Способ количественного определения гумуса

Авторы патента:

Шерстобитов Данил Николаевич (RU)

Ермаков Василий Васильевич (RU)

Янмурзаева Марина Адылхановна (RU)

Климовских Александр Николаевич (RU)

Софийская Анна Сергеевна (RU)

Бланкина Мария Сергеевна (RU)

G01N21/35 - с использованием инфракрасного излучения (G01N 21/39 имеет преимущество)

G01N2021/3595 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2698954:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к способам и устройствам для контроля состояния окружающей среды. Способ анализа органических веществ в почвогрунте заключается в прямом спектральном измерении массовой доли гумусовых веществ за счет определения интенсивности отражения световой волны в трех диапазонах: 1610-1640 см^-1, 3300-3500 см^-1 и 2800-3100 см^-1 и построении калибровочной модели с применением методов многомерного анализа на основе спектров почвогрунта, полученных в рабочей области и представленных в численном виде. Изобретение позволяет повысить точность измерений в полевых условиях. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к способам количественного определения гумусовых веществ в почвогрунте на основе метода ИК-спектроскопии, и может быть использовано при экологическом мониторинге окружающей природной среды, а также в сельском и лесном хозяйстве.

Количественный способ определения органических веществ в почвогрунте, основанный на методе ИК-спектроскопии, служит для контроля содержания гумуса при проведении экологического и сельскохозяйственного мониторинга окружающей природной среды как природопользователями и природоохранными органами, так и сельхозпроизводителям. Истощение почв в основном происходит из-за использования безоргановозвратных систем земледелия, дефляции и гидроэрозии. Истощение почв из-за потери гумуса может привести к значительной потери урожая, частичной или полной потере плодородных свойств и в худших случаях - к опустыниванию.

Среди существующих стандартных методик проведения анализа наибольшее распространение, в частности, при выполнении экологического мониторинга, получил метод ИК-спектроскопии, благодаря возможности применения данного метода для целей анализа широко распространенных спектральных приборов.

Известен способ определения агрохимических показателей почв с использованием ИК отражательной спектроскопии в ближней области спектра [Заявка на изобретение №93001168/25].

Данное изобретение основано на уже известном способе определения гумуса и создано для упрощения этой методики и повышении точности. Для получения градуировочных уравнений были выделены оптимальные длинны волн для гумуса. Данный способ предполагает использование большого количества спектральных полос. Такое решение не пригодно в полевых условиях и для экспресс-анализа.

Существует метод определения гумуса рентгенодифрактометрическим методом [Заявка на изобретение №2012867]. Отобранную пробу облучают светом и регистрируют ИК-спектр поглощения. По отношению оптических плотностей в максимуме полос поглощения определяют степень разложения торфа, используя калибровочный график. Данная методика обладает точностью 90-95%, однако она не пригодна в полевых условиях и требует длительную пробоподготовку. Для проведения анализа необходимо применение сложной и стационарной аппаратуры.

Прототипом для нашего изобретения является способ количественного определения нефтяных углеводородов в почве методом ИК-спектроскопии [Заявка на изобретение №2013150047]. Данная методика отличается тем, что для определения массовой доли вещества в почве используется метод дифференцирования спектров нарушенного полного внутреннего отражения почвогрунта. На основе полученных данных строится многомерная калибровочная модель концентрационных характеристик, позволяющая сделать вывод о содержании вещества в исследуемом образце, но данная методика узконаправленна, позволяет определять только количественное содержание углеводородов, и сложна для применения в полевых условиях.

Техническим результатом изобретения стало создание прямого спектрального способа количественного определения содержания гумусовых веществ, позволяющего быстро получать результат анализа с точностью до 85% в полевых условиях.

Технический результат достигается тем, что используется способ количественного определения гумуса, включающий измерение интенсивности спектров нарушенного полного отражения гумусовых веществ в ИК-области, отличающийся тем, что для измерений выделяют три области спектра: 1610-1640 см^-1; 2800-3100 см^-1; 3300-3500 см^-1, затем методом математической обработки трех аналитических сигналов спектров нарушенного полного внутреннего отражения почвогрунта, содержащего гумус, углеводороды и воду строят многомерную калибровочную модель концентрационных характеристик, позволяющую сделать вывод о количественном содержании гумуса в почвогрунте.

Пример выполнения способа

Расчет концентрации гумуса ведется по формуле:

С=А×I₁+I₂+С×I₃

I₁ - интенсивность гумусовых веществ

I₂ - интенсивность воды

I₃ - интенсивность углеводородов

Методика реализуется с использованием световодного зонда, портативных ИК-спектрометра и ЭВМ (фиг. 1).

