Разработкой современных подходов к исследованию природных объектов, таких как вода и почва, на содержание опасных экотоксикантов в России занимается всего несколько научных центров. Один из них — Центр коллективного пользования научным оборудованием «Арктика» в Архангельск.
Ученые Северного (Арктического) федерального университета совместно с коллегами химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова на базе ЦКП НО «Арктика» занимаются исследованием трансформации ракетного топлива диметилгидразина (гептила — авт.) в продукты его разложения, которые могут быть не менее токсичны, как и сам гептил.
Научный сотрудник МГУ Игорь Родин, работающий вместе с учеными САФУ, имеет большой багаж знаний по поведению ракетного топлива в почве. В течение 13 лет он исследовал районы падения частей ракет, запущенных с космодрома «Байконур» в Казахстане. Защитил диссертацию по данной тематике. Исследования в этом направлении проводятся совместно архангельскими и московскими учеными уже несколько лет. На жидкостном хроматографе с тандемным масс-спектрометрическим детектором фирмы «Дайонекс» они проводят количественный анализ органических веществ сложной структуры. Особенность системы в том, что она позволяет совершать экспертизу с очень высокой достоверностью при минимальных концентрациях вещества. Таких аппаратов в России единицы. «С САФУ мы сотрудничаем уже давно, и наличие современного жидкостного хроматографа в Архангельске значительно облегчает решение наших общих задач», — поясняет Игорь Александрович.
Принцип работы на хроматографе объяснил аспирант МГУ Аркадий Браун: «Мы берем вытяжку (пробу) вещества из загрязненной почвы и вводим его в жидком виде в систему. Проба делится на отдельные компоненты, и каждый распознается масс-детектором. После этого записываются характеристики каждого компонента. Они будут отличаться из-за неоднородного состава почвы и разной концентрации гептила. По масс-спектру характеристик вычисляется интерпретация структуры загрязнений». С помощью уникального оборудования такие сложные анализы научные сотрудники ЦКП НО «Арктика» проводят за считанные минуты.
Это всего лишь смоделированный процесс детектирования пробы, близкий к реальным показателям. Таким образом, ученые МГУ и САФУ моделируют условия для трансформации гептила, изучают продукты его разложения. Затем полученные результаты перенесут на реальные пробы, чтобы вычислить вид загрязняющих веществ. После этого можно оценить класс их токсичности и дать экологическую оценку районов падения.
«Ионный хроматограф ICS-5000 компании „Дайонекс“, которая является лидером в производстве таких систем, служит для определения концентраций гептила и его производных в природных водах и почвенных вытяжках. Он считается одним из лучших приборов в мире», — демонстрирует следующий аппарат Николай Ульяновский, младший научный сотрудник лаборатории жидкостной хроматографии ЦКП НО «Арктика».
Тема его диссертационной работы — исследование ракетного топлива, идентификация продуктов его трансформации, изучение процессов сорбции гептила и разработка способов возможной детоксикации районов падения.
«Благодаря этому уникальному оборудованию у ученых появилась возможность идентификации новых продуктов трансформации ракетного топлива и изучения их динамики, — продолжает Николай Ульяновский. — Тот прибор, на котором я работал ранее, позволял определить лишь три вещества-загрязнителя. Ученые МГУ с помощью современной системы в районах падения в Казахстане обнаружили в песчаной почве 13 новых веществ. У нас на Севере почвы неоднородные, поэтому мы можем найти гораздо больше продуктов трансформации гептила», — поясняет младший научный сотрудник ЦКП НО.
По словам Николая Ульяновского, прибор очень чувствительный, и в этом его преимущество. Он позволяет определять состав веществ на очень низких концентрациях. К нему укомплектован кондуктометрический детектор, который позволяет анализировать ионный состав жидких сред, таких как сточные воды, питьевая и минеральная воды и т.п. Например, минеральная вода может содержать определенное количество кальций, аммония и других ионов. С помощью ионного хроматографа можно подтвердить или опровергнуть указанные производителем концентрации этих веществ.
В своей работе ученые используют еще один уникальный прибор — высокоскоростной хроматограф фирмы Shimadzu. Это последняя разработка системы, которая способна работать при давлении до 1300 атмосфер. Всего за 2-5 минут этот прибор может разделить пробу на 30 веществ и более. Для сравнения: процесс хроматографии на предыдущих моделях занимал от двадцати минут до получаса. Кроме того, высокоскоростной аппарат укомплектован диодматричным детектором, который отличается очень высокой скоростью считывания данных.
В настоящий момент ЦКП НО «Арктика» расширяет область своей аккредитации в соответствии с новыми поставленными методиками на новом оборудовании. Необходимо отметить, что воспользоваться услугами Центра исследовательские группы САФУ могут бесплатно. Вся информация о возможностях и существующем оборудовании, а так же порядок подачи заявок размещен на сайте университета www.narfu.ru
