ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной научной задачи – на основе фундаментальных исследований выявить связь между структурными свойствами и формированием оптических свойств в гуминовых веществах (ГВ). Для достижения данной цели будут решены следующие задачи: (1) измерение EEM - матриц, спектров флуоресценции, оптического поглощения и кинетик затухания флуоресценции в пикосекундном масштабе для препаратов ГВ; (2) расчет основных оптических дескрипторов ГВ, имеющихся в литературе; (3) измерение масс составных частей макромолекул ГВ на масс спектрометре. и получение дескрипторов, отражающих структурные свойства ГВ; (4) разработка модели формирования спектров поглощения и флуоресценции ГВ как неупорядоченной гетерогенной системы хромофоров/флуорофоров: создание математической модели механизмов формирования оптических свойств ГВ; (5) создание базы данных, содержащей структурные и оптические характеристики ГВ различного генезиса. Данная база необходима для верификации модели, связывающей оптические и структурные характеристики ГВ.

The project is aimed at solving the fundamental scientific problem - on the basis of fundamental research reveals the relationship between structural properties and the formation of optical properties in humic substances (HS). To achieve the following objectives, the following tasks will be solved: (1) measurement of EEM matrices, fluorescence spectra, optical absorption and fluorescence decay kinetics at a picosecond scale for HS preparations; (2) calculation of the main optical descriptors of HS, contributions in the literature; (3) measurement of the masses of the constituents of the HS macromolecules on a mass spectrometer. and obtaining descriptors reflecting the structural properties of HS; (4) development of models for the formation of absorption and fluorescence spectra of HB as a disordered heterogeneous system of chromophores / fluorophores: the creation of a mathematical model for the mechanisms of formation of optical properties of HS; (5) creation of a database, storage of structural and optical characteristics of HS of various genesis. This base is necessary for verification of models linking the optical and structural characteristics of HS.

- Результаты измерения и обработки спектров флуоресценции (в том числе, EEM-матриц) и поглощения для имеющихся на данный момент в распоряжении исполнителей проекта 50 препаратов ГВ различного генезиса, а также определения для них методом масс - спектрометрии структурных характеристик. - Результаты расчета для данных спектров всех используемых в литературе оптических дескрипторов, коэффициенты корреляции между значениями оптических дескрипторов и структурными характеристиками ГВ. - Модель, описывающая природу корреляции между характеристиками спектров поглощения и флуоресценции ГВ (и значениями оптических дескрипторов, рассчитанных на их основе). - Модель, описывающая связь оптических и структурных характеристик ГВ на основе теории взаимодействующих флуорофоров,разработка новых оптических индикаторов структуры и верификация их на имеющемся наборе препаратов. - Полученные результаты будут представлены не менее, чем на одной международной конференции. - Будет опубликовано не менее одной статьи в высокорейтинговом журнале (предположительно, Environmental Science and Technology). - База данных о ГВ различного генезиса, в которой для каждого вещества будут охарактеризованы как его структурные свойства (методом масс - спектрометрии), так и оптические (спектры поглощения и флуоресценции). База данных будет размещена в открытом доступе (в сети Интернет), будет предоставлена возможность внесения данных (спектров поглощения, флуоресценции, структурных данных и общих сведений) о препаратах ГВ сторонними исследователями и использования алгоритма расчета индикаторов строения ГВ на основе оптических спектров. - Результаты измерения кинетик затухания флуоресценции ГВ в пико- и нано- секундном временном диапазоне при разных длинах волн возбуждения и описание на их основе механизмов формирования флуоресцентного отклика ГВ. - Подход к теоретическому описанию механизмов формирования оптических свойств ГВ как динамической системы неупорядоченных флуорофоров. оптимальный набор оптических индикаторов РОВ различного генезиса.

Коллектив исполнителей проекта включает в себя: руководителя проекта, аспиранта С. Шакирова , специалиста в области лазерной спектроскопии сложных органических соединений и оптики океана (физический факультет МГУ, кафедра квантовой электроники, лаборатория профессора В.В. Фадеева) и сотрудника А. Жеребкера, специалиста в области химии гуминовых веществ (химический факультет МГУ, кафедра медицинской химии, лаборатория профессора И.В. Перминовой). Лаборатория физического факультета с 1975 г. ведѐт фундаментальные и прикладные исследования в области лазерной спектроскопии водных сред. Авторы предлагаемого проекта активно занимаются исследованием молекулярных компонентов гуминовых веществ. В научных группах, в которых авторы данного проекта состоят, имеется серьезный опыт исследования гумусовых веществ методами масс - спектрометрии ионно - циклотронного резонанса с Фурье-преобразованием. За последнее время авторами проведен большой объем работ по определению оптимальных условий регистрации масс - спектров [1]. В последних работах коллектив показал возможность селективного определения различных функциональных групп и структурных фрагментов молекул в составе сложных органических смесей, таких как нефть, синтетические и природные гуминовые вещества. Также, авторами были исследованы процессы агрегации ГВ методами флуоресцентной спектроскопии пикосекундного разрешения [2]. Помимо этого, исполнители проекта имеют большой опыт в проведении исследований свойств ГВ методами флуоресцентной и абсорбционной спектроскопии, нахождение оптических дескрипторов и проведения корреляционного анализа для полученных параметров.

Ожидаемые результаты научного исследования: - Измерение и обработка спектров флуоресценции и поглощения для имеющихся на данный момент в распоряжении исполнителей проекта 50 препаратов ГВ различного генезиса, а также определение для них - методом масс - спектрометрии структурных характеристик. - Расчет для данных спектров всех используемых в литературе оптических дескрипторов, определение коэффициентов корреляции между значениями оптических дескрипторов и структурными характеристиками ГВ. - Выявление корреляции между характеристиками спектров поглощения и флуоресценции ГВ, а также значениями оптических дескрипторов, рассчитанными на их основе. - Разработка модели, описывающей связь оптических и структурных характеристик ГВ на основе теории взаимодействующих флуорофоров, разработка новых оптических индикаторов структуры и верификация их на имеющемся наборе препаратов. Характеризация флуорофоров/хромофоров, фигурирующих в модели, их фотофизическими параметрами, измеренными методами кинетической и нелинейной лазерной флуориметрии. - Представление результатов на международной конференции. - Подготовка статьи в высокорейтинговый журнал (предположительно, Environmental Science and Technology).