Ученые из Томска придумали новый способ мониторинга экологически опасных токсикантов

Специалисты Томского государственного университета, Института физики микроструктур Российской академии наук и Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского создали инновационную методику, которая позволяет в режиме реального времени отслеживать наличие опасных для окружающей среды токсичных веществ. Для обнаружения в воздухе промышленных выбросов и других вредных веществ применяется терагерцовый абсорбционный спектрометр высокого разрешения, разработанный в Институте физики микроструктур РАН.

«На сегодняшний день в мире накоплены значительные объемы токсичных химических веществ (ТХВ) и химически опасных веществ (ХОВ), которые в случае попадания в окружающую среду в чрезвычайных ситуациях могут создать угрозу массового поражения людей и нанести ущерб окружающей среде путем заражения больших территорий, – говорит один из авторов статьи, заведующий лабораторией лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Юрий Кистенёв. – Поэтому мониторинг состояния экологической обстановки вблизи крупных перерабатывающих предприятий является задачей большой значимости».

Кроме того, задачи экспресс-диагностики паров этих веществ в атмосфере обусловлены необходимостью противодействия угрозе террористических актов с использованием ТХВ и ХОВ. Помимо вышеперечисленного, в настоящее время остро стоит проблема хранения опасных и токсичных соединений. Под контроль должны быть поставлены и продукты их распада, и их примеси, некоторые из них тоже весьма токсичны.

«В основе выявления токсичных компонентов лежит метод оптической спектроскопии, – поясняет Юрий Кистенёв. – У каждого химического компонента есть свой уникальный спектр поглощения, просто не всегда он известен. Соответственно, его нужно найти либо экспериментальным путем, либо с помощью расчетов. Зная этот спектр, мы можем с помощью метода оптической спектроскопии выявить наличие интересующей нас компоненты и определить ее концентрацию, понять, если ли превышение ПДК».

Ученые обнаружили линии поглощения специфических продуктов распада 2-хлорвинилдихлорарсина в газовой фазе. К ним относятся хлорметан, формальдегид, ацетальдегид, акрилальдегид, гликольальдегид, ацетонитрил и пропионитрил. Также были выявлены технологические примеси, такие как оксид серы IV. Эти новые данные могут быть полезны для экологического мониторинга в промышленных зонах.

Ученые представили результаты исследования продуктов распада 2-хлорвинилдихлорарсина (люизита) с помощью терагерцовой и субтерагерцовой нестационарной спектроскопии. «Люизит является токсином общеопасного и кожно-нарывного действия из-за наличия в молекуле фрагмента AsCl2, – объясняет Юрий Кистенев. – В результате разложения люизита образуются мышьяксодержащие продукты, загрязняющие окружающую среду воздух, поверхность почвы, водоемы. Поэтому важно вести контроль состояния окружающей среды в местах хранения таких веществ, а также при их транспортировке и уничтожении».

Этот метод позволяет проводить мониторинг в любом месте. Сейчас ученые ТГУ и ИФМ РАН разрабатывают спектрометр для беспилотников. Устройство будет фиксировать индустриальные газы и другие вредные вещества. Это можно будет делать удаленно, без необходимости присутствия человека в загрязненной зоне.