Эксперименты с выращенными в лабораторных условиях кресс-салатом и кабачком позволили определить продукт распада ракетного топлива, обнаружение которого в тканях растений может служить надежным маркером воздействия топлива. Это вещество — 1-метил-1Н-1,2,4-триазол — выявлено методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии с использованием стандартных библиотек масс-спектров. Причем оно обнаруживается уже через короткое время после воздействия и при разных концентрациях токсиканта.
Ученые из Института физической химии и электрохимии (ИФХЭ) имени А. Н. Фрумкина РАН воздействовали на растения несимметричным диметилгидразином (НДМГ) — канцерогенным, мутагенным и токсичным веществом, которое используется в качестве ракетного топлива.
В окружающей среде НДМГ трансформируется, порождая широкий спектр различных химических веществ, вступающих в реакции друг с другом. Разработка аналитических методов обнаружения НДМГ и продуктов его трансформации в объектах окружающей среды — сложная, но важная задача.
Попав в почву, НДМГ, в зависимости от своей концентрации, по-разному воздействует на растения. Концентрация 1 г/кг в почве может стимулировать рост, развитие и продуктивность растений и повышать морозостойкость. Однако концентрация 100 г/кг приводит к деградации и гибели растений.
«Хотя известно, что несимметричный диметилгидразин вызывает уменьшение всхожести семян и угнетение роста растений, сравнительно мало исследований посвящено механизму его окисления или путям трансформации в тканях растений. Мы обнаружили, что 1-метил-1Н-1,2,4-триазол образовывался при всех концентрациях загрязняющих веществ за чрезвычайно короткий период. Его обнаружение совместно с другими продуктами трансформации может служить маркером воздействия токсиканта на окружающую среду», — рассказала сотрудник лаборатории физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии ИФХЭ РАН Анастасия Карнаева.
Триазолы, в отличие от других продуктов распада НДМГ, химически стабильны.
«Целью этого исследования было создание подхода in vitro для быстрого анализа растений с целью выявления маркеров воздействия. Мы обнаружили, что некоторые вещества накапливаются в растениях даже при низких концентрациях НДМГ. Исследование продуктов его трансформации в растениях позволяет лучше понять процесс и точнее прогнозировать степень негативного воздействия на окружающую среду», — поясняет Анастасия Карнаева.
1-Метил-1Н-1,2,4-триазол также может свидетельствовать о загрязнении даминозидом — широко распространенным пестицидом, который используется в качестве регулятора роста растений. Его применяют для повышения декоративных качеств и продления периода цветения. При гидролизе даминозид может превращаться в диметилгидразин. В результате обработки даминозидом в растениях могут накапливаться НДМГ и продукты его трансформации.
Другие продукты трансформации несимметричного диметилгидразина, которые обнаруживаются в тканях растений, не могут быть столь же надежно идентифицированы с помощью стандартных библиотек масс-спектров. Для дополнительного подтверждения загрязнения НДМГ ученые планируют изучать пути совместного обнаружения 1-метил-1Н-1,2,4-триазола и этих соединений.
Работа финансировалась Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в одном из научных международных журналов.