СПЕКТРАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТУШЕНИЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ КАК НОВЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ САМОАССОЦИАЦИИ И КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ С ИОНАМИ МЕТАЛЛОВ МАКРОМОЛЕКУЛ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Н.Л.Лаврик, Н.У.Муллоев
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Институтская 3, Новосибирск, Россия.
lavrik@kinetics.nsc.ru

Гуминовые кислоты ГК являются важнейшим компонентом окружающей среды. Они содержатся в почве, воде  и воздухе. ГК по происхождению являются органическим материалом, который синтезируется при окислении сложных природных органических молекул таких как белки, лигнины и содержатся в остатках неживых растений и организмов. ГК играют важную роль в химии, биоактивности, транспорте гидрофобных органических молекул и поддержании рН поверхностных вод. Структура макромолекул ГК содержит многочисленные функционально разные химические группы (катехины, хиноны, фталаты, феноламины, салицилаты и т.д.), которые способных к комплексообразованию с различными лигандами. Благодаря этому свойству ГК влияют на концентрацию растворённых поллютантов.
Получение констант комплексообразования КМе методом флуоресценции основано на наблюдении тушения интенсивности флуоресценции ГК ионами металлов. Формально величины КМе определяются из уравнения Штерна – Фольмера ШФ. 
I0 / I = 1+KШФ[Q]						(1)
В (1) [Q] – концентрация ионов металла или органических молекул;  I0 и I – значения интенсивностей флуоресценции (интегральной или на определённой длине волны) при [Q] = 0 и [Q] ≠ 0 соответственно. KШФ – константа тушения ШФ, определяющая эффективность тушения. Следует особо подчеркнуть, что KШФ численно равна константам комплексообразования КМе только в том случае, если тушение имеет статическую (концентрационную) природу, а не динамическую. 
Изучению констант комплексообразования ГК с помощью метода ШФ посвящено значительное количество работ, в которых было надёжно установлено, что имеет место концентрационное тушение. Однако во всех имеющихся работах отсутствовала информация о том, какова эффективность комплексообразования отдельных сайтов ГК. Для решения этого вопрос мы предлагаем подход, заключающийся в анализе спектральной зависимости эффективности тушения. 
В настоящей работе это сделано на примере тушения флуоресценции образца ГК IHSS ионами Cu2+ и Cd2+. В спектре флуоресценции ГК были выделены 2 спектральные компоненты с максимумами на 455 нм (синяя компонента) и 505 нм (красная компонента), для которых были определены ШФ константы. Было установлено, что эффективность тушения ионом Cd2+ коротковолновой и длинноволновой компонент различаются на 20%, в то время как для иона Cu2+ это различие составляет более 3.5 раз. Это означает, что комплексообразующая способность сайтов ГК с ионами металлов значительно различается. Одной из возможных причин наблюдаемого различия может быть размер радиуса иона: для ионов Cu2+ и Cd2+ они составляют 0.08 нм и 0.103 нм. Размер иона может определять доступность ионов к комплексообразующему сайту, а различие в эффективности синей и красной компонент флуоресценции для ионов может означать, что ионы Cd2+ не всегда могут достигать комплексообразующих сайтов, в то время как ионы Cu2+ такую возможность имеют. 
Аналогичный подход (изучение спектральной зависимости эффективности тушения флуоресценции) был использован при исследовании процессов, имеющих место при увеличении концентрации макромолекул ГК. Было установлено, что эффективность самотушения флуоресценции длинноволновой компоненты заметно выше, чем коротковолновой. На основании полученных данных предложена альтернативная интерпретация: при увеличении концентрации ГК имеет место либо скручивание исходной макромолекулы, либо самоассоциация.