Актуальность и востребованность темы диссертации. В селекции сельскохозяйственных культур, в том числе и хлопчатника, для получения широкой изменчивости ио хозяйственно-ценным признакам и создания новых форм используют различные методы гибридизации. Процесс гибридизации независимо от его осуществления приводит к декодированию наследственности, благодаря чему образуются новые пластичные генотипы, способные изменяться и приспособляться к новым условиям существования. Гибридизация и отбор являются основным синтетическим методом создания новых сортов, и успех при этом во многом определяется выбором метода скрещиваний и генотипов исходных форм. Поэтому, особое внимание уделяется изучению генетических основ и совершенствованию методов гибридизации. Однако, на основе наиболее часто используемых методов гибридизации, нс всегда удастся создавать сорта, обладающие высокими параметрами хозяйственно-ценных признаков. Многие сорта, созданные в результате градиционых методов селекции, становятся генетически гомогенными, что приводит к уменьшению генетической изменчивости и повышению риска появления вспышек эпифитотий, и снижению общей ироду ктивности (Боросвич, 1981). Поэтому, необходимо повышение генетической изменчивости хозяйственно-ценных признаков культурных растений, за счёт привлечения генетически толерантных к различным стрессовым факторам, болезням и вредителям исходных форм, а также диких сородичей сельскохозяйственных культур.
Для решения вышеперечисленных задач требуется усовершенствование генетических основ оценки существующих доноров и на основе использования различных методов гибридизации создание новых генетически обогащенных генотипов, способствующих положительной рекомбинации полигонов в гибридном организме для использования в прикладной селекции хлопчатника. Исходя из этого, выделение ценных рекомбинантов и грансгрсссивных форм, обладающих новой генетической изменчивостью признаков, на основе выявления сравнительной оценки эффективности различных методов отдаленной сложной внутривидовой и межвидовой гибридизации, представляет как научное, так и практическое значение.
Востребованность выполнения диссертации отвечает задачам, поставленных в законах Республики Узбекистан: от 29 августа 2002 года «О селекционных достижениях» и от 21 декабря 2007 года «О семеноводстве», направленных на создание и внедрение высокоурожайных сортов хлопчатника, с хорошим выходом и качеством волокна, толерантных к различным факторам, а также улучшения их семеноводства.
Целью исследования являлось сравнительное изучение эффективности различных методов внутривидовой сложной, конвергентной и межвидовой (3-4-5 видовой) гибридизации, выявление характера наследования, формообразования и трансгрессивной изменчивости хозяйственно-ценных признаков, в том числе общего и (+)-госсипола в создании генетически обогащенного селекционного материала и использования в прикладной селекции хлопчатника.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
в системе топкроссных скрещиваний осуществлена генетическая оценка но комбинационной способности основных хозяйственно-ценных признаков у нового набора сортов хлопчатника, различных ио происхождению с целью использования при вну гривидовой сложной и конвергентной гибридизации;
установлены преимущественно доминантный и сверхдоминантный тип наследования в Ғ| при сложной и конвергентной внутривидовой гибридизации генетически различающихся сортообразцов местной и зарубежной селекций, а также широкая трансгрессивная изменчивость в F2-F3 способствующая эффективному отбору ценных рекомбинантов;
впервые выявлен характер наследования и степень изменчивости общего и (+)-госсипола в генеративных органах у гибридов хлопчатника, полученных с участием американских образцов с высоким содержанием (+)-госсииола и местных сортов, а также их корреляция с некоторыми хозяйственно-ценными признаками;
впервые на основе сравнительного изучения характера наследования, степени изменчивости и формирования хозяйственно-ценных признаков у гибридов, созданных путём различных методов сложной внутри- и межвидовой поликомпонентной гибридизации, выявлена генетическая природа основных хозяйственно-ценных признаков, а также изучена их эффективность при выделении рекомбинантов, обладающих новой генетической изменчивостью признаков;
впервые, на основе сравнительного изучения хозяйственно-ценных признаков у амфидиплоида двух форм G.thurberi х G.raimondii (K-58-тип хирзутум и К-59-тип барбадензе) при свободном размножении и гибридизации с сортами культурного вида G.hirsutum L., установлен более широкий спектр изменчивости хозяйственно-ценных признаков у мутантной формы К-59 и у его сложных гибридов, чем у К-58. Установлено, что изученные формы хирзитум (К-58) и барбадензе (К-59) амфидиплоида при свободном размножении и гибридизации с культивируемыми сортами вида G.hirsutum L. проявляют сходство с культурными тетраплоидными видами G.hirsutum L. и G.barbadcnsc L., соответственно;
выявлено, что у гибридов, полученных с участием двух форм (К-58 и К-59) амфидиилоида G.thurbcri Tod. х G.raimondii Ulbr., в результате трансгрессивной изменчивости, происходит нарушение отрицательных коррелятивных связей между такими признаками, как выход и длина волокна, крупность коробочки и их количество, что способствует появлению положительных рекомбинантов и увеличению донорских возможностей амфидиилоида;
выявлена возможность нарушения некоторых отрицательно коррелирующих признаков при использовании различных методов сложной внутри- и межвидовой гибридизации, а также выделения рекомбинантов, сочетающих высокую скороспелость и продуктивность, выход волокна, его качеством и массой 1000 шт. семян и др.;
подтверждена эффективность использованных методов сложных внутривидовых и межвидовых скрещиваний для увеличения положительной трансгрессивной изменчивости и выделения генетически обогащенных рекомбинантов с новым сочетанием высоких положительных показателей хозяйственно-ценных признаков, которые рекомендованы и использованы в создании ценного исходного материала и новых сортов хлопчатника;
полученные теоретические данные по характеру наследования, изменчивости и формообразовательному процессу хозяйственно-ценных признаков, а также уровню общего и (+)-госсипола и их корреляция с другими хозяйственно-ценными признаками у созданных гибридов, могут быть успешно использованы в области фундаментальных исследований, а созданные уникальные гибриды, формы, семьи, линии и сорта - в прикладной селекции хлопчатника.
