ИСТИНА

В рамках реализации данного проекта планируется комплексно решить фундаментальную научную задачу по разработке научных основ процессов эволюции галогенсодержащих экотоксикантов, адсорбированных на микрочастицах различной природы, с целью оценки воздействия продуктов их трансформации на окружающую среду.

Due to the constant growth of the anthropogenic influence upon natural ecosystems, the importance of fine particle mass investigation also increases right along. Fine particles are found within most of the Earth geospheres. They play an essential role in the processes that are determining the evolution of the environment chemical composition. Atmospheric aerosols can significantly affect stratospheric ozone depletion processes, climate change, transfer and chemical reactions of the environment pollutants. The international protocols and conventions adopted during the past decades oblige all developed countries as well as emerging countries to gradually eliminate the utilization of halogen-containing toxicants, among them chlorofluorocarbons, hydrofluorocarbons and fluorocarbons. It was established that their transformation in the atmosphere lead to the formation of the toxic halogen-containing acids, that are dangerous for flora and fauna. The formation of such species in the ecosystems can be also connected to the vinyl chloride degradation process. The endogenous mechanism of formation can as well occur. Simple carboxylic acids are far more thoroughly investigated than their halogenated analogues nevertheless it is found that the presence of halogen atom in the acid structure affect the properties drastically, intensifying the environmental toxicity. Chloroacetic acids are present in the air, rainwater, wastewater, groundwater system, changing organoleptic properties, destructing water habitants and devastating soils. This project is dedicated to the investigation of the halogen-containg ecotoxicants evolution on the surface of fine particles that are important for the Earth’s atmosphere, hydrosphere and pedosphere. To accomplish this project the realization of complex approach will be applied. This includes laboratory modelling of the formation processes of micro particles of various nature; the investigation of halogen-containing pollutants adsorption on their surface; heterogeneous chemical reactions with ozone, water and the range of Earth’s geosphere components; determination of physico-chemical constants of these processes. The ab initio calculations can also be performed if required.

После первого года выполнения проекта ожидается создание новой экспериментальной установки по введению растворов труднолетучих соединений в вакуумный реактор при низких температурах, располагающийся перед напускным клапаном масс-спектрометра. С использованием имеющегося в распоряжении коллектива экспериментального оборудования планируется получение оригинальных экспериментальных результатов по 1. количественному определению показателей адсорбции трихлоруксусной кислоты на глинистых почвах при различных температурах. 2. моделированию процессов образования оксидных, сульфатных и сажевых микрочастиц, характерных для атмосферных аэрозолей. Планируется получить данные об их составе, особенностях морфологии, реакционной способности. 3. изучение характеристик адсорбции галогензамещенных алканов и бензолов на оксидных и сажевых микрочастицах. Планируется оценить изостерическую теплоту адсорбции, изучить вид изотерм, количественные показатели. 4. изучение продуктов взаимодействия озона с винилхлоридом и его производными, в т.ч. на поверхности ледяной пленки, а также сажевых частицах. Предполагается изучение кинетических особенностей процессов, идентификация продуктов методом низкотемпературной ИК спектроскопии. 5. кинетические особенности окислительной деградации 1,1,1-трихлорэтана и тетрахлорэтилена, метилхлороформа.

Коллектив специализируется в области изучения адсорбционных явлений и химии атмосферного озона. Ими впервые с использованием комплексного подхода, сочетающего ab initio квантово-химические расчеты и низкотемпературную ИК-спектроскопию, системно изучены нефотолитические гетерогенные реакции озона с различными классами хлор- и бромсодержащих соединений, представляющих интерес как с точки зрения промышленных реагентов, так и химии атмосферы, в условиях низких температур и давлений. На основании оригинальных экспериментальных результатов предложены механизмы взаимодействия озона с данными веществами, а для ряда систем - и кинетические закономерности протекания реакций. Впервые обсуждена возможность формирования клатратных гидратов озона в условиях низких температур и давлений, а также их влияние на взаимодействие О3 с галогенсодержащими загрязнителями. Также представители научного коллектива изучили поглощение радикалов HO2 на синтетической морской соли, сухих твердых пленках NaCl, NaBr и MgCl2 6H2O в диапазоне температур от 240 до 340 К . С помощью масс-спектрометрического метода электрораспыления растворов электролитов в вакууме ими получен масс-спектр отрицательных ионов водного раствора полностью нейтрализованной монохлоруксусной кислоты: обнаружено, что отрицательные ионы ее кислотного остатка, образующиеся при диссоциации молекул МХК в воде, при электрораспылении распадаются. Изучен также масс-спектр отрицательных ионов трихлоруксусной кислоты в водном растворе масс-спектрографическим методом: показано, что он состоит из ионов кислотных остатков, (CCl3COO), гидратируется разным количеством молекул воды. С использованием этого же подхода определены энтальпии гидратации ионов брома водой.

Предполагается публикация получаемых результатов в виде статей в международных и отечественных журналах: Journal of Physical Chemistry - импакт-фактор 2.73, Журнал физической химии - Импакт-фактор 0,935. Предполагается также представление получаемых результатов на российских (Томск, Красноярск) и международных конференциях (Манчестер, IGAC).