ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННОГО ФОНА НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРНЕЙ ЛОПУХА

Согласно литературе, области влияния внешних факторов на молекулярную динамику посвящен ряд работ [1–8]. В зависимости от степени загрязнения окружающей среды техногенные экотоксиканты могут приводить к экологическому напряжению среды, в результате чего нарушается цикл производства экологически безопасной продукции. Очевидно, неблагоприятные экологические условия обусловлены резким возрастанием техногенной нагрузки на биосферу. Одним из элементов является техногенная деятельность человека, потом почва, которая аккумулирует в себе экотоксиканты, которые могут мигрировать в растениях и животных [5; 6].

Актуальными являются исследования спектральных характеристик корневища лопуха в зависимости от экологических условий и радиационного фона места произрастания методом ИК-спектроскопии.

Лечебные свойства репейника обусловлены его составом. Лопух содержит биологически активные вещества, такие как аскорбиновая и кофейная кислота, горечи, дубильные вещества, смолы, минеральные соли и другие. Корень лопуха содержит эфирное и жирное масло, слизи, чем и обусловлен эффект от его использования [9].

В настоящей работе исследованы спектральные характеристики корней лопуха обыкновенного, отобранного из различных районов Северного Таджикистана.

Образцы для исследования собраны из городов Худжанда, Ганчи (Далени Боло) и хвостохранилища Дегмай.

ИК-спектры записывались на спектрофотометре «SPECORD-IR 75» производства ФРГ согласно [1–4; 7; 8]. Образцы для исследования были приготовлены известной методикой прессования в КВr в соотношении 6–600 мг.

Экологические условия места произрастания и радиационного фона приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Физико-географические характеристики места произрастания растений

На рис. 1 приведены ИК-спектры поглощения корней лопуха (сплошные линии – до катионообмена, пунктирные – после катионообмена).

 Рисунок 1. Спектральные характеристики корней лопуха в зависимости от места произрастания:

1 – Худжанд, 2 – Ганчи и 3 – Дегмай до катионобмена; 1а – Худжанд, 2а – Ганчи и 3а – Дегмай после катионообмена

В спектрах корней образца лопуха из Худжанда в области частот валентных колебаний ОН и NH групп наблюдаются полосы поглощения при 3300 (выступ), 3210 и 3100 см^–1, соответствующие меж- и внутримолекулярным связам этих групп, т.е. NH и ОН.

Валентные колебание метильных и метиленовых групп соответствуют полосам поглощения при частотах 2870 и 2850 см^–1 .

Для образца из Ганчи – Далени Боло также появляется полоса поглощения при 3220 и 3100 см^–1, соответствующая валентным колебаниям в сильных меж- и внутримолекулярных водородных связах ОН и NH групп. В области валентных колебаний метильных и метиленовых групп появляются три четко выраженные полосы при частотах поглощения 3000, 2900 и 2870 см^–1, соответствующим валентным колебаниям СН₁, СН₂ и СН₃ групп.

Для образца из хвостохранилища Дегмай в области частот валентных колебаний ОН и NH групп также наблюдаются полосы поглощения при 3280, 3200 и 3110 см^–1, соответствующие валентным колебаниям меж- и внутримолекулярных связей ОН и NH групп.

В области 1800–400 см^–1 появляется ряд полос поглощения, соответствующих валентным колебаниям С = О, С = С, С = N и деформационным колебанием С – О – Н, СН, ОН и С – О – Н групп, а именно при частотах 1540, 1510, 1350, 1290, 1000 и 540 см^–1 для образцов из Худжанда; 1570, 1500, 1350, 1020, 750 и 550 см^–1 для образцов из Ганчи; 1570, 1540, 1480, 1320, 1040, 1010 и 500 см^–1 для образцов из Дегмая (сплошная линия).

В табл. 2 приведены частоты максимумов полос поглощения образцов корней лопуха до и после катионообмена (КО).

Таблица 2.

Частоты максимумов полос поглощения в зависимости от места произрастания

В образцах из Худжанда и Ганчи существуют полосы поглощения при 1480 см^–1, а в образцах из Дегмая исчезает полоса при 1290 см^–1.

Для выяснения вклада ОН и NH групп в структурообразование в микроорганизме растений (образцов) нами был проведен катионообмен (КО) по методике [7].

После КО в спектрах образцов корней лопуха происходит существенно изменение (пунктирные линии). Происходит смещение максимумов полос поглощения гидроксильных групп, соответствующих валентным колебаниям межмолекулярных водородных связей, для всех образцов – на величины от 40 до 60 см^–1.