Заключение
1. На основе сравнительного изучения внутривидовых сложных и конвергентных гибридов, полученных с участием шести районированных сортов срсднсволокнистого хлопчатника в системе скрещиваний гопкросс подтверждены:
высокие эффекты ОКС: «50% всходов - 50% цвегснис» Юлдуз (-0,71), Ташкент-6 (-0,39) и С-9070 (-0,38); «50% всходов - 50% созревание» С-9070 (-1,43) и Ташкент-6 (-0,91); «массе хлопка-сырца одной коробочки» С-6532 (+0,11); массе 1000 шт. семян С-9070 (+0,51); «продуктивности хлопка-сырца одного растения» Ташкент-6 (+5,28), С-4911 (+4,04) и С-9070 (+2,24); «выходу волокна» С-6532 (+1,29); «штапельной длине волокна» С-4911 (+0,70 и С-6532 (+0,48); «удельной разрывной на1рузкс волокна» С-6532 (+1,57 и С-4911 (+0,91); «микронейру» С-6532 (+0,24) и Ак-Дарья-6 (+0,24). В дальнейшем эти доноры хозяйственных признаков были нами использованы для улучшения реккурентных сортов путём сложной и конвергентной гибридизации. Установлено, что вовлечение выявленных сортов с высокой общей комбинационной способности по перечисленным признакам в конвергентную гибридизацию способствует улучшению реккурентных сортов и созданию нового исходного материала в селекции хлопчатника;
относительная эффективность изученных методов тибридизации при создании нового исходного материала с обогащенным генотипом хозяйственно-ценных признаков, которые рекомендованы для применения в генетико-селекционном процессе;
доминирование скороспелости и общий эффект сверхдоминирования продуктивности и выхода волокна у конвергентных гибридов в F,, а также появление положительных грансгрсссивных форм В F2-F3;
существенное влияние генотипа родительских форм, участвующих при гибридизации на характер наследования параметров качества волокна (длина, микронейр, удельная разрывная нагрузка волокна) у конвергентных гибридов F|, а также на уровень их рекомбинации в Ғ2-Ғ3, что свидетельствует о необходимости отбора ценных рекомбинантов по этим признакам в ранних поколениях, с учетом генотипа исходных форм;
наследование признака «вилтоустойчивость» нс только в зависимости от наличия патогена и нагрузки инфекции гриба в почве, но и в зависимости от применяемых способов гибридизации. При этом, наиболее высокая устойчивость, т.с. отрицательное свсрхдоминированис по вилтоустойчивости наблюдается у конвергентных гибридов в Ғ, и Ғ2;
различное направление и степень корреляции между изученными признаками у внутривидовых сложных и конвергентных гибридов в зависимости от типа скрещиваний и от генотипа реккурентных сортов. При этом наибольшее число рекомбинантов с положительным сочетанием высоких показателей признаков, определяющих качество волокна, а также его выхода с длиной, отмечено при сложной, особенно конвергентной гибридизации.
2. Впервые, на основе исследований по определению процента (+)-госсипола в семенах генетически различающихся сортов хлопчатника узбекской селекции, а также анализа изменчивости, степени наследования общего и (+)-госсипола у экологически и генетически отдаленных гибридов, а также взаимных корреляций их с хозяйственно ценными признаками доказано:
сорта С-6524, С-6530 и С-6532, созданные с участием подвида G. ssp. punctatum имеют наиболее высокие показатели содержания (+)-госсипола, а сорт «Турон», созданный путём сложной гибридизации, обладает низким показателем данного признака и относительно высоким уровнем общего госсипола в семенах;
промежуточное наследование уровня (+)-госсипола в лепестках и семенах у гибридов F | и широкая положительная и отрицательная транщрсс-сивная изменчивость в F2-F3. Доказана эффективность отбора растений с высоким показателем (+)-госсипола, начиная с F2, что подтверждено выделением константных семей и линий поэтому признаку среди гибридов Ғ4;
существование слабых взаимных корреляций общего и (+)-госсипола, а также корреляции между уровнями (+)-госсипола в лепестках и семенах с некоторыми хозяйственно-ценными признаками. Полученные данные о корреляционных взаимосвязях изученных признаков свидетельствуют о независимом генетическом контроле (+)-госсипола в генеративных органах и независимом наследовании их при эколого-географически и генетически отдаленной гибридизации.
