Челябинские ученые научились улавливать канцерогены от взаимодействия выхлопных газов и «дыхания» растений
Растения вырабатывают изопрен, который в условиях городской среды способен превращаться в формальдегид. Обычные приборы определения формальдегида в воздухе не работают с такими низкими концентрациями. Ученые из Южно-Уральского государственного университета разработали прибор, который позволяет улавливать низкие концентрации формальдегида и тропосферного озона.
Что загрязняет наши города? Конечно, пыль и газообразные выбросы промышленных предприятий. Однако многие не подозревают, что воздух в крупных городах загрязнен канцерогенами – формальдегидом и тропосферным озоном. Токсичные компоненты часто могут появляться в воздухе в результате химических реакций, начинающихся с «невинных» веществ, выделяемых зелеными растениями.
«Городская растительность может выделять органические вещества – изопрен, терпены, которые вступая во взаимодействие с выбросами автотранспорта и другими токсикантами, приводят к образованию в воздухе опасного тропосферного озона и канцерогенного формальдегида, – говорит старший научный сотрудник ЮУрГУ Татьяна Крупнова. – В некоторых городах, например, в Сеуле или в китайских мегаполисах до 30-40 процентов формальдегида в воздухе образуется именно из изопрена, вырабатываемого городскими растениями».
Ничего удивительного. Изопрен – углеводород C5H8. Формальдегид – СН2О. Одно вещество из другого получается окислением. Проблема в том, что наличие «коварных» токсикантов в воздухе в низких концентрациях, не так просто определить. Например, для определения металлов в пыли нужен масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой, для органических веществ – хроматографы. Это сложные и дорогие приборы. Формальдегид состоит из атома углерода, кислорода и двух атомов водорода, а озон – и вовсе трехатомная молекула кислорода. Нужен надежный газоанализатор!
Конечно, газоанализаторы высоких концентраций формальдегида – до 10 миллиграммов на кубометр известны, но их недостаточно, ведь допустимая среднесуточная концентрация формальдегида всего 0,01 миллиграммов на метр кубический воздуха.
В ЮУрГУ на базе передвижной лаборатории, приобретенной в рамках программы «Приоритет 2030» разрабатывается методика идентификации источников формальдегида и тропосферного озона в крупных городах. В распоряжении ученых – высокоточное хроматографическое оборудование. Новая техника поможет заменить приборы, разработанные в Финляндии и США.
«Сейчас мы начали работу над созданием системы прогностического мониторинга, которая позволяет идентифицировать источники формальдегида, – рассказывает Татьяна Крупнова. – Мы разработали и запатентовали импортозамещающий анализатор низких концентраций (до 0,01 миллиграмов на кубометр) этого токсиканта.
Когда работа будет закончена, мы сможем, приехав в любой город, определить источники загрязнения и дать рекомендации по улучшению качества воздуха. Для кого-то вторичные загрязнители – тропосферный озон и формальдегид – окажутся сюрпризом, ведь они не выбрасываются непосредственно предприятиями и транспортом, а образуются в ходе химических реакций».
Прибор, запатентованный Татьяной Крупновой и ее коллегами, закачивает насосом пробы воздуха, в которых может содержаться формальдегид. Затем проводится реакция Ганча. Для приготовления реактивов постоянно необходима холодная среда, а сама реакция проходит при температуре 68 градусов Цельсия. Поэтому внутри прибора присутствуют и «холодильник», и реактивная камера со змеевиком – и в обоих случаях датчики постоянно контролируют температуру.
В результате реакции из формальдегида получается люминесцирующее вещество, его и умеет определять прибор. Продукт реакции стекает через проточную кювету, подсвеченную светодиодом. Раствор при этом проявляет сильную люминесценцию (испускает свет определенной длины волны), по интенсивности которой и можно определить концентрацию формальдегида.
Очень важно, что исследования таким способом можно вести непрерывно, что позволяет увидеть общую картину, а не просто зафиксировать несколько дискретных измерений.
В арсенале ученых ЮУрГУ уже есть методики определения пылевого загрязнения, так что исследования можно проводить комплексно. «Есть возможность определять наличие частиц PM10 и PM2.5, которые также могут быть невыхлопными, образующимися в результате истирания шин и дорожного полотна, а также поднятия в воздух дорожной и прибордюрной пыли, которой может быть много в городе, если дорожные службы не проводят качественную уборку, – говорит Татьяна Крупнова. – Для определения источников PM10 и PM2.5, нам на помощь приходит метод изотопного анализа металлов, входящих в их состав, который мы также сейчас разрабатываем применительно к пыли города Челябинска». Работа поддержана грантом фонда РНФ Челябинской области.
Остап Давыдов
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно