на защиту:
1. Отдельные классы болотных растений различаются содержанием и составом н-
алканов и циклических изопреноидов. Состав преобладающих в растениях н-
алканов практически без изменений наследуется торфами соответствующих видов,
а циклические изопреноиды претерпевают в процессе торфообразования
трансформации с образованием углеводородных, насыщенных или
кетозамещенных структур.
2. Микробное окисление торфа приводит к значительному снижению концентраций
всех классов биомаркеров и ПАУ, при этом среди них возрастает доля
полициклических структур с длинными алкильными заместителями. За счет
протекания реакций дегидрирования и микросомального окисления в составе
циклических изопреноидов повышается доля ненасыщенных структур и
соединений со спиртовыми группами.
3. Образование и последующее разложение торфа в кислой среде стимулирует
повышение относительного содержания насыщенных структур и переход
спиртовых производных стероидов и пентациклических терпеноидов (ПЦТ) в
кетопроизводные за счет внутримолекулярной миграции атомов водорода.
4. Увеличение глубины залегания торфа одного ботанического состава в большинстве
сопровождается снижением доли кислородсодержащих соединений среди
стероидов, ди- и тритерпеноидов. Понижение температуры окружающей среды
способствует консервации биомаркеров в торфе.
Научная новизна работы.
 Получены новые данные о содержании и составе н-алканов, ПАУ, токоферолов,
стероидов, сескви-, ди и тритерпеноидов в западносибирских торфах различного
генезиса, в болотных растениях и биомассе бактерий.
 Впервые проведена комплексная оценка влияния состава исходной растительной
биомассы, микробного воздействия, кислотности среды торфонакопления, глубины
залегания торфа и степени его разложения, а также температуры окружающей
среды на направленность изменения состава ОВ в болотных фациях.
 Выявлены новые индикаторы температурных условий торфонакопления.
Практическая значимость.
1. Результаты исследования индивидуального и группового состава
биомаркеров и ПАУ вносят вклад в понимание процесса торфообразования,
а также могут явиться основой для определения оптимальных путей
использования торфа исследованных залежей.
2. Идентифицированные в торфе биологически активные соединения, такие
как токоферолы, стероиды и терпеноиды, свидетельствуют о
целесообразности использования некоторых видов торфа в качестве
подкормки для скота и создания на их основе лекарственных препаратов.
3. Полученные данные о влиянии на состав биомаркеров и ПАУ торфа условий
его накопления могут упростить задачу исследователей, проводящих
палеореконструкции на основе изучения торфяных залежей.
Достоверность результатов подтверждается дополняющими друг друга
экспериментальными данными, полученными автором с помощью современного
высокочувствительного аналитического метода газовой хроматографии-масс-
спектрометрии.
Обоснованность выводов обеспечивается глубиной проработки фактического
материала и литературы по теме диссертации и согласованностью с ними полученных
автором данных.
Личный вклад автора состоит в анализе литературных источников, проведении
экспериментальных работ по пробоподготовке и экстракции образцов болотных растений
и торфов. Автором лично проведена обработка хроматограмм, идентификация
органических соединений и расчет их концентраций, а также дана интерпретация
полученных данных и сформулированы защищаемые положения.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации
докладывались на следующих научных конференциях: XIX и ХХ Международном
симпозиуме имени академика М. А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск,
2015 и 2016 гг.); на X Сибирском совещании по климато-экологическому мониторингу
(Томск, 2013); на IX Международной конференция «Химия нефти и газа» (Томск, 2015);
на Третьей международной научно-практической конференции «Проблемы изучения и
использования торфяных ресурсов Сибири» (Томск, 2015 г).
Тексты докладов приняты и опубликованы в сборниках: Всероссийской молодёжной
научной конференции с участием иностранных ученых – «Трофимуковские чтения»
(Новосибирск, 2013); XVII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова
«Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2013); 51-ой Международной научной
студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск,
2013); 26th International Meeting on Organic Geochemistry (Costa Adeje, Tenerife – Spain,
2013); Четвертого Международного полевого симпозиума «Торфяники Западной Сибири
и цикл углерода: прошлое и настоящее» (Новосибирск, 2014); VI Всероссийской
конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного
сырья» (Барнаул, 2014); Международного симпозиума «Болота Северной Европы:
разнообразие, динамика и рациональное использование (Петрозаводск, 2015); VII
Международной научно-практической конференции «21 век: фундаментальная наука и
технологии» (North Charleston, USA, 2015), 71 International Symposium on Molecular
Spectroscopy (Urbana-Champaign, IL,USA, 2016).
Публикации. По теме диссертации всего опубликовано 31 работа (включая
тезисы), в том числе в журналах, рекомендованных ВАК – 7.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, 2
приложений и списка литературы, насчитывающего 141 наименование. Материал
диссертации изложен на 109 страницах, иллюстрирован 17 рисунками и содержит 25
таблиц.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность за руководство
диссертацией профессору О. В. Серебренниковой, кандидату биологических наук Ю. И.
Прейс за предоставленные образцы болотных растений и торфов, а также данные по
ботаническому составу торфов и степени их разложения, кандидату биологических наук
Н. Г. Коронатовой за предоставленные образцы торфов лесотундры, кандидату
биологических наук Л. И. Сваровской за проведение эксперимента по стимулированному
микробному окислению торфа, а также всему коллективу лаборатории природных
превращений нефти ИХН СО РАН за неоценимую помощь в написании диссертации.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Геохимические аспекты вхождения Hg и Au в сфалерит
    📅 2021год
    🏢 ФГБУН Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук