Registration Number
0825U002989, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
19-08-2025
popup.evolution
.
Title
Development of Cu, Zn, Fe nano-agrochemicals and water quality assessment for use in agricultural technologies
Author
Viacheslav V. Chobotar,
popup.head Volodymyr A. Kopilevych
popup.opponent Nataliia Y. Strutynska
popup.opponent Andrii I. Marynin
popup.review Artur F. Likhanov
popup.review Ruslan V. Lavryk
popup.rada
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
Description
Дисертацію присвячено вивченню властивостей синтезованих ерозійно-вибуховим способом (електроерозійне диспергування) наночастинок Cu, Zn, Fe, які можуть бути застосовані в агровиробництві як агрохімікати, зокрема шляхом порівняння різних методів їх стабілізації в розчині та вивчення взаємозв’язку між розміром, формою, типом ліганду та агрономічною ефективністю. Другим актуальним напрямом виконаних досліджень є комплексна хіміко-аналітична оцінка якості води місцевих джерел на предмет екологічно безпечного господарського використання в агротехнологіях для приготування розчинів добрив для позакореневого живлення рослин, риборозведення, напування тварин, іригації.
На основі результатів виконаних досліджень оцінено залежність фізико-хімічних властивостей та активності частинок від розміру та форми. Зокрема наночастинки перехідних металів, таких як мідь, цинк і залізо, мають підвищену схильність до агрегації у водному середовищі, що зумовлює необхідність їх стабілізації на нанорівні з метою використання для позакореневого внесення та покращення процесів фотосинтезу у рослин.
Досліджено застосування карбаміду (CO(NH2)2), як нейтрального ліганду для стабілізації нано-металів Сu, Zn, Fe у водному розчині. Встановлений розмір синтезованих нативних наночастинок і їх комплексів з карбамідом за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа складав у середньому 30–50 нм.
Для вивчення фізико-хімічних властивостей НЧ їх виділено із розчинів висолюванням ацетоном. Виконані ІЧ-спектроскопічні дослідження дозволяють стверджувати, що отримані у водному середовищі шляхом електроерозійного диспергування наночастинки міді та цинку являють собою золі складу: {m[Cu0] · nCu+ · nOHˉ} · xH2O; {m[Zn0] · nZn2+ · nOHˉ} · xH2O; {m[Fe0] · nFe2+ · nFe3+· nOHˉ} · xH2O.
Методом ЕПР підтверджено взаємодію з карбамідом на поверхневому шарі наночастинок Cu і Fe, як прояв зміни донорного оточення d-металів під впливом лігандів CO(NH2)2.
Встановлено, що золі наночастинок Cu/Cu2O, Zn/ZnO, а також Fe/FeO/Fe3O4 у процесі стабілізації водним розчином карбаміду перетворюються на мікрокристаліти координаційних сполук загального складу [Me(Ur)n(H2O)m] з умовною назвою агрохімікату карбамідаквананометал (КАМ).
Під час скринінгу із використанням модельного об’єкту Allium cepa L. встановлено, що аквазолі усіх перехідних металів 0,01М концентрації в розведенні 1:1000 не проявили фітотоксичного ефекту, водночас стимулювали ріст рослин. Це потенційно відкриває перспективи для використання вказаних сполук у сільському господарстві для стимулювання листкової продуктивності та врожайності культур.
Лабораторними дослідженнями підтверджено, що суміш КАМ Cu, Zn, Fe має фунгістатичну та бактеріостатичну дію проти збудників хвороб плодових, зокрема яблуні і може застосовуватися як альтернатива хімічним пестицидам.
Актуалізовано подальші дослідження на прикладі водних об’єктів Могилів-Подільського району Вінницької області України щодо хіміко-аналітичної оцінки основних показників якості водних джерел, як рН, мінералізація, вміст основних катіонів і аніонів та важких металів. Проведено комплексну оцінку якості відповідних джерел, зокрема оцінено придатність вказаних джерел для різних господарських цілей.
Результати свідчать, що більшість водних об’єктів, включаючи р. Дністер відповідають вимогам для господарського використання, зрошення та позакореневого обприскування сільськогосподарських культур. Однак, ліва притока р. Дністер показала непридатність джерела через підвищення вмісту токсичних іонів, таких як натрій, що може негативно вплинути на рослини.
Визначено вміст важких металів, оскільки використовувались наночастинки Cu і Zn, які потенційно можуть накопичуватись у плодах, а також рослини можуть накопичувати токсичні елементи Pb2+ i Cd2+ із ґрунту внаслідок інтенсифікації роботи кореневої системи за стимуляції розвитку рослин нанодобривами. Досліджено зміни вмісту Cu2+ і Zn2+ в плодах яблуні за позакореневого внесення наночастинок, а також визначені варіанти, що сприяли зниженню акумуляції важких металів Pb2+ i Cd2+ у плодах.
Експерименти також підтвердили, що використання нанокомплексів у низьких концентраціях (розведення 1:1000) є безпечним і не чинить негативного впливу на рослини та навколишнє середовище, що є ключовим критерієм для сталих агротехнологій.
Отримані результати свідчать про перспективність використання карбамідаквананометалів у сільському господарстві, зокрема для підвищення ефективності добрив та стимулювання росту рослин. Водночас необхідно продовжувати дослідження щодо екологічної безпеки таких технологій.
Registration Date
2025-07-16
popup.nrat_date
2025-07-16 / 2026-07-01