Происходит увеличение коэффициента поглощения в максимумах полос поглощения и сужения полуширины полос (табл. 3).

Приводятся спектральные характеристики и расчет энергии межмолекулярных водородных связей корней лопуха.

Таблица 3.

Спектральные характеристики корней лопуха в зависимости от места произрастания

После КО в спектрах корней лопуха из Дегмая появляется новая полоса поглощения при 3440 см^–1, которая соответствует свободным колебаниям в области 3000–400 см^–1, а именно: 2860, 1670, 1295 и 540 см^–1, которые можно отнести на счет валентных колебаний С = О, СН₂ и деформационных колебаний С – Н, С – О – Н и ОН – групп.

Полуширина полос гидроксильных групп ОН и NH после КО уменьшаются на величину; Худжанд и Ганчи – на 40 см^–1 а для образца из Дегмая – на 60 см^–1.

Измерение интегральной интенсивности этих полос показало, что количество гидроксильных групп после КО существенно увеличивается для образцов из Худжанда и Ганчи (Худжанд – на 57 ед. и Ганчи – на 614 ед).

Как видно из табл. 3, полуширина полос поглощения гидроксильных групп после КО уменьшается. Этот процесс, очевидно, связан с обменной адсорбцией.

Иная картина наблюдается для образца из Дегмая. Здесь происходит резкое уменьшение количества гидроксильных групп после КО, т.е. на 1043 ед. По-видимому, резкое уменьшение этих групп связано с тем, от чего происходит разрыв водородных связей, нами по методике [7; 8] была вычислена энергия межмолекулярных водородных связей для всех образцов корней лопуха из Худжанда и Ганчи в нормальных экологических условиях и радиационном фоне; результат указывает на то, что величины водородных связей могут быть близкими друг другу.

В целом исследование показало, что процесс структурообразования корней лопуха зависит от экологии места произрастание и межмолекулярных водородных связей. Под влиянием радиации в процессе структурообразования в образцах корней лопуха из Дегмая до и после КО происходит разрыв слабых водородных связей, что подтверждается малой величиной полуширины полос поглощения и уменьшением интегральной интенсивности их спектров поглощения. Радиационный фон места произрастания пагубно влияет на спектральные характеристики корней лопуха.

Список литературы:

1. Умаров Н.Н., Шукуров Т., Юсупов И.Х., Марупов Р. Исследования влияния дозы радиационного фона на спектральные характеристики лекарственного донника (Melilotus officinoalis L.) методом ИК- и ЭПР-спектроскопии // Ученые записки. Серия естественные и экономические науки. – Худжанд, 2016. – № 4 (39). – С. 52–60.
2. Умаров Н.Н., Абдуманонов А., Шукуров Т., Абдуллаев С.Ф. Влияние содержания тяжелых металлов на молекулярную динамику функциональных групп структуры хвойных деревьев // Экосистемы. – Симферополь : ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», 2021. – № 26. – С. 79–83.
3. Умаров Н., Давлатмамадова С.Ш., Шукуров Т., Усмонов А., Марупов Р. Влияние экологических факторов молекулярного структурообразования корней донника лекарственного (Мelelotus officinalis (L.) Pall.) // Доклады академии наук Республики Таджикистан. – 2014. – Т. 57, № 3. – С. 215–219.
4. Умаров Н.Н., Шукуров Т., Абдуллаев С.Ф. Влияние пестицидов на содержание тяжелых металлов и молекулярную динамику растительных природных соединений // Экосистемы. – 2020. – Вып. 24. – С. 152–157.
5. Ильин В.Б., Байдина Н.Л., Конарбаева Г.А., Черевко A.C. Содержание тяжелых металлов в почвах и растениях Новосибирска // Агрохимия. – 2000. – № 1. – С. 66–73.
6. Соколов Э.М., Панарин В.М., Рылеева Е.М. Антропогенное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами // Экология и промышленность России. – 2008. – № 11. – С. 102–106.
7. Спектроскопические свойства одуванчика лекарственного (Taraxcum officinaleWigg.) в средней ИК-области частот / Т. Шукуров, А.А. Джураев, З.М. Хаитоваи [и др.] // ДАН РТ. – 2007. – Т. 50, № 7. – С. 607–612.
8. Шукуров Т. Спектроскопические свойства дикорастущего лекарственного растения цикория обыкновенного / Т. Шукуров, З.М. Рахматов, Р. Марупов // ДАН РТ. – 2009. – Т. 52, № 6. – С. 449–454.
9. Ходжиматов М. Дикорастущие лекарственные растения Таджикистана. – Гл. научн. ред. ТСЭ, 1989. – 368 с.