Ученые Московского университета используют новый метод извлечения ПАУ из донных отложений
Научный коллектив географического факультета МГУ разработал и адаптировал новый метод извлечения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) для определения загрязнения донных отложений. Применение метода субкритической водной экстракции позволяет сократить время проведения химического анализа и существенно снизить расход токсичных растворителей. Работа выполнена в рамках грантового проекта Минобрнауки РФ «Потоки потенциально токсичных элементов и соединений в речных бассейнах: технологии изучения, количественная оценка и прогноз» под руководством ведущего ученого, профессора Института радиоактивности окружающей среды Университета Фукусимы (Япония) Алексея Коноплева. Результаты исследования опубликованы в журнале Eurasian Journal of Soil Sciences
В объектах окружающей среды присутствует большое количество органических соединений природного и антропогенного происхождения, многие из которых имеют высокую канцерогенность и мутагенность. К таким соединениям относятся полиарены, или полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Сотрудники лаборатории геохимии природных вод географического факультета МГУ разработали и адаптировали новый экологически чистый метод извлечения ПАУ из донных отложений путем экстракции субкритической водой. Новый подход не использует токсичных растворителей, требующих специальной утилизации, и демонстрирует высокую эффективность.
При повышении температуры воды до критической температуры 374°С и давления 218 атмосфер, как показано в работах академика РАН В. В. Лунина, вода становится сильным растворителем. В этих условиях значение диэлектрической проницаемости воды ε = 34,5 при 200ºC сопоставимо со значением ε = 32,63 токсичного растворителя ацетонитрила при 25ºC. При нагревании взвеси (соотношение донные отложения/вода = 1/8) при температуре 230 – 270°С и времени выдержки 30 – 40 минут в герметичном реакторе происходит окисление липидной фракции образца и практически полный переход ПАУ в водный раствор. «Применение метода экстракции ПАУ субкритической водой упрощает процесс извлечения полиаренов, т.к. практически полностью исключает использование органических растворителей, и сокращает время проведения реакции с 4 – 24 часов до 30 – 40 мин. Кроме того, новый метод позволяет уменьшить число стадий экстракции до одной вместо пяти в широко распространенном методе омыления», – сообщила руководитель рабочей группы проекта, один из авторов исследования, профессор Татьяна Минкина.
В рамках исследования было изучено влияние температурных и временных параметров воды в субкритическом состоянии на извлечение широко распространенных, контрастных по физико-химическим свойствам ПАУ (нафталин, фенантрен, флуорантен, бенз(а)пирен, бенз(g,h,i)перилен). Исследования проводились на образцах донных отложений реки Лены, отобранных во время летней экспедиции 2024 года.
«К числу важнейших научных задач мегагранта относятся характеристика современных потоков потенциально токсичных элементов и соединений в приемные моря и прогнозные оценки трансформации потоков при разных сценариях климатических изменений и антропогенного воздействия. В ходе проекта исследуются устьевые области крупнейших рек России. Комплексное гидролого-геохимическое изучение дельт Лены, Енисея, Колымы, Дона, Волги и других рек позволит получить важнейшие оценки стока веществ в моря и океаны», – рассказал участник проекта, профессор географического факультета МГУ Сергей Чалов.
Летом 2024 года состоялась экспедиция в крупнейшую дельту Арктического побережья – дельту Лены. Новая методика определения ПАУ в донных отложениях путем экстракции субкритической водой была апробирована на образцах донных отложений, отобранных в ходе этой экспедиции.
Ученые установили, что оптимальными параметрами экстракции являются:
для нафталина 240°С в течение 20 минут;
для фенантрена и флуорантена – 240°С в течение 30 минут;
для бенз(а)пирена – 250°С в течение 30 минут;
для бенз(g,h,i)перилена – 260°С в течение 40 минут.
При этих условиях доля извлекаемых ПАУ колеблется от 76% до 85%.
Исследователи провели сравнение широко распространенных методов экстракции ПАУ, использующих токсичные растворители, с новым методом субкритической водной экстракции. Установлено, что по эффективности извлечения методы экстракции можно расположить в следующий убывающий ряд: ультразвуковая экстракция> субкритическая водная экстракция > метод омыления. При этом значение коэффициента извлечения ПАУ при субкритической водной экстракции составило 1,23–1,29, при омылении – 1,35 - 1,34, а при ультразвуковой экстракции – 1,08 -1,10.
Результаты исследования изложены в статье «Development and adaptation of methods for PAHs extraction from bottom sediments using subcritical water extraction, saponification, and ultrasound extraction», опубликованной в марте 2025 года в журнале «Eurasian Journal of Soil Sciences».
На фото: Измерение экстрагируемых ПАУ на жидкостном хроматографе
Все выпуски журнала «ЭкоГрад» в электронной версии читайте на pressa.ru,
Бумажные экземпляры спецвыпусков и книги В. Климова можно приобрести на OZON
- Подробности
- Категория: Простая наука
- Опубликовано 08.04.2025 17:07
- Просмотров: 109