3. Впервые на основе изучения хозяйственно-ценных признаков двух форм (тип хирзитум-К-58 и тип барбадснзс-К-59) синтетического тстраплоида G.thurbcri Tod. х G.raimondii Ulbr. и гибридов, полученных с сортами вида G.hirsutum L. выявлено:
изученные формы синтетического тетраплоида G.thurbcri Tod. х G.raimondii Ulbr., являясь функциональными диплоидами, обеспечивают возникновение широкой комбинативной изменчивости в потомстве от свободного размножения и при скрещивании с сортами культурного вида G.hirsutum L., а также имею! сходство с тстраплоидными видами G.hirsutum L. и G.harhadense L., соответственно;
в результате изучения ipyinibi уникальных сложных гиоридов (FiG.thurherii Tod. х G.raimondii Ulbr.) х G.hirsutum L. подтверждены неограниченные возможности трансгрессивной изменчивости, как основе нового формообразования, создания нового донора для использования в практической селекции хлопчатника. При этом у почкового мутанта К-59 наблюдалось появление фенотипов с более высокой изменчивостью ио большинству хозяйственно-ценных признаков ио сравнению с К-58;
свободно размножаемое потомство амфидиилоида и сложные гибриды, полученные при гибридизации с культурными формами, проявили наименьшую поражаемость вилтом ио сравнению с контрольным. Вилтоустойчивость потомства К-59 (тип барбадензе) от свободного размножения была выше ио сравнению с потомством К-58 и повышалась у сложных гибридов F2-F4, полученных с его участием.
4. При общей закономерности корреляционных отношений у изученных нами гибридов обнаружено, что сложные гибриды амфидиилоида F2G.thurberi Tod х G.raimondii Ulbr. двух типов (К-58 и К-59) с сортом Аса la sj-5 вида G.hirsutum L. проявляют, в основном, низкие положительные и отрицательные значения коэффициента корреляции, которые в преобладающим большинстве случаев несущее твенны. В гибридной комбинации К-58 х Андижан-60 признаки «выход волокна» и «длина волокна» коррелировали положительно;
5. На основе сравнительного изучения наследования и изменчивости хозяйственно-ценных признаков у созданных 4 геномных [(G. thurberi Tod. х G. raimondii Ulbr.') х G.arboreum L.) x G.hirsutum L., 5- геномных [(F, K-28 x C-6524) x G.barbadense L. гибридов и их бсккросс гибридов доказана:
возможность широкой трансгрессивной изменчивости и создание генетически обогащенных рекомбинантов по уникальным признакам;
эффективность бсккросс - скрещиваний среди сложных межвидовых гибридов ранних поколений для быстрого улучшения и стабилизации признаков с культурными формами хлопчатника;
широкая трансгрессивная изменчивость у 4-5 видовых сложных гибридов и их бсккросс гибридов по продуктивности и её компонентам начиная с F|. В частности, подтверждена эффективность 5 ти видовой гибридизации для улучшения признака «количество коробочек на растений», а на улучшение признаков «масса-сырца 1 коробочки» и «массы 1000 штук семян» при 4-5 ти видовой и бсккросс - гибридизации;
путем получения рекомбинантов с выходом волокна 43,1-45,0% , длиной волокна 40 мм и выше, микронейром волокна 3,9-4,5 и толерантных к вилту подтверждена эффективность интрогрессивной селекции при сложной 4-5 видовой, а также бсккросс - гибридизации.
6. В результате изучения корреляционных зависимостей при сложной 4-5 видовой и бсккросс - гибридизации среди гибридов Ғг выявлена эффективность этих методов при нарушении таких отрицательно коррелирующих признаков как «выход и длина волокна» от средне положительного (г=+0,39) до высокоиоложитсльной (г=+0,62), «длина волокна и микронейр» - среднеположительной (г=+0,55), а также срсднсиоложитсльная корреляция «длины волокна с прочностью волокна» (г=+0,56 и г=+0,50).
7. На основе внутривидовой сложной и конвергентной, эколого-географически и генетически отдаленной, а также 3-4-5 -ти видовой и бсккросс - гибридизации созданы следующие новые селекционные семьи, линии и сорта:
методом сложной и конвергентной гибридизации -Л-7966, Л-214/05; СС-896/05; СС-896/28; СС-991/05; СС-991/09; КС-1/05; КС-1/08; КС-1/18; КС-1/35; КС-1/51; КС-1/77, Л-231-233/07, Л-234-235/07, Л-236-237/07, Л-242-243/07, Л-244-245/07, Л-482-483/07, Л-484-485/07, Л-666-667/07, Л-397-398/07, Л-802-803/07Д-814-815/07, Л-230/05;
эколого-географически и генетически отдаленной гибридизацией - сорта С-7300, С-7301, семьи С- 5344, С- 5361, HPG-1;
сложной 3 видовой гибридизацией- copra «Султон», «Жаркурган», С-7276, С-7277, а также ряд линии хлопчатника;
8. На основе использования отдаленной внутри- и межвидовой гибридизации созданы уникальные интрогрессивные гибриды, генетически обогащенные рекомбинанты, формы, линии, и на основе созданы сорта хлопчатника «Султон», «Жаркурган», С-7276, С-7277, С-7300, С-7301 с положительным сочетанием высоких показателей хозяйственно-ценных признаков. Сорт «Султон» внесен в Государственный реестр с 2011 г. за период с 2008 по 2014 годы высевался на общей площади свыше 275,5 гыс.га.
