05.06.2025 г.
Создан способ мониторинга экотоксикантов с помощью спектрометра

Сотрудники Томского государственного университета, Института физики микроструктур РАН (Нижний Новгород) и Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского разработали новый подход, который позволяет в режиме онлайн вести мониторинг экологически опасных токсикантов. В качестве инструмента для выявления в воздухе индустриальных выбросов и других токсичных веществ используется терагерцовый абсорбционный спектрометр высокого разрешения, разработанный в ИФМ РАН. Описание нового подхода представлено в «Журнале радиоэлектроники».

«На сегодняшний день в мире накоплены значительные объёмы 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 путём 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 путём, либо с помощью расчётов. Зная этот спектр, мы можем с помощью метода оптической спектроскопии выявить наличие интересующей нас компоненты и определить её концентрацию, понять, если ли превышение ПДК».

В ходе исследований учёные выявили линии поглощения характерных продуктов распада 2-хлорвинилдихлорарсина в газовой фазе (хлорметан, формальдегид, ацетальдегид, акрилальдегид, гликольальдегид, ацетонитрил, пропионитрил и др.) и технологических примесей (оксид серы IV). Новые данные могут быть использованы для проведения экологического мониторинга в промзонах.

Наряду с этим в статье представлены результаты исследования продуктов распада 2-хлорвинилдихлорарсина (люизита) методом терагерцовой и субтерагерцовой нестационарной спектроскопии.

«Люизит является токсином общеопасного и кожно-нарывного действия из-за наличия в молекуле фрагмента AsCl2, — объясняет Юрий Кистенёв. — В результате разложения люизита образуются мышьяксодержащие продукты, загрязняющие окружающую среду воздух, поверхность почвы, водоёмы. Поэтому важно вести контроль состояния окружающей среды в местах хранения таких веществ, а также при их транспортировке и уничтожении».

Предлагаемый подход удобен тем, что позволяет вести мониторинг на любой территории. В настоящее время учёные ТГУ и ИФМ РАН работают над созданием спектрометра, который можно будет устанавливать на беспилотник и осуществлять мониторинг индустриальных газов и других экотоксикантов на расстоянии — без присутствия человека в зоне загрязнения.

https://new.ras.ru/activities/news/sozdan-sposob-monitoringa-ekotoksikantov-s-pomoshchyu-spektrometra/