В представленной схеме (фиг. 1) источник света - 1 передает свет по ИК-оптоволокну к зонду - 3, кристалл НПВО которого позволяет направить излучение на образец грунта - 4 и получить отраженный сигнал, который направляется в ИК-спектрометр - 2. Система управляется ЭВМ - 5, на которой происходит преобразование полученного спектра отражения посредством многомерной калибровочной модели концентрационных характеристик, на основе которой делают вывод о содержание гумуса в почве.

В ходе испытаний были исследованы модельные образцы почвогрунта, приготовленные путем добавления к почвогрунту гумусовых веществ (массовая доля от 0,1 до 10%) и воды (массовая доля от 1 до 20%), и реальные образцы гумусовых почв. Испытания проводились референтным лабораторным методом по ГОСТу 23740-2016 и методом прямой зондовой ИК-спектроскопии, который описан выше. На основе полученных данных было доказано, что воспроизводимость лабораторных результатов измерений нашим методом составляет не менее 91%.

Способ количественного определения гумуса, включающий измерение интенсивности спектров нарушенного полного отражения гумусовых веществ в ИК-области, отличающийся тем, что для измерений выделяют три области спектра: 1610-1640 см^-1; 2800-3100 см^-1; 3300-3500 см^-1, затем методом математической обработки трех аналитических сигналов спектров нарушенного полного внутреннего отражения почвогрунта, содержащего гумус, углеводороды и воду, строят многомерную калибровочную модель концентрационных характеристик, позволяющую сделать вывод о количественном содержании гумуса в почвогрунте.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу количественного анализа фармацевтических препаратов, содержащих два действующих вещества.

Способ получения оптического изображения межфаланговых суставов и оптический сенсор для его реализации // 2697594

Группа изобретений относится к медицине, а именно к методу биомедицинской визуализации и устройству для его реализации, в частности оптической визуализации изображений, и может быть использовано для неинвазивной диагностики заболеваний суставов, в том числе ревматоидного артрита.

Взрывобезопасный волоконно-оптический уровнемер // 2697033

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Взрывобезопасный волоконно-оптический уровнемер содержит источник оптического излучения, акустооптический модулятор, соединенный с высокочастотным генератором, фотоприемник, размещенные в блоке обработки измерительной информации, связанные оптическим волокном с волоконно-оптическим сенсором, установленным на контролируемом объекте.

Способ спектрометрического анализа газообразных продуктов разложения взрывчатых веществ // 2695954

Данное изобретение относится к области методов анализа механизмов поведения взрывчатых веществ (ВВ) при термических воздействиях и может быть использовано для исследования продуктов терморазложения ВВ.

Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса // 2695436

Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается способа дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин. Способ включает в себя измерение влажности почвы в полевых условиях непрерывно и автономно и определение необходимого количества воды для полива.

Оптические вычислительные устройства для измерения количества и показателей перекачиваемых по трубопроводам текучих сред на этапе сдачи-приемки // 2695303

Изобретение относится к устройству, содержащему интегрированный вычислительный элемент (ICE), расположенный для оптического взаимодействия с электромагнитным излучением от текучей среды и, таким образом, формирования оптически провзаимодействовавшего излучения, соответствующего характеристике текучей среды, и способу использования устройства.

Способ идентификации и прогнозирования р-алкильных радикалов гомологов о-алкилалкилфторфосфонатов // 2695039

Изобретение относится к области аналитических исследований по определению структуры органических соединений методами инфракрасной спектрометрии и может быть использовано для точной идентификации и прогнозирования Р-алкильного радикала у гомологов О-алкилалкилфторфосфонатов.

Дистанционный оптический абсорбционный лазерный газоанализатор с длиной волны излучения в области 1,6 мкм (2 варианта), способ его осуществления и оптоволоконный рамановский усилитель для дистанционного оптического абсорбционного лазерного газоанализатора с длиной волны излучения в области 1,6 мкм // 2694461

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и касается дистанционного оптического абсорбционного лазерного газоанализатора с длиной волны излучения в области 1,6 мкм.

Способ определения удельной массы нефтяных пленок на водной поверхности по гиперспектральным данным дистанционного зондирования земли // 2694096

Изобретение относится к области экологического мониторинга природных объектов и касается способа определения удельной массы пленок нефтепродуктов на водной поверхности по гиперспектральным данным дистанционного зондирования Земли.

