Найден надежный маркер для обнаружения в растениях следов ракетного топлива

Работа финансировалась Министерством науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research. Эксперименты ученые проводили с кресс-салатом и кабачком. В них 1-метил-1Н-1,2,4-триазол надежно обнаруживался методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии с использованием стандартных библиотек масс-спектров. Несимметричный диметилгидразин – токсичное, канцерогенное и мутагенное вещество, которое применяется в качестве ракетного топлива. По словам исследователей, именно это вещество может служить одним из маркеров контакта растений с несимметричным диметилгидразином.

В окружающей среде несимметричный диметилгидразин трансформируется, порождая широкий спектр различных химических веществ, вступающих в реакции друг с другом. Разработка аналитических методов обнаружения несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в объектах окружающей среды — сложная, но важная задача.

Попав в почву, несимметричный диметилгидразин в зависимости от своей концентрации по-разному воздействует на растения. Концентрация один грамм на килограмм 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, — рассказывает один из авторов работы, сотрудник лаборатории физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии ИФХЭ РАН Анастасия Карнаева. — 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».

Триазолы, в отличие от многих других продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина, являются высокостабильными химическими веществами. «Целью этого исследования было создание подхода in vitro для быстрого анализа растений с целью выявления маркеров воздействия, — продолжает Анастасия Карнаева. — Мы обнаружили, что некоторые вещества накапливаются в растениях даже при низких концентрациях несимметричного диметилгидразина. Исследование продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина в растениях позволяет лучше понять процесс и точнее прогнозировать степень негативного воздействия на окружающую среду».

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 несимметричный демитилгидразин и продукты его трансформации.

Другие продукты трансформации несимметричного диметилгидразина, обнаруженные в тканях растений (например, 1-формил-2,2-диметилгидразин и 1,3-диметил-1Н-1,2,4-триазол), в настоящее время не могут быть надежно идентифицированы с помощью стандартных библиотек масс-спектров. Для дополнительного подтверждения загрязнения несимметричным диметилгидразином ученые планируют изучать пути совместного обнаружения 1-метил-1Н-1,2,4-триазола и этих соединений.

ИФХЭ РАН

3 статей

Институт физической химии и электрохимии имени Фрумкина — один из ведущих химических институтов Российской академии наук. Насчитывает более 800 сотрудников, среди которых 7 академиков, 9 членов-корреспондентов РАН, более чем 100 профессоров и 260 кандидатов наук. Проводимые в ИФХЭ РАН фундаментальные и прикладные исследования характеризуются многопрофильностью и включают следующие научные направления: поверхностные явления в коллоидно-дисперсных системах, адсорбция, физико-химическая механика; супрамолекулярные и наноразмерные системы для использования в современных высоких технологиях; химическое сопротивление материалов, защита металлов и других материалов от коррозии и окисления; химия и технология радиоактивных элементов, радиоэкология и радиационная химия; электрохимия. Успехи сегодняшних исследований опираются на уникальную экспериментальную базу Центра Коллективного Пользования, позволяющую решать практически любую задачу физико-химического исследования вещества или свойств его поверхности разнообразными современными методами. В их числе: электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ, рентгеноструктурный анализ, рентгеновское малоугловое рассеяние, атомно-адсорбционный анализ, эллипсометрия, аннигиляция позитронов, хромато-масс-спектрометрия, инфракрасная, рамановская, фотоэлектронная, электронная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс.

Показать больше