• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.10.2022
ИФХЭ РАН
702

Показано, что в окружающую среду могут попадать токсичные вещества, которые трудно обнаружить

4.6

Ученые Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН впервые провели комплексный нецелевой анализ смеси, содержащей продукты превращения несимметричного диметилгидразина. Методами газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС) с двумя источниками ионов и высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией высокого разрешения (ВЭЖХ - МС), используемыми совместно, в сочетании со средствами машинного обучения, удалось построить надежные структурные формулы для 24 обнаруженных соединений. 11 из них не были ранее описаны как продукты трансформации несимметричного диметилгидразина.

Показано, что в окружающую среду могут попадать токсичные, трудно обнаруживаемые вещества / ©Getty images

Результаты анализа опубликованы в Chemosphere. Оценки острой токсичности установленных структур, проведенные с помощью специального программного обеспечения, показали, что 14 соединений, как и сам несимметричный диметилгидразин, относятся к категории токсичности EPA II, то есть являются ядовитыми, канцерогенными и мутагенными.

Они представляют собой потенциальную опасность, которая до сих пор оставалась без внимания исследователей. Токсичные, трудно обнаруживаемые и недостаточно изученные продукты трансформации несимметричного диметилгидразина могут попадать в окружающую среду из промышленных сточных вод, в результате проливов ракетного топлива при сбросе первых ступеней ракет или при авариях.

«Мониторинг только наиболее распространенных продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина ведет к недооценке угрозы, поскольку в смеси образуются также совершенно неизвестные вещества, — объясняет старший научный сотрудник лаборатории физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, кандидат химических наук Анастасия Шолохова. — Мы ставили своей целью продемонстрировать разнообразие продуктов превращения несимметричного диметилгидразина. Некоторые из этих молекул могут нести реальную опасность».

ВЭЖХ-МС, хромато-масс-спектрометрическая установка / ©ИФХЭ РАН

Несимметричный диметилгидразин со временем трансформируется, образуя широкий спектр различных азотсодержащих соединений: триазолы, имидазолы, пиразолы, нитрилы, амиды, амины, производные гуанидина. Исследованная смесь образовалась при длительном хранении отходов, содержащих несимметричный диметилгидразин, и состояла из десятков соединений. Большинство из них отсутствуют в химических и спектральных базах данных.

Даже предварительный скрининг такой смеси является сложной задачей, и тем более — полное препаративное разделение. «Некоторые соединения имеют сходные масс-спектры, и даже коэффициент соответствия 850 из 1000 не дает достаточной уверенности в том, что вещество определено правильно, особенно если в библиотеке оно не было описано, — продолжает Анастасия Шолохова. — Только сочетание различных хроматографических и масс-спектрометрических методов, ЯМР, машинного обучения и хемоинформатики позволяет предложить надежные структуры».

В качестве дополнительного фактора для подтверждения или отклонения кандидатов при идентификации может быть использован индекс удерживания, для предсказания которого использовались методы глубокого обучения. Эти методы разработаны недавно, они все еще дают большую ошибку, но существующей точности достаточно, чтобы отклонить некоторых ложных кандидатов. Искусственный интеллект позволяет предсказывать масс-спектры, которые сравниваются с экспериментальными.

«Нам неизвестны другие работы, посвященные скринингу продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина с относительно высоким уровнем достоверности, в которых бы использовалась такая комбинация методов хроматографии и масс-спектрометрии, дополненных методами машинного обучения для компенсации недостатка экспериментальных справочных данных, — рассказывает Анастасия Шолохова. — Самое слабое место в случае, когда обнаруженных соединений нет в базе данных — это создание списка кандидатов. Список создается вручную, и любая автоматизация значительно улучшит рабочий процесс». Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук — 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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
11 часов назад
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Позавчера, 21:31
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Вчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

23 февраля
Полина

Многие родители стремятся отдать детей в двуязычную школу, чтобы те развивались лучше и быстрее. Однако такое образование способно даже навредить ребенку, показало исследование.

24 февраля
Дарья Боголюбова

Огромное число экзопланет, формально лежащих в зоне обитаемости, на деле могут быть малопригодными для жизни, полагают авторы новой научной работы. Причем виноват в этом весьма неожиданный фактор переменного тока.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: