Vides faktoru ietekme uz kūdras un to humusvielu sastāvu, īpašībām un izmantošanas iespējām

Projekta izpildes gaitā 2007 gadā uzsākta kūdras īpašību izpēte atkarībā no tās veidošanās apstākļiem. Kūdra Latvijā veido nozīmīgu vietēju derīgo izrakteņu resursu. Līdz ar to par aktuālu uzskatāma šī resursa krājumu un izmantošanas potenciāla izvērtējums, vienlaikus ņemot vērā nepieciešamību nodrošināt purvu, kā nozīmīga vides elementa, aizsardzību.

Projekta izstrādes nozīmība saistāma ar Latvijas dabas resursu izpēti un pieeju attīstīšanu to racionālas izmantošanas nodrošināšanai, izmantojot inovatīvus risinājumus, vienlaikus pētot organiskās vielas humifikācijas procesus un to lomu oglekļa bioģeoķīmiskās aprites ciklā.

Projekta izpildes gaitā tika risinātas sekojošas izpētes problēmas: a)vides faktoru ietekmes uz kūdras sastāvu un īpašībām; b)metālu uzkrāšanās procesu Latvijas kūdrās un tā atkarību no vides faktoriem un humifikācijas procesa norises; c)kūdras humifikācijas process; d)kūdras un to humusvielu sastāvs un īpašības; e)kūdras un to humusvielu modifikācijas metodes.

Projekta izstrādes gaitā 2007 gadā izpildīti sekojoši darba uzdevumi:

1. Kūdras un tās organiskās vielas humifikācijas process. Projekta izstrādes gaitā tika veikta Latvijas apstākļos tipisku kūdras paraugu ievākšanu (6 purvi, ievācot pilnas kūdras kolonnas līdz pat 6 m dziļumam) un tās veidošanās apstākļu kompleksu izpēti. Projekta izstrādes gaitā tika pētīts kūdras sastāvs (C, H, N, O, S) un īpašības, nosakot tās īpašību (elementsastāvs, metālu saturs, katjonu apmaiņas kapacitāte, humusvielu, daudzuma un citus raksturlielumus) atkarību no kūdras vecuma, kas noteikts izmantojot ¹⁴C datēšanu, tās tipa un veidošanās apstākļiem. Noteikts metālu saturs kūdras paraugos un pētīts to akumulācijas raksturs atkarībā no antropogēnās slodzes un kūdras veidošanās apstākļiem. Pētītas metodes kūdras humifikācijas pakāpes noteikšanai.

2. Kūdras un to humusvielu sastāvs. Lai izpētītu kūdras veidošanās apstākļus, noteikta tās sadalīšanās pakāpe, botāniskais sastāvs un veikta ziedputekšņu analīze.

Attēls. Eipura purva ziedputekšņu analīze

Pētītas kūdras humusvielu īpašības atkarībā no kūdras tipa un īpašībām, nosakot to elementsastāvu, funkcionālo grupu daudzumu, veicot spektroskopisko analīzi (UV, IS spektri).

Attēls. Eipura purva kūdras IS spektru mainība atkarībā no kūdras slāņa dziļuma

Izmantojot ievāktos paraugus projekta turpinājumā paredzēts:

1. Pētīt kūdras (vispirms sfagnu kūdras) sastāvu un īpašības, nosakot tās īpašību (metālu saturs, katjonu apmaiņas kapacitāte, ogļhidrātu, humusvielu, aminoskābju daudzuma un citi raksturlielumi) atkarību no kūdras tipa un veidošanās apstākļiem, vecuma, kas noteikts izmantojot ¹⁴C datēšanu,;
2. Izstrādāt metodi kūdras humifikācijas pakāpes noteikšanai;
3. Hromatogrāfisko un masspektrometrisko  kūdras ekstraktu analīzes metožu izstrāde un  iegūto datu interpretācija. Veikt kūdras bitumu frakcijas analīzi, izmantojot GC-MS, nosakot lipīdu, un taukskābju daudzumu atkarību no kūdras vecuma, tās tipa un veidošanās apstākļiem. Pētīt hidrofobo ingredientu veidošanos;

Pētīt kūdras humusvielu īpašības atkarībā no kūdras tipa un īpašībām, nosakot to elementsastāvu, funkcionālo grupu daudzumu, molekulmasu, veicot spektroskopisko analīzi (UV, fluorescences, IR, ¹H-KMR, EPR spektri), nosakot kompleksveidošanās īpašības ar metālu joniem; Projekta nozīmīgumu nosaka

• Veiktā pētījumu realizācija aktualizē jautājumu par pagaidām visai vāji izmantota Latvijas dabas resursa – kūdras izmantošanas iespējām, un sekmē pētniecības attīstību šādu iespēju meklējumos un uzņēmējdarbību, attīstot jaunas ražotnes.
• Pētījumā iegūtie rezultāti (humusvielu atvasinājumi) nozīmīgi ņemot vērā to tiešas komercializācijas augsto potenciālu un iespējas uz to pamata attīstīt jaunus produktus.
• Uz humusvielu bāzes izstrādāti produkti nozīmīgi bioloģiskās lauksaimniecības attīstības sekmēšanai, kuras izvēršana lauksaimniecībā varētu veidot nozīmīgu tirgus nišu Latvijas lauksaimniecības sekmēšanai

No stratēģiskās nozīmības viedokļa

• Latvijas dabas resursu (kūdras) racionālas izmantošanas attīstība.
• Pētījumi, lai sekmētu kūdras izmantošanu augstas pievienotās vērtības produktu ieguvei.
• Jaunu vielu izstrāde, ar augstu izmantošanas potenciālu.

Projekta nozīmību izglītības attīstībai nosaka tas, ka tā izpilde sekmēs Latvijas vides un dabas resursu izpēti un radīt jaunus produktus, un tehnoloģiju zinātniskos pamatus, sekmējot inovatīvās pētniecības virziena nostiprināšanos Latvijas Universitātē. Projekta izpildes rezultāti ietver doktora, kā arī bakalauru un maģistra darbu izstrādi. Projekta rezultātus paredzēts izmantot lekciju kursu izstrādē, piedaloties profesionālās studiju programmas sagatavošanā. Projekta nozīmība izglītības procesā saistāma ar jauna studiju virzienu attīstību, kura mērķis ir sekmēt videi draudzīgu risinājumu un tehnoloģiju izpēte un apmācība inovatīvās darbības sekmēšanai. Sekmēt starpfakultāšu sadarbību un interdisciplinārās vides zinātnes attīstību.