9. На основе полученных результатов рекомендованы:
применение метода конвергентной гибридизации, способствующего улучшения реккурентных родителей для улучшения хозяйственно-ценных признаков у районированных сортов средневолокнистого хлопчатника и получения положительной трансгрессивной изменчивости.
использование при конвергентных скрещиваниях сортов с высокой ОКС по признакам: по скороспелости - Ташкент-6 и С-9070; по массс-сырца одной коробочки - С-6532; по массе 1000 шт. семян - С-9070; по продуктивности -Ташкент-6, С-4911 и С-9070; по выходу волокна - С-6532; по длине волокна С-4911 и С-6532; по удельной разрывной на1рузке волокна - С-6532 и С-4911; по микронейру волокна - С-6532 и Ак-Дарья-6.
использование в качестве исходного материала в генетико-селекционных исследованиях ио хлопчатнику семьи хлопчатника КС-1/05; КС-1/08; КС-1/18; КС-1/35; КС-1/51; КС-1/77, СС-896/05; СС-896/28; СС-991/05, СС-991/09, а также линии Л-7966, Л-214/05.
образцы США BC3S!-47-8-l-17 и BC3S,-1-6-3-15, а также линия HPG-1 с уровнем (+)- госсипола свыше 95%, а также линии с высоким (90%) содержанием (+)-госсипола рекомендуются использовать в генетикоселекционных исследованиях в качестве доноров по этому признаку.
вовлечение в практическую селекцию изученных форм синтетического тетраплоида G.thurheri Tod. х G.raimondii Ulbr., сложных 4-5 видовых гибридов [(G. thurberi Tod. х G. raimondii Ulbr.) х G.arboreum С.] х G.hirsutum L. и [(FI K-28 x С-6524) х G.barbadense L., а также их бсккросс - гибридов с целью достижения широкой трансгрессивной изменчивости но хозяйственноценным признакам и создания генетически обогащенных рекомбинантов.
расширить площади районированного скороспелого copra хлопчатника «Султон» и перспективного -«Жаркурган», а также широкое испытание новых сортов С-Т211, С-7300 и С-7301.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из актуальных проблем современной физической химии и химии высокомолекулярных соединений являются исследования но разработке фундаментальных основ синтеза функциональных полимеров с ионообменными и комплексообразующими свойствами.
Анионообменные и комплексообразующие соединения на основе волокнистых материалов обладают большой удельной поверхностью, которая, обеспечивает возможность проведения высокоскоростных сорбционных и десорбционных процессов. Особенно они эффективны при удалении токсичных веществ даже при очень малых содержаниях последних из воздушной и водной среды. Особенный интерес вызывает полиакрилонитрильное волокно «нитрон», которое производится на ОАО «НАВОИАЗОТ» (Узбекистан).
В Академии наук Республики Узбекистан, Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности проводились исследования но созданию волокнистых ионообменных материалов на основе полиакрилонитрильного волокна «нитрон», однако они нс были доведены до логического окончания. К тому же при проведении этих исследований нс уделялось должного внимания изучению физико-химических аспектов получения этих материалов.
При разработке фундаментальных основ получения ионообменных материалов большое внимание уделяется исследованию физико-химических аспектов синтеза и свойств данных высокомолекулярных соединений. Проведения этих исследований обусловлено тем, что они позволяют регулировать процессы синтеза, а следовательно, получать полимеры с необходимым составом и комплексом особых свойств.
Как уже было отмечено выше, до настоящего времени не уделялось большого внимания изучению физико-химических основ получения анионитов и поликомплексонов, ввиду прикладного характера проводимых до настоящего времени в данной области исследований. В связи с этим, исследования физико-химических основ образования, свойств анионитов и поликомплексонов на основе полиакрилонитрильного волокна «нитрон» являются актуальными как с теоретической, так и практической точек зрения.
Востребованность выполнения диссертации характеризуется тем, что современные технологии во всем мире по извлечению цветных и драгоценных металлов не могут быть реализованы без использования ионообменных материалов. В Узбекистане отрасль цветной металлургии нельзя представить без использования сорбентов, с их помощью извлекаются 100% золота, меди, цинка, рения и молибдена. Эти технологии используют в основном гранулированные сорбенты, в то время как волокнистые сорбенты составляют всего 2-3% от используемых ионообменных материалов. С использованием технологии применяющих ионообменные материалы из морских водорослей и природных рассолов месторождений нефти и газа извлекают до 90% йода и брома. Иодсодержащие сорбенты используются для обеззараживания питьевой воды от микроорганизмов и извлечения ртути из сточных вод и газовоздушных выбросов. Их можно использовать при концентрировании технологических растворов и биологически активных веществ, при получении каталитических систем с наночастицамы металлов. Следует также отмстить, что в Узбекистане до настоящего времени нс налажено промышленное производство как 1ранулированных, так и волокнистых сорбентов, хотя такие полимеры находят широкое применение в промышленности.
Целью исследования является выявления физико-химических особенностей образования и свойств анионитов, поликомплексонов на основе полиакрилонитрильною волокна «нитрон».
