Registration Number
0824U003167, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
12-09-2024
popup.evolution
.
Title
Synthesis of nitrification inhibitors based on coordination compounds Cu(II), Zn(II), Co(II), Mn(II), Fe(II)
Author
Maksym V. Malook,
popup.head Oleksandr S. Matrosov
popup.opponent Anatolii P. Ransky
popup.opponent Vladimir O. Gelmboldt
popup.review Oleksandr A. Golichenko
popup.review Olena V. Velichko
popup.rada
Ukrainian State University of Science and Technologies
Description
Необмежений розвиток нітрифікуючих бактерій, наприклад Nitrosomonas та Nitrobacter, спричиняє зростання швидкості нітрифікації. Вплив інгібіторів направлений на пригнічення дії цих мікроорганізмів, шляхом прямої дії по зниженню швидкості біологічних процесів. В результаті збільшується термін доступності для рослин, амонійної форми добрива. Це збільшить врожайність сільськогосподарських культур за рахунок того, що ця форма фіксується ґрунтом і не вимивається із зони досяжності кореневої системи. Додатково зменшиться екологічний ризик забруднення навколишнього середовища.
Таким, чином зменшиться вимивання нітратної форми азоту, яка забруднює річкові і озерні води та зменшиться рівень накопичення її у сільськогосподарській продукції. Тому, виробництво інгібіторів нітрифікації з більшою активністю зменшить витрати на вирощування рослин та забезпечить ринок новими, більш ефективними препаратами у майбутньому.
З цією метою за розробленою методикою, синтезовано та виділено в твердому стані координаційні сполуки Cu(ІІ), Zn(ІІ), Co(ІІ), Mn(ІІ), Fe(ІІ) з різною кількістю та співвідношенням лігандів (1:1, 2:1, 1:2, 2:2) для застосування їх, як нові інгібітори нітрифікації.
Для синтезу цих комплексів було залучено кристалогідрати сульфатів металів: ZnSO4 ∙ 7 H2O; CuSO4 ∙ 5 H2O; CoSO4 ∙ 7 H2O; MnSO4 ∙ 5 H2O; FeSO4 ∙ 7 H2O, а в якості лігандів використовувались відомі інгібітори нітрифікації – диціандиамід (DCD) та 4-аміно-1,2,4-триазол (ATC) з вмістом основної речовини не менше, як 93 і 95 % відповідно.
За допомоги ІЧ-спектроскопії було виявлено та ідентифіковано структурні елементи обох лігандів. За зміщенням та активністю смуг коливання встановлено, що приєднання ATC реалізовано 1,2-кординацією через атоми N1-N2 триазольного кільця. Координація металів до ATC здійснена по циклу азолу. В свою чергу, за зміщенням та зменшенням інтенсивності піків C≡N підтверджено координацію DCD у комплексах Cu(ІІ), Co(ІІ) та Mn(ІІ). Для комплексів Zn(ІІ) приєднання DCD реалізовано через групу C=NН.
Підтверджено утворення комплексів передбаченої форми для більшості речовин на основі: порівняння мас при синтезі; кінцевої маси термічного розкладання та ізотермічної витримки; визначеного вмісту металів при урахуванні 1,2-координації одного з лігандів. Виявлено також, утворення інших типів комплексів у кожній із груп.
Термічний аналіз підтвердив деякі літературні дані, що стосувались розкладання лігандів та виявив унікальність утворення ZnS при розкладанні цинкових комплексів.
Встановлено, що розчинність у воді та розчинах КАС-28 всіх комплексів, окрім Mn(ІІ), нижча чим у 4-аміно-1,2,4-триазолу та диціандиаміду. Додавання КАС збільшувало розчинність речовин та забезпечувала достатню їх кількість для інгібування процесу нітрифікації.
Під час роботи над дослідженням - було виявлено ряд закономірностей:
збільшення біологічної активності та тривалості дії синтезованих комплексів у порівнянні з оригінальними комерційними препаратами;
показано, що в залежності від частки 4-аміно-1,2,4-триазолу в комплексних сполуках спостерігається різний вплив на всі параметри нітрифікації;
зменшення втрати амоній-катіонів пропорційне збільшенню частки диціандиаміду.
Отже, можна зробити висновок про вплив співвідношення лігандів на показники нітрифікації – на першу фазу нітрифікації діє краще комплекс із співвідношенням лігандів 1:2 (ATC:DCD), а співвідношення 2:1 у складі комплексу має кращу синергію дії на обидві фази.
За цими результатами лабораторного досліду встановлено, що серед синтезованих сполук найвищу ефективність показували речовини ЕNIs-2. Вони ефективніші за комерційні інгібітори нітрифікації.
В результаті проведення польових досліджень, встановлено, що застосування найефективніших синтезованих речовин разом з РКД 10-34-0 та карбамідом забезпечує значну прибавку врожайності кукурудзи. ZnNIs-2 суттєво вплинула на ріст та врожайність рослин, а MnNIs-2 відносно добре на врожайність.
Registration Date
2024-09-30
popup.nrat_date
2024-09-30 / 2026-07-01
