В лаборатории электронно-лучевой конверсии энергоносителей ИФХЭ РАН изучается влияние ускоренных электронов на состав растворенных в воде примесей, их химическую активность, на мутность сточной воды, ее цвет и другие критически важные показатели. Обработка электронами позволяет, не используя опасные химические реагенты, проводить очистку во много раз быстрее и качественнее и обеспечивать максимальное содержание кислорода в водоемах, куда сбрасывается очищенная вода. Ускоренные электроны способны разлагать токсичные вещества, уничтожать болезнетворные микроорганизмы, превращать растворимые соединения в нерастворимые, тем самым преобразуя опасные примеси в безопасные или в извлекаемые. Без доступа воздуха при обработке электронами происходит преимущественно восстановление примесей, в ходе которого они превращаются в осадок или в легко извлекаемые хлопья. Скорость процесса намного превосходит химическую водоочистку. Если использовать электроны в присутствии воздуха, то примеси окисляются; процесс происходит в миллионы раз быстрее, чем обычное окисление в прудах-аэраторах. Например, обработка пробирки с водой, подкрашенной стандартным пищевым красителем, на ускорителе в течение десятков секунд сделала воду прозрачной.
Вода, внешне прозрачная, не обладающая специфическим запахом и приятная на вкус, все же может быть небезопасной для человека. Хроматография как метод разделения и идентификации веществ является тем универсальным инструментом, которым пользуются для оценки качества воды специалисты всех экологических и научных лабораторий. Хромато-масс-спектрометрия – наиболее чувствительный и надежный метод определения веществ, как неорганических, так и органических.
В лаборатории физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии ИФХЭ РАН съемочная группа познакомилась с применением газовой хроматографии, жидкостной хроматографии, хроматографии с индуктированной плазмой и хромато-масс-спектрометрии для определения растворенных примесей. Например, методом ионной хроматографии можно определить ионы металлов и неметаллов, в том числе в различных формах и степенях окисления, в виде анионов: фторид-, хлорид-, хлорит- и хлорат-, нитрат- и нитрит-, фосфат-, сульфид- и сульфат-ионов и др., а также катионов: аммония, некоторых металлов, ионов хрома (III) и хрома (VI). Некоторые из перечисленных весьма опасны для здоровья. Токсичными также являются катионы: лития, стронция, бария и др. Степень окисления имеет большое значение: например, трехвалентный ион хрома не вреден для человека, но шестивалентный является канцерогеном.
Хромато-масс-спектрометрия – вершина развития хроматографического метода. Этим методом определяется не только брутто-формула вещества, но и расшифровывается его структура. Газовый хромато-масс-спектрометр предназначен в первую очередь для определения органических веществ, в том числе остаточных пестицидов и гербицидов, которые попадают в воду в результате сельскохозяйственной деятельности. Токсичность этих соединений настолько высока, что необходимо определить их наличие в малых концентрациях, и газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией – стандартный метод такого исследования. Помимо токсичных соединений, предельно-допустимое содержание которых в воде определяется нормативами, хромато-масс-спектрометрия позволяет идентифицировать специфические нецелевые соединения, присущие конкретной водопробе. В зависимости от предприятий, работающих в области, откуда происходит водосбор, в пробе воды могут присутствовать малоизученные и потенциально токсичные соединения, которые не нормируются санитарными правилами и нормами. Определение таких веществ – сложная и важная задача, которой занимаются научные сотрудники ИФХЭ РАН.
Российское общество «Знание» в настоящее время создает цикл просветительских фильмов о развитии предприятий агропромышленного комплекса России и о научно-исследовательских институтах, разработки которых способствуют повышению эффективности этого комплекса. В 2021 году общество «Знание» подготовило и разместило в сети более 1800 часов видео-материала, к которому зафиксировано более 500 миллионов обращений. Это свидетельствует о большом интересе россиян к просветительским и популярным материалам.
Материал подготовлен: Ольга Макарова / Пресс-служба ИФХЭ РАН