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
впервые изучена кинетика взаимодействия полиакрилонигрильного волокна «нитрон» с азотсодержащими основаниями в водной и органической средах;
показано, что из-за высокой удельной поверхности модифицируемого волокна, скорость реакции зависит от концентрации нитрильных труни полимера находящихся на твёрдой поверхности;
доказан ранее выявленный механизм каталитического действия малых количеств гидроксиламина на процесс модификации волокна «нитрон» азотсодержащими основаниями;
впервые разработан способ получения анионитов разветвленной структуры путём последовательной обработки полиакрилонитрильного волокна «нитрон» этилендиамином и дихлорэтаном;
установлено, что при взаимодействии ПАН - волокон с гексаметилен- и этилендиаминами образуются анионообменные волокнистые материалы, имеющие в своём составе как слабоосновные, так и сильноосновные функциональные группы;
впервые получены новые поликомплексоны амфолитного характера, взаимодействием малеинового ангидрида с аминогруппами модифицированного диаминами полиакрилонитрильного волокна «нитрон» или гидролизом остаточных нитрильных групп модифицированного диаминами полиакрилонитрильною волокна «нитрон»;
найденные термодинамические значения констант равновесия адсорбции ионов Cr(VI), Cu(II), галогенов, арсеназо (III) полученными анионитами и поликомплексонами и изменение термодинамических функции процесса свидетельствуют о высокой сороционнои спосооности этих ионоооменных материалов ио отношению к сорбируемым ионам;
Заключение
1. В целях локализации производства и получения импортзаменяющей продукции, проведена модификация волокна «нитрон» производимого на ОАО «Навоиазот» азотсодержащими основаниями и получены волокнистые анионообменные материалы. Значения порядков реакции по нитрильной группе и азотсодержащему основанию, энергии активации процесса показывают, что процесс модификации волокна «нитрон» азотсодержащими основаниями подчиняется обычным закономерностям, наблюдаемым при гомогенных реакциях. Данный эффект обусловлен высокой удельной поверхностью модифицируемого волокна, позволяющей облегчать доступ реагентов к нитрил ьным группам полимера. (Физическая химия, высокомолекулярные соединения).
2. Кинетические исследования реакции взаимодействия полиакрилонитрильного волокна «нитрон» диаминами (гексаметилен- и этилендиамин) показали, что изменением физико-химических параметров процесса модификации можно регулировать сорбционные свойства, хемостойкость и прочность полученных анионитов, обусловленную сетчатой структурой полимера. При этом установлено, что такая модификация «нитрон» позволяет получать аниониты сильноосновного характера особенно в органических средах. Возможность получения сильноосновных анионитов с высокой сорбционной способностью имеющих привитые полиэтиленполиамминные цепи выявлена в реакциях модификации волокна «нитрон» этилендиамином в присутствии дихлорэтана. (Высокомолекулярные соединение, физическая химия).
3. ПК - спектроскопическим и аналитическим определением образования промежуточных амидоксимных групп в цепях полимера и свободного гидроксиламина после реакции замещения доказан ранее предложенный механизм каталитического действия гидроксиламина на процесс химической модификации полиакрилонитрильного волокна «нитрон» азотсодержащими основаниями. (Физическая химия).
4. Разработаны условия получения поликомплексонов взаимодействием малеинового ангидрида с модифицированным гексаметилендиамином полиакрилонитрильным волокном «нитрон»; а также гидролиза остаточных нитрильных групп модифицированных гексаметилен- и этилендиаминами полиакрилонитрильных волокон. (Высокомолекулярные соединение, Физическая химия).
5. Основность полученных анионитов зависит от природы их функциональных ipyiin, сильноосновныс аниониты имеют в своём составе циклические амидиновые группировки и образуются при взаимодействии полиакрилонитрильного волокна с диаминами. Удельная поверхность полученных волокнистых сорбентов превышает на два порядка удельную поверхность известных зернистых ионитов, а частота их сетчатой структуры достигает до 100 узлов на одну макромолекулу полимера. (Физическая химия).
6. Кинетика и термодинамика процесса сорбции различных неорганических и органических ионов полученными сорбентами и поликомплексонами показала, что ионы Cr(VI), арссназо (III) могут сорбироваться только сильноосновными анионитами, а процесс сорбции ионов меди (II) поликомплексонами протекает нс только за счет ионного обмена, но и за счет хелатообразования. (Физическая химия).
7. Разработаны условия получения бромидных комплексов полимеров и исследованы кинетика, термодинамика процесса сорбции галогенов синтезированными анионообменными материалами. Показано, что меньшая стабильность иона [Вт.]’, чем иона [J3]” и нс способность молекулярного хлора образовывать подобные ионы приводят к тому, что молекулярный хлор практически нс сорбируется, а молекулярный бром сорбируется в меньшей степени чем, молекулярный йод. (Физическая химия).
8. Разработаны комбинированные йодсодержащие анионообменные материалы на основе полиакрилонитрильною волокна «нитрон» и хитозана. Введение в состав йодсодержащих материалов хитозана, приводит к возрастанию их водопоглощающей способности. Комбинированные бактерицидные перевязочные материалы обладают выраженным противовоспалительным и антибактериальным эффектом, являются эффективными для лечения гнойно-некротических заболеваний мягких тканей. (Высокомолекулярные соединения, Физическая химия).
