Сотрудники химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова разработали новый подход к мониторингу состояния окружающей среды Москвы, с помощью которого можно определить большее количество компонентов среды и таким образом расширить список опасных для человека и природы веществ.
Химики МГУ создали новый способ оценки состояния окружающей среды Москвы

Оценка состояния окружающей среды в Москве, в частности атмосферы, сводится к определению двух десятков неорганических и органических веществ стационарными лабораториями, подведомственными Мосприроде. Однако все, что выходит за рамки этого короткого списка, в итоге остается вне наблюдения экологических лабораторий. Ученые МГУ выявили новые вещества-загрязнители атмосферы Москвы, применив хромато-масс-спектрометрический анализ. «Главным результатом работы является расширение списка определяемых веществ и выявление новых потенциально опасных для окружающей среды и здоровья людей. Состав органических загрязнений воздуха непостоянен, поэтому важно проводить регулярный мониторинг с целью своевременного выявления новых угроз как для экосистемы города, так и для здоровья граждан», — рассказал Альберт Лебедев, автор статьи, доктор химических наук, профессор кафедры органической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Ученый отметил, что мониторинг полезен, во‑первых, для получения актуальной информации об исследуемом объекте: воде, почве, атмосфере. Во‑вторых, с помощью мониторинга можно отследить источник опасного вещества и устранить его, тем самым снизив уровень поступающих в атмосферу загрязняющих веществ. После устранения источника можно также использовать методы очистки и «зеленые» технологии как дополнительные средства защиты.

Ученые занимаются как целевым, так и нецелевым анализом. Нецелевой анализ подразумевает под собой поиск как можно большего количества веществ. Целевой анализ — это целенаправленное детектирование заранее известных соединений. Все анализы делаются на пробах снега, которые ученые собирали для исследования. Именно поэтому такой способ мониторинга подходит только для областей с холодным климатом и горной местности. Поскольку почти на всей территории России наблюдается климат с ярко выраженной сменой времен года, то такой метод применим для всей России. Следует, однако, иметь в виду, что картина загрязнения может оказаться очень разнообразной для различных областей.

О своей работе ученые рассказали в статье, которая была опубликована в журнале Environmental Pollution. Основной метод, который они использовали в своем исследовании, — газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС), или хромато-масс-спектрометрия. Это единый прибор, созданный в результате комбинации двух аналитических методов. Газовая хроматография служит для разделения смеси органических соединений, которые после этого по очереди попадают в масс-спектрометр, где происходит их ионизация и фрагментация. В итоге каждое индивидуальное вещество характеризуется масс-спектром, по которому можно установить его структуру. Масс-спектр любого вещества индивидуален, что позволяет использовать компьютерные библиотеки. В качестве результата хромато-масс-спектрометрического анализа в целом получается график зависимости интенсивности сигнала от времени (хроматограмма), где каждое идентифицированное вещество представлено отдельным пиком, площадь которого пропорциональна его количеству в смеси. То есть после применения данного метода неизвестная смесь из сотен соединений превращается в полную информацию по качественному и количественному составу. Масс-спектрометрия зарекомендовала себя как наиболее информативный, чувствительный, надежный и быстрый аналитический метод, в том числе для изучения окружающей среды. Современная масс-спектрометрия способна среди широчайшего круга других соединений устанавливать природу неизвестных экотоксикантов, находящихся при этом в следовых количествах. Сегодня это основной метод экологического контроля любых объектов окружающей среды.

При том что с помощью нового метода круг веществ, которые обнаруживаются в окружающей среде Москвы, намного шире по сравнению с другими лабораториями, на данный момент ученые сконцентрировали свое внимание на летучих и полулетучих соединениях, которые можно анализировать методом ГХ-МС. Соответственно, среди известных опасных классов экотоксикантов химики могут определять фенолы, фталаты, хлорорганические соединения, пестициды, полициклические ароматические углеводороды. «Мы не занимаемся установлением токсичности соединений. Это прерогатива токсикологов. Любое вещество токсично, вопрос только в дозе. В зависимости от структуры соединений их токсичность варьируется в широчайшем диапазоне: от граммов до фемтограммов. Наиболее опасными на сегодняшний день являются полихлорированные дибензодиоксины и дибензофураны, полихлорированные бифенилы, бенз (а)пирен, некоторые пестициды. Однако с ростом количества новых веществ в объектах окружающей среды список наиболее опасных может расширяться», отменил Альберт Лебедев.

«Выявление новых потенциально опасных веществ в окружающей среде носит исключительно важный характер для сохранения природных экосистем и заботы о здоровье граждан. Обмен этими данными позволяет более глубоко понимать природу загрязнения и оперативно устанавливать источники. Научная ценность работы заключается в расширении границ использования масс-спектрометрии и выработке протоколов для идентификации органических веществ в сложных, многокомпонентных смесях, о составе которых известно крайне мало — это пробы снега, льда, воды (морской, питьевой, пресной, сточной, из облаков), экстракты растительного происхождения, пища, напитки, косметика, промышленные товары, секрет земноводных», заключил ученый.

Работа была проведена в сотрудничестве с учеными из корпорации LECO. Материалы предоставлены пресс-службой МГУ.