Введение к работе
Актуальность работы.
Обеспечение предприятий АПК страны качественными природными сырьевыми ресурсами является одним из приоритетных направлений развития человеческого потенциала и социальных преобразований.
Создание новых видов пищевого сырья и продуктов на их основе путем формирования заданных органолептических, физико-химических, энергетических и лечебных свойств также связано с разработкой технологий получения комплексов биологически активных веществ.
В настоящее время создан ряд биологически активных добавок, в том числе для коррекции биогенных элементов, которые широко используются в производстве продуктов питания, комплексных кормовых средств и удобрений. Среди биогенных элементов селен признан одним из основных физиологически важных микроэлементов. Однако, ввиду токсичности неорганического селена, большое значение придается продуктам, являющихся источниками органической формы селена. Известно, что природные цеолиты обладают выраженной биологической активностью и используются в составе кормовых средств, удобрений, что способствует оптимизации макро- и микроэлементного составов растительного и животного сырья. Поэтому для трансформации неорганической формы селена в органическую в продуктах сельского хозяйства представляется целесообразным использовать селенсодержащие цеолитовые туфы.
Однако исследования сорбционной способности цеолитов в отношении селена отсутствуют. Решение данной проблемы невозможно без использования достижений как фундаментальных наук, так и современной биотехнологии.
В этой связи, исследования сорбционной способности природных цеолитов по отношению к селену и создание на их основе селенсодержащей биодобавки для кормов и удобрений является актуальным.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы «Экология и рациональное природопользование», РНТП «Бурятия. Наука. Технологии и инновации» по теме «Получение новых лантан- и селенсодержащих материалов на основе модифицирования природных цеолитов Забайкалья» (2003-2006 гг.)
Цель работы. Разработать способ сорбционного введения селена в природные цеолитовые туфы и создать на их основе селенсодержащую биодобавку для кормов и удобрений.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие основные задачи:
Исследовать сорбционную способность цеолитовых туфов Забайкалья по отношению к ионам селена (IV) из растворов селенита натрия в зависимости от факторов (концентрации, рН, температуры раствора селенита натрия, экспозиции, дисперсности туфов);
Изучить механизм взаимодействия селена (IV) с клиноптилолитовым туфом;
Установить влияние селенсодержащего цеолитового туфа в качестве кормовой добавки на кумуляцию селена в куриных яйцах;
Выявить влияние селенсодержащего цеолитового туфа на биологическую активность почвы;
Исследовать влияние селенсодержащего туфа на продукционную и селенаккумулирующую способность яровой пшеницы.
Научная новизна. Установлена сорбционная способность природных цеолитовых туфов по отношению к анионам селена (IV) из растворов селенита натрия и изучены закономерности влияния внешних факторов на накопление селена в туфах. Доказана высокая селективность извлечения селенит-ионов и выявлен механизм физической их адсорбции цеолитовыми туфами.
Использована сорбционная способность природных цеолитовых туфов для получения селенсодержащей добавки к удобрениям и кормам и научно обоснованы оптимальные условия ее получения. Исследована безопасность и эффективность при использовании селенсодержащей добавки в кормах для птицеводства. Выявлено, что селенсодержащая добавка при использовании в составе удобрений повышает активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Установлено, что применение оптимальных доз селенсодержащего компонента удобрений способствует получению более крупных зерен пшеницы с заданным содержанием селена.
Практическая значимость работы. Получены патент РФ №2283821, МПК(51) 2 283 821 С1 на способ получения комплексного селен-цеолитового минерального удобрения пролонгирующего действия и положительное решение о выдаче патента на заявку № 2006123050/13 (030470), приоритет от 15.08.07.
На основании результатов исследований разработана технология селенсодержащей добавки на основе природных цеолитовых туфов. На производство селенсодержащей добавки к кормам и удобрениям разработан проект ТУ «Селенсодержащий цеолит - добавка для птицеводства».
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных сессиях ГИН СО РАН (Улан-Удэ, 2001, 2002); третьей Республиканской школе-конференции «Молодежь и пути России к устойчивому развитию» (Красноярск, 2003); Международной научной конференции «Фундаментальные проблемы современной гидрогеохимии» (Томск, 2004); Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии добьгаи и переработки природного сырья в условиях экологических ограничений» (Улан-Удэ, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Новые экологобезопасные технологии для устойчивого развития регионов Сибири» (Улан-Удэ, 2005); ежегодных научно-практических конференциях преподавателей, научных сотрудников и аспирантов ВСГТУ, секциях «Химия и биологически активные природные соединения», «Химия и биологическая эффективность природных соединений» (Улан-Удэ, 2004 -2006); экспонировались на III международной китайско-российской выставке «Достижения науки и техники» (Маньчжурия, 2006 г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, получены патент и положительное решение на выдачу патента.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и выводов объемом
стр. машинописного текста, содержит таблиц, рисунков и список
литературы из наименований.
Материалы и методы исследований. Исследования сорбции селена (IV) на сорбентах проведены с использованием химических и физико-химических методов в Геологическом институте СО РАН. Эксперименты по оценке биотехнологического потенциала селенсодержащей добавки, названной «Селенолит», проводились в проблемной лаборатории Восточно-Сибирского государственного технологического университета и в Институте общей и экспериментальной биологии СО РАН.
Макро-и микрокомпонентный состав сорбентов определялся в лаборатории физико-химических методов анализа ГИН СО РАН. Анализ Si02,Ti02, А1203, Р205 проведен фотометрическим, Са, Mg, Mn, Fe(III) - атомно-адсорбционным, Fe(II) -титриметрическими методами. Содержание Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, Ni, Cu, Zn, As, Pb в породе определяли рентгенофлуоресцентным методом на приборе VRA-30.
Концентрации селена в растворах определялись объемным методом, в твердой фазе - рентгенофлуоресцентным (VRA-30, ЭДПРС-1), флюориметрическим методами (Флюорат-2).
Для исследования исходных и селенсодержащих туфов использовались физические методы анализа: рентгенофазовый, ИК-спектрометрический и сканирующая электронная микроскопия.
Влияние селенсодержащей добавки на урожайность и накопление микроэлемента пшеницей испытывали в 2003-2007 гг. в вегетационных опытах с яровой пшеницей сорта "Селенга". Вегетационные опыты проводились в сосудах Вагнера по методике А.В.Соколова [1960]. Повторность опытов 3-кратная. Достоверность результатов рассчитывалась по НСР с 0,95.
Исследование токсичности селенсодержащего туфа проводили экспресс-методом с использованием тест-культуры Tetrachimena Pyriformis [ГОСТ 13496-97].
В эксперименте по выявлению накопления селена в яйце в рацион кур (возраст 9-10 месяцев, порода «Голландский леггорн») вносили селенсодержащий туф из расчета 5 % от массы корма, содержание селена в корме составляло 0,83 мг/кг корма.
Схема экспериментальных исследований представлена на рис. 1.
Похожие диссертации на Получение селенсодержащей добавки к кормам и удобрениям на основе природных цеолитовых туфов