Актуальность и вострсбованность tcmbi диссертации. Развитие науки и интенсификация всех отраслей народного хозяйсгва, а также внедрение hobbix техногеннмх процессов производства приводит к антропогенному воздействию производственной деятельности человека на окружаюшую среду и экологическое равновесие. Ilo даннмм региональной оценки Европейского Союза, самью вьюокие концентрации стойких токсичнмх вешеств: свинца, кадмия и ртути в окружаюшей среде наблюдались на Украине (Pb-3102, Cd-54, Hg-36 тонн/год). Вьшадения тяжелмх металлов, вшброшеннмх в окружаютую среду для России составил Pb-80%, Cd-66%, Hg-37%, no другим странам Pb-10%, Cd-21%, Hg-58%. Краткий анализ ситуации с этими тремя важнмми металлами показмвает насколько велики антропогеннме вмбросм тяжёлнх металлов. Больше всего тяжёлмх токсичнмх металлов (ТТМ), попавших с вмбросами в атмосферу, вьшадает на почву и в водь1 странм-источника вмбросов, а дальше уже эти приоритетнне тяжёлме металль! оседают в соседних странах.
Сегодня в Республике Узбекисган уровень производства стремительно растет, что вь13Ь1вает увеличение концентрации тяжелмх токсичнмх металлов. Особую опасность для здоровья населения представляют неэссенциальнме элементь! (Hg, Cd, Pb, As), антропогеннме источники котормх довольно бмстро увеличиваются.
Восгребованность вьшолнения диссертации характеризуется тем, что повьпиение загрязнений объектов окружаюшей средм, особенно ТТМ, вмдвигают перед аналитиками и экологами задачу разработки экспресснмх, чувствительнмх и селективнмх методик установления микроколичеств этих канцерогенов, токсикантов и др. мутагенов.
Актуальность и вострсбованность tcmbi диссертации. Развитие науки и интенсификация всех отраслей народного хозяйсгва, а также внедрение hobbix техногеннмх процессов производства приводит к антропогенному воздействию производственной деятельности человека на окружаюшую среду и экологическое равновесие. Ilo даннмм региональной оценки Европейского Союза, самью вьюокие концентрации стойких токсичнмх вешеств: свинца, кадмия и ртути в окружаюшей среде наблюдались на Украине (Pb-3102, Cd-54, Hg-36 тонн/год). Вьшадения тяжелмх металлов, вшброшеннмх в окружаютую среду для России составил Pb-80%, Cd-66%, Hg-37%, no другим странам Pb-10%, Cd-21%, Hg-58%. Краткий анализ ситуации с этими тремя важнмми металлами показмвает насколько велики антропогеннме вмбросм тяжёлнх металлов. Больше всего тяжёлмх токсичнмх металлов (ТТМ), попавших с вмбросами в атмосферу, вьшадает на почву и в водь1 странм-источника вмбросов, а дальше уже эти приоритетнне тяжёлме металль! оседают в соседних странах.
Сегодня в Республике Узбекисган уровень производства стремительно растет, что вь13Ь1вает увеличение концентрации тяжелмх токсичнмх металлов. Особую опасность для здоровья населения представляют неэссенциальнме элементь! (Hg, Cd, Pb, As), антропогеннме источники котормх довольно бмстро увеличиваются.
Восгребованность вьшолнения диссертации характеризуется тем, что повьпиение загрязнений объектов окружаюшей средм, особенно ТТМ, вмдвигают перед аналитиками и экологами задачу разработки экспресснмх, чувствительнмх и селективнмх методик установления микроколичеств этих канцерогенов, токсикантов и др. мутагенов.
В этом плане в охране объектов окружаюшей средь! немаловажно определение TOMHbix концентраций ТТМ различньши физическими, химическими и физико-химическими методами, которое принимает особую актуальность и необходимость. Для практической реализации гаких задач при химическом анализе необходимо совершенствование сугцествуюших и разработка hobbix современнмх методов мониторинга экотоксикантов, в особенности ТТМ. В аспекте реализации теоретических предпосьиюк и практического подтверждения аналитических определений содержания экотоксикантов также необходимо разработать гибриднью методь! с иммобилизацией различнмх комплексообразуюших реагентов на полимернмх основах и матрицах, отличаюшиеся вмсокими метрологическими характеристиками и эксплуатационньши параметрами.
Сушествуюшие актуальнме проблемь! могут бьггь решень! введением в аналитическую практику методик определения ТТМ hobbix специфичнмх органических реагентов. Наиболее перспективньш путь её решения целенаправленньш синтез и иммобилизация органических реагентов с заданньши аналитическими характеристиками с последуюшим прогнозированием их свойств с целью оптимального решения поставленнмх задач. Актуальньш является и разработка приёмов и подходов прогнозирования, как способа дальнейшего развития сорбционно-спектроскопических методов анализа. В этой области теоретической и прикладной аналитической химии имеются значительнме достижения, связаннью с исследованиями отечественнмх и зарубежнмх исследователей. Однако ряд вопросов проблематичного характера всё же требует глубокого изучения и знания hobbix подходов и путей решения.
