Младший научный сотрудник центра коллективного пользования оборудованием «Арктика» САФУ Марк Попов предложил новый подход к определению продуктов трансформации высокотоксичного компонента ракетного топлива 1,1-диметилгидразина в почвах. С помощью него он обнаружил более сотни продуктов трансформации токсичного вещества, некоторые из которых ранее не были описаны как продукты 1,1-диметилгидразина. Это может быть использовано для совершенствования мониторинга ракетно-космической деятельности и при проведении процедур обеззараживания почвы для оценки количества остаточных продуктов.
Загрязнение почвы высокотоксичным ракетным топливом 1,1-диметилгидразином происходит в результате разливов при производстве, транспортировке, заправке ракет-носителей, а также в результате приземления отработавших ступеней ракеты. В сгоревших ступенях содержится от десятков до сотен килограмм несгоревшего топлива. Это вещество негативного воздействует на окружающую среду и, в потенциале, на здоровье человека. Случаются аварийные запуски, приводящие к беспрецедентному загрязнению окружающей среды.
При наличии более экологичного топлива на основе жидкого кислорода и керосина, всё равно треть запусков по всему миру происходит на токсичном 1,1-диметилгидразине. Его продолжают использовать, потому что оно проще в производстве, хранении, высокоэффективно.
Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) чрезвычайно активно вступает в реакции. При попадании в почву, он подвергается трансформации с образованием до тысячи токсичных продуктов. Поэтому необходима разработка подходов для определения широкого круга продуктов его трансформации даже в следовых количествах. Существующие методы анализа почвы имеют недостатки: занимают много времени, дорогие, предусматривают применение токсичных реагентов и растворителей, требуют большое количество образца.
Группа исследователей САФУ, в которую входит Марк, предложили метод термодесорбции и газовой хроматографии. Образец почвы помещается в систему хроматографа, где нагревается, чтобы высвободить адсорбированные почвой токсичные вещества. Освобождённые соединения направляются в газовый хроматограф, где они разделяются в зависимости от их химических свойств. После разделения, появляется возможность их идентифицировать и посчитать количество с точностью до нанограммов. Проведение таких опытов возможно благодаря наличию в ЦКП «Арктика» высокотехнологичного оборудования.
– Термодесорбция в сочетании с газовой хроматографией находит широкое применение при решении различных задач в аналитической химии, но для решения проблемы мониторинга ракетно-космической деятельности применение данной техники мало изучено и имеет большие перспективы. Из преимуществ: высокая чувствительность, простота, высокая скорость анализа, минитюаризация анализа, отсутствие растворителей при подготовке образцов, возможность применения для анализа различных типов почв и других твёрдых объектов, уязвимых к загрязнению ракетным топливом, возможность целевого поиска конкретных загрязнителей и нецелевого поиска новых продуктов трансформации – говорит Марк.
Использование этого метода в определении топливного следа позволяет «отлавливать» новые продукты трансформации. Он дешевле, проще и экологичнее существующих. Может быть практически применен при оценке загрязнения окружающей среды после запусков ракет.
Марк исследовал песчаную почву с мест падения первых ступеней ракет, запущенных с космодрома Байконур. И почву с места аварии ракеты-носителя «Протон», вылетевшей с Байконура в 2013 году. Он доказал, что термодесорбция в сочетании с газовой хроматографией обнаруживает новые соединения, что даёт более полную картину химических процессов протекающих после попадания топлива в почву. Новый подход подтвердил данные других исследователей в этой области.
– Есть определённые проблемы, связанные с экологией, но не нужно их преувеличивать. Разработка новых подходов необходима для контроля загрязнения и представляет собой дополнение в комплекс мер предотвращения загрязнения окружающей среды. Рост числа методов и подходов ведёт к выявлению большого количества загрязнений, но это не означает стремительное ухудшение экологии – напротив, наука развивается, позволяя обнаруживать токсичные соединения, которые раньше оставались незамеченными. Если кто-то заболел онкологией, то ракетное топливо будет даже не в первом десятке потенциальных причин, почему это случилось, – предупреждает Марк.