Способ прогнозирования развития метастазов у больных раком тела матки на основе анализа экспрессии генов magea1, mageb2 и prame1 // 2698895

Изобретение относится к области медицины, в частности к молекулярной биологии, онкологии, и предназначено для прогнозирования развития метастазов у больных раком тела матки.

Количественная оценка неправильно свернутого tnfr2:fc // 2698671

Изобретение относится к области биотехнологии. Описана группа изобретений, включающая способ определения TNFR2:Fc с дисульфидной связью Cys78-Cys88 в образце, содержащем TNFR2:Fc с дисульфидными связями Cys74-Cys88/Cys78-Cys96 и TNFR2:Fc с дисульфидной связью Cys78-Cys88, способ очистки TNFR2:Fc с дисульфидными связями Cys74-Cys88/Cys78-Cys96, способ получения и очистки TNFR2:Fc с дисульфидными связями Cys74-Cys88/Cys78-Cys96 и TNFR2:Fc с дисульфидной связью Cys78-Cys88 и композиция TNFR2:Fc для лечения заболевания, выбранного из анкилозирующего спондилита, ювенильного ревматоидного артрита, псориаза, псориатического артрита и ревматоидного артрита.

Устройство измерения коэффициента поглощения образца // 2698520

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения коэффициента поглощения образца, и может быть использовано в ходе исследования оптических характеристик материалов и покрытий, в том числе отражательной и поглощательной способности, их зависимости от угла падения излучения, зоны облучения, фактуры поверхности и т.д.

Интерферометрический метод определения функции распределения частиц по размерам // 2698500

Изобретение относится к области приборостроения, более конкретно к методам определения функции распределения частиц по размерам в нанометровом диапазоне. Интерферометрический метод определения функции распределения частиц по размерам основан на анализе изменений как амплитудных, так и фазовых соотношений интерферограмм, полученных до и после введения в рабочий объем интерферометра аэрозоля или взвеси частиц.

Способ прогнозирования клинического течения гемофилии с уровнем активности факторов viii, ix // 2698453

Изобретение относится к области медицины, а именно к лабораторной диагностике, основанной на генетическом методе выявления критериев, свидетельствующих о тяжести клинического течения гемофилии.

Описание характеристик микроорганизмов с помощью maldi-tof // 2698139

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен способ получения зоны характеризации аналитической пластины для проведения характеризации популяции микроорганизма в присутствии антимикробного агента методом MALDI, способ характеризации популяции микроорганизма (варианты), аналитическая пластина и средство для характеризации популяции микроорганизма, представляющее собой указанную пластину.

Способ выявления предрасположенности к заболеванию атеросклерозом на основе определения экспрессии генов, вовлеченных в накопление холестерина // 2698092

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинской генетике и кардиологии, и предназначено для выявления предрасположенности пациента к атеросклерозу или наличия доклинических признаков этой патологии.

Устройство для электролитического травления и растворения и способ для экстракции частиц металлического соединения // 2698004

Изобретение относится к области металлографического анализа. Устройство содержит анод и катод, причем по меньшей мере часть катода содержит материал, содержащий металл M', значение Δ которого, определяемое следующей формулой, составляет 10 или больше, причем устройство содержит электролитическую ячейку для вмещения раствора электролита, содержащего химический агент, который образует комплексное соединение, содержащее упомянутый металл M' и неводный растворитель,Δ = pKsp[M'x'Ay'] - pKsp [MxAy] = (-log10 Ksp[M'x'Ay']) - (-log10Ksp[MxAy]),в котором произведение растворимости металлического соединения M'x'Ay' определяется как Ksp[M'x'Ay'], а произведение растворимости экстрагируемого металлического соединения MxAy, которое содержится в металлическом материале, определяется как Ksp[MxAy], и в котором M и M' являются различными металлическими элементами, A является одиночным атомом или атомной группой, образующей соединение с M или M', и x, x', y и y' представляют собой доли в составе соединения, определяемые в соответствии с валентностями M, M' и A, а произведение растворимости Ksp является значением в водном растворе при 25°C.

Устройство для отбора и ввода проб в анализатор состава // 2697930

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в устройствах для автоматического отбора и ввода проб жидкости, например, в газовый хроматограф.

Устройство подготовки пробы для анализа примесей малолетучих полярных веществ в жидких средах // 2697575

Изобретение относится к газовой хроматографии и может быть использовано для концентрирования примесей методом твердофазной экстракции с последующей термодесорбцией в хроматографическую колонку для анализа примесей в нефтяной, газовой, нефтехимической отраслях промышленности, медицине, экологии и др.