Известно, что теорию действия органических реагентов характеризуют как «систему идей, позволяюшую построить аналитическую систему, отьюкать оптимальньш по природе реагент и среду, в которой будет протекать аналигическая реакция». В решение задач развития теории дейсгвия органических реагентов входят следуюшие этапьк «объяснение наблюдаеммх процессов и явлений, предсказание и направление работ по синтезу реагентов с заданнмми свойствами». В конгексте всего нриведенного, разработанную методологию и предсказание свойств иммобилизованнмх аналитических реагентов можно рассматривать как определенньш научньш вклад в развитие теории действия иммобилизованнмх органических реагентов, для их использования в аналитической химии и экологии.
Целью исследования являстся разработка экспресснмх, вь1сокоизбирательнь1х и вьюокочувствительнмх сорбционно-спектроскопических методик и тест-систем для определения ТТМ с использованием ИМОР. Создание на основе этих методов обшего подхода к прогнозированию свойсгв и строений специфичнмх аналитических групп органических реагентов, иммобилизованнмх на различнмх типах носителей, сингез hobbix органических реагентов с заданньши свойствами на основе наших теоретических прогнозов и внедрение их в практику анализа различнмх аналитических и экологических лабораторий.
Для достижения цели сформулированм следуюшие задачи исследования:
оптимизация условий иммобилизации органических реагентов с сохранение.м их аналитическихсвойств;
установление химизма цветнмх реакций комплексообразования иммобилизованнмх реагентов с ионами ТТМ;
вмявление связи между строением органических реагентов (ОР) с аналитическими характеристиками, прогнозирование перспективнмх путей их модификации и направленньш синтез hobbix специфичнмх реагентов на основе нитрозонафтолов;
установление строения и сгруктурь! аналитических форм иммобилизованнмх органических реагентов (ИМОР);
физико-химические характерисгики волокнистмх сорбентов и оптимизация условий их взаимодействия с новьши ОР, обладаюших специфичньши функционально-аналитическими группами (ФАГ): (6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенол, 1 -(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламино-фенол, 1 -(4-
антипиридилазо)-2-нафтол сульфокислота, 1-(2-пиридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокисльш натрий, Злидрокси-4-нитрозо-2-нафтойная кислота, 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегид и др.);
установление влияния различнмх факторов и параметров на величину аналитического сигнала;
применение разработаннмх методик в анализе различнмх по природе модельнмх бинарнмх, тройнмх и более сложнмх смесей, стандартнмх образцов природнмх и сточнмх вод, биологических объектов, проммшленнмх материалов и др.;
сопоставление полученнмх результатов с таковьши, установленньши сушествуюшими методиками определения исследованнмх металлов в растворах.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следуюшем: теоретически обоснована и практически реализована иммобилизация различнмх по природе реагентов для прогнозирования и предсказания оптимального строения органических соединений, основаннме на квантовохимической оценке изменения аналитических характеристик в зависимости от строения функциональной и аналитико-активной групп;
исследовань! химико-аналитические свойства ОР, иммобилизованнмх на носителях на основе полиакрилонитрила (ПАН) и полипропилена (1111), для априорного предсказания структурь! различнмх реагентов и на их основе оптических химических сенсоров на основе ПАН- и ПП-матриц; обладаюших необходиммми аналитическими параметрами;
вмявлен химизм аналитических реакций и установлень! функционально-аналитические rpyinibi (ФАГ), реагируюшие с ионами ТТМ, найдено влияние их сгроения и природь! заместителей на аналитические свойства реагентов и их комплексов с ионами исследованнмх металлов;
разрабогань! новме методм анализа, основаннме на сорбционно-спектроскопическом определении ТТМ с использованием иммобилизованнмх на волокнистмх материалах органических реагентов, с целью улучшения метрологических параметров, эксплуатационнмх и аналитических характерисгик.
Заключение
1. Показаны преимущества использования волокнистмх сорбентов для определения ионов ТТМ при анализе объектов окружаюшей средь! по сравнению с гранулами и порошками. Обоснована необходимость поиска новь1х иммобилизованнмх реагентов для определения металлов из различнмх объектов;
2. Разработань! новмеметодм анализа в аналитической химии, основаннме на сорбционно-спектроскопическом определении ТТМ в различнмх объектах окружаюшей средь! с использованием иммобилизованнмх на волокнистмх материалах органических реагентов различной природьқ с целью улучшения метрологических параметров, эксплуатационньтх и аналитических характеристик;
3. Систематически исследовань! физико-химические и аналитические свойства иммобилизованнмх реагентов на основе реагентов Арсеназо и трифенилметановмх, а также реагентов синтезированнмх на кафедре органической химии НУУз, сорбированнмх на волокне «нитрон» и определень! оптимальнме условия иммобилизации hobbix реагентов на полимерншх носителях с сохранением специфичнмх аналитических свойств иммобилизованншх реагентов;
4. Полученм даннме ИК-спектроскопии для изученнмх иммобилизованнмх реагентов, исследуемой rpyinibi волокнистмх сорбентов и их комплексов с ионами металлов. Доказано, что в комплексообразовании ионов ТТМ с иммобилизованньши реагентами участвуют те же ФАГ, как и в нативнмх растворах;
