Взаимосвязь самоорганизации, физико-химических, спектральных и биологических свойств водных композиций на основе N-(фосфонометил)-глицина и янтарной кислоты в интервале низких концентраций Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Взаимосвязь самоорганизации, физико-химических, спектральных и биологических свойств водных композиций на основе ^(фосфонометил)-глицина и янтарной кислоты в интервале низких концентраций

И.С. Рыжкина

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦКазанский научный центр РАН, Российская Федерация, 420088, Казань, ул. Акад. Арбузова, 8. E-mail: irina. s. ryzhkina@mail. ru

В развитие ранее установленных физико-химических закономерностей немонотонных концентрационных зависимостей свойств и биоэффектов разбавленных водных растворов биологически активных веществ [1] изучена самоорганизация, физико-химические свойства (удельная электропроводность, поверхностное натяжение), УФ-поглощение и флуоресценция растворов регулятора роста растений янтарной кислоты (ЯК), гербицида Раундап на основе N-(фосфонометил)-глицина и композиций Раундап/ЯК, используемых в сельском хозяйстве для снижения токсического действия Раундапа на культурные растения и окружающую среду [2-5]. Композиции Раундап/ЯК изучены в интервале концентраций гербицида 110-19 - 1 • 10-1 гл-1 при постоянных концентрациях ЯК 110-3 г л-1 (серия 1) и 110-13 г л-1 (серия 2). Сравнение немонотонных концентрационных зависимостей размера и Z-потенциала дисперсной фазы, свойств и биоэффектов систем 1 и 2 показало, что эти композиции значительно отличаются по способности к самоорганизации и поверхностно-активным свойствам, что в совокупности может обуславливать их существенные различия в степени вредного влияния на гидробионты и высшие растения. Воздействие композиций серии 1 сопровождается уменьшением вредного влияния на выбранные биотест-объекты по сравнению с гербицидом, а серии 2 - его практически полным устранением в отношении многоклеточных организмов (рачки и корни пшеницы) и незначительным воздействием на одноклеточные гидробионты (инфузории и водоросли). Установлено, что воздействие на гидробионты композиций серии 2 связано с образованием отрицательно заряженной дисперсной фазы, сопровождающимся увеличением интенсивности флуоресценции в области 300-360 нм (lex 225 нм). Впервые установлена взаимосвязь интенсивности флуоресценции (lex 225 нм, lem 340 нм) и параметров дисперсной фазы (наноассоциатов) разбавленных водных систем ЯК, Раундапа и Раундап/ЯК, свидетельствующая о способности наноассоциатов поглощать и испускать энергию в УФ области. Полученные данные показывают, что когерентное немонотонное изменение интенсивности флуоресценции, физико-химических свойств и биоэффектов связано с перестройкой наноассоциатов по мере разбавления систем, что может быть положено в основу прогнозирования биоэффектов. Использование флуоресценции при изучении разбавленных водных систем биологически активных веществ расширяет доказательную базу физико -химического подхода, дающего научное обоснование значимых немонотонных изменений биоэффектов в интервале низких концентраций,

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 20-03-00069).

[1] A.I. Konovalov, I.S Ryzhkina, Highly diluted aqueous solutions: formation of nanosized molecular assemblies (nanoassociates). Geochem. Int. 52, 1192-1210, (2014). https://doi.org/10.1134/S0016702914130072.

[2] IS Ryzhkina, SYu Sergeeva, LI Murtazina, LR Akhmetzyanova, TV Kuznetsova, IV Knyazev, AM Petrov, IS Dokuchaeva and AI Konovalov, Features of self-organization and biological properties of solutions of citric and succinic acids in low concentrations, Russ. Chem. Bull. (In. Ed.),Vol. 68, P.334-340, (2019). https://doi.org/10.1007/s11172-019-2389-3.

[3] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, S. Yu. Sergeeva, L. A. Kostina, D. A. Sharapova, M. D. Shevelev and A. I. Konovalov, F^resce^e characteristics of aqueous dispersed systems of succinic acid as potential markers of their self-organization and bioeffects in low concentration range, Environmental Technology & Innovation, 101215, (2021). https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101215.

[4] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, L. A. Kostina, D. A. Sharapova, M. D. Shevelev, E. R. Zainulgabidinov, A. M. Petrov and A. I. Konovalov, Interrelation of physicochemical, spectral, and biological properties of self-organized multi-component aqueous systems based on N-(phosphonomethyl)glycine in the low concentration range, Russ. Chem. Bull. (In. Ed.), 2021, Vol. 70, Is. 1, P. 81-90, (2021). https://doi.org/10.1007/s11172-021-3060-3

[5] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, L. A. Kostina, I. S. Dokuchaeva, T. V. Kuznetsova,A. M. Petrov and A. I. Konovalov, Physicochemical and biological properties of aqueous herbicide compositions based on N-(phosphonomethyl)glycine and succinic acid in a range of low concentrations //Russ. Chem. Bull. (In. Ed.), Vol. 70, No. 8, P. 1499-1508, (2021). https://doi.org/10.1007/s11172-021-3245-9