Ученые Томского государственного университета, Института физики микроструктур 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. Описание нового подхода представлено в статье в «Журнале радиоэлектроники».
– На сегодняшний день в мире накоплены значительные объемы 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 путем 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 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.
В ходе исследований ученые 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 Кистенев. – 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.
Предлагаемый подход удобен тем, что позволяет вести мониторинг на любой территории. 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 на расстоянии – без присутствия человека в зоне загрязнения.