Разработан способ мониторинга экологически опасных веществ с помощью спектрометра

Ученые Томского государственного университета (ТГУ), Института физики микроструктур РАН (ИФМ РАН) 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.

На сегодняшний день в мире накоплены значительные объемы токсичных и химически опасных веществ, 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. Поэтому мониторинг состояния экологической обстановки вблизи крупных перерабатывающих предприятий является важной задачей. Кроме того, экспресс-диагностика паров этих веществ в атмосфере необходима для противодействия угрозе террористических актов.

Предложенная авторами исследования технология основана на оптической спектроскопии — методе, который позволяет идентифицировать вещества по их спектру поглощения.

«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», — пояснил один из авторов статьи, заведующий лабораторией лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Юрий Кистенёв.

Ученые выявили линии поглощения ряда токсичных соединений и продуктов их распада: 2-хлорвинилдихлорарсина в газовой фазе (хлорметан, формальдегид, ацетальдегид, акрилальдегид, гликольальдегид, ацетонитрил, пропионитрил и др.) и технологических примесей (оксид серы IV). 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. 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», — отметил Юрий Кистенев.

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