Научные достижения химического факультета
5.12.2018
Сотрудники химического факультета МГУ в пробах снега
обнаружили сотни потенциально опасных органических веществ из московской атмосферы
Снег более информативен как объект исследования, чем воздух
и дожди, говорят ученые из лаборатории физико-химических методов анализа
строения вещества (Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова). Они
занимаются изучением загрязнений окружающей среды с помощью снега уже несколько
лет. Дело в том, что стандартные методы мониторинга уровня загрязнения включают
только анализ проб воздуха и дождя. Благодаря им можно сделать вывод о
состоянии окружающей среды лишь на момент отбора пробы. Зато керн снега, взятый
к началу весны, захватывает в течение зимы из атмосферы все потенциально
опасные органические вещества. Даже лабильные и активные компоненты могут
длительное время сохраняться в матрице снежного покрова.
Главная проблема экологического мониторинга Москвы в том,
что круг контролируемых веществ ограничен всего двумя десятками соединений. Вне
наблюдения остаются сотни потенциально опасных органических веществ, хотя
современные методы анализа позволяют обнаружить гораздо больше угроз. Химики из
МГУ определили с помощью газовой хроматографии высокого разрешения более 700
соединений в московских осадках.
В хроматографе смесь органических веществ разделяется по
нескольких параметрам – температура и полярность. Разделенные компоненты из
колонки поступают в масс-спектрометр, где ионизируются и фрагментируются.
Каждое соединение обладает индивидуальным "паспортом" - спектром фрагментов
определенной молекулярной массы, образующихся при ионизации. Масс-спектрометрия
позволила создать библиотеки соединений и значительно облегчила идентификацию
веществ из проб воздуха и осадков.
Как показал результат анализов, среди обнаруженных в
московских осадках веществ присутствуют экотоксиканты, в том числе канцерогены,
из таких опасных классов как фенолы, фталаты, полициклические ароматические
углеводороды и хлорорганические соединения. "В экологии появилось в последние
годы понятие emerging contaminants (новые
загрязнители), их число уже перевалило за несколько тысяч. В этот список
попадают побочные продукты современных технологий и производств -
фторорганические соединения, наночастицы, дезинфекторы, - говорит руководитель
исследований, профессор МГУ, доктор химических наук Альберт Лебедев. - Мы
находим в осадках множество соединений, но в подавляющем большинстве случаев
даже не знаем, насколько они опасны, поскольку нормативов и ПДК (прим. -
предельно допустимая концентрация) для них нет".
Московские органики занимались так называемым нецелевым
анализом – искали как можно большее количество веществ в пробах московского
снега. В каждой пробе ученые могут определить до трех тысяч веществ. Так что
если выбрать хотя бы десять мест на карте Москвы для анализа, то можно получить
до 30 тысяч точек, разбросанных по карте города. Очевидно, что не все
обнаруженные вещества представляют угрозу. Но в любом случае нахождение
географических закономерностей в таком огромном количестве информации – задача
из области больших данных, которая обозначается как "целевой анализ". Именно он
подразумевает не только детектирование заранее известных соединений, но и
математическую обработку большого количества экспериментальных данных.
Этап целевого анализа предполагает также отбор большего
количества проб. Частое покрытие территории замерами позволит построить точные
градиентные карты концентраций и, в конечном итоге, обнаружить источники
загрязнения.
Ученые предлагают проводить селективный мониторинг состояния
окружающей среды.Профессор Лебедев подчеркнул: "Сейчас во всех
регионах: на Байкале, например, в Москве или в Сочи исследуют экологическое
состояние одинаково, поскольку определяют ограниченный круг веществ. Наше
предложение – не смотреть везде одно и то же, а для каждого региона, для
каждого охраняемого объекта определить специфические угрозы и затем уже
целенаправленно смотреть за изменением концентрации актуальных опасных веществ.
Современные методы анализа позволяют с этим справиться", - заключает ученый.
Результат работы опубликован в журнале Science
of The Total Environment