5. Результатм исследований взаимодействия реагентов rpyinibi Арсеназо и трифенилметанового ряда, а также реагентов синтезированнмх на кафедре неорганической и аналитической химии химфака НУУз, иммобилизованнмх в матрицу на основе палиакрилонитрильного (ПАН) и полипропиленового (1111) волокон с ионами ТТМ показало, что иммобилизация реагентов происходит за счет ионного обмена, а гакже образования сильнмх межмолекулярнмх водороднмх связей между носителем и реагентом;
6. -Использование расчетнмх квантово-химических методов MNDO, РМЗ и АМ1дало возможность априорного предсказания структурм различнмх реагентов, обладаюших некоторьши, необходимьши аналитическими параметрами (чувствительность, избирательносгь, контрастность реакции и условия её проведения). Исследование зависимости спектральнмх характеристик комплексов от способа координирования металла функциональной грушюй реагента, квантовохимическая оценка тенденций изменения спектров приварьировании аналитико-активнмх групп с последуюшим определением возможншх путей модификации реагентов,обеснечиваюший наиболее благоприятньш с точки зрения избирательности или контрастнос ги реакций показала перспективность и преимушества новой группь! аналитических органических реагентов производнмх нитрозонафтолов по сравнению с их аналогами на основе нитрозонафтолов. На основе проведеннмх исследований осушествлен целенаправленньш синтез hobbix органических реагентов на основе анабазиновмх и пиридиновмх реагентов, а гакже нитрозонафтолов, цветнме реакции котормх отличаются повьииеннмми контрастностью и избирательностью, малой зависимостью свойсгв образуюшихся комплексншх соединений от условий проведения процесса и в связи с этим вмсокой воспроизводимостью, что позволило провести иммобилизацию полученнмх реагентов на волокнистмх сорбентах полиакрилонитрильного типа, модифицированнмх различньши анионообменнмми группами.
7. На основании сопоставления оптимальнмх условий иммобилизации, сорбции, степени извлечения ионов металлов, коэффициентов раснределения, сорбционной ёмкости волокнистмх сорбентов, даннмх по избирательности аналитического действия по отношению к ионам кадмия, ртути, меди и железа, в присутствии сопутствуюших элементов, возможности количественной десорбции мальши объе.мами минеральнмх кислот и доступности исходнмх продуктов синтеза показана перспективность практического применения синтезированнмх реагентов и волокнистмх сорбентов. Иммобилизованнме реагенть! количесгвенно извлекают mohbi металлов в течение 20-30 мин. при температуре 20-25°С в диапазоне pH от 3-7 (R=90-99%);
Исследование химизма аналитических реакций и установление функционально-аналитических групп (ФАГ), реагируюших с иона.ми ТТМ, влияние их строения и природь! заместителей на аналитические свойства реагентов и их комплексов с ионами исследованнмх металлов показало, что комплексообразование на носителе и в растворе происходит за счет одних и тех же функционально-аналитических групп, на что указьшают даннме ИК-спектроскопии;
8. Результать! теоретических исследований позволили ввести в аналитическую практику HOBbie органические реагентм 6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенол, 1 -(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенол, 1 -(4-антипиридилазо)-2-нафтол сульфокислота, 1-(2-пиридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокисль1й натрий, 3- гидрокси-4-нитрозо-2-нафтой кислота, 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегид, которме легли в основу комплекса вмсокоизбирагельньш сорбционно-фотометрических методик определения гяжелмх токсичнмх металлов.
С помошью реагентов 6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенола разрабогань! сорбционно-фогометрические методики определения железа и кобальта, 1-(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенола - сорбционно-фогометрические методики определения алюминия и ртути, 1-(2-ниридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокислого натрия- методики определения ртути, свинца, железа, 3-гидрокси—4-нитрозо-2- нафтойной кислоть! и 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегида- железа, кобальта и меди.
9. Разрабоган комплекс методик твердофазно-спектроскопического определения ТТМ в природнмх объектах и образцах сточнмх вод, а гакже новь1й эффективньш метод сорбционно-спектроскопического определения микроколичеств кобальта, меди, никеля, железа и ртути в питьевой и природной водах с использованием иммобилизованнмх органических реагентов. Данньш метод позволяет определять указаннме элементм в питьевой и природной водах на уровне n-10’6 - irlO’3%, снижая предел обнаружения металлов и устраняя влияние сопутствуютих компонентов. 11равильность методик подтверждень! методом «введено-найдено» при анализе реальнмх объектов, сопоставлением co стандартньши ГОСТированньши образцами и сравнение.м с данньши, полученньши атомно-абсорбционньш методом;
10. Предлагаемме методики апробировань! на реальнмх объектах и внедрень! в практику лабораторий исследования поверхностнмх вод НИГМИ, Центральной аналигической лаборатории и лаборатории hobbix технологий АГМК, ЦАЛ Государственного комитета по геологии и минеральньш ресурса.м РУз, комитета по охране природм Са.маркандской области, СЭС Ташкентской области и г. Бекабада, отдела радиопрепаратов ИЯФ и др.
This review was done in Totally Randomized Plan with three replications. It was discovered that silicon (Si) supply levels essentially expanded the quantity of panicles, number of filled grains/panicle, 1000-grain weight and grain yields per pot. The most extreme grain yield 46.50 g/pot acquired from 10 g for every pot Si application level. In fine it was seen that wise stockpile of silicon altogether impact development, chlorophyll content and yield possibilities of rice.