Определение физического состояния и структуры ПАУ, в том числе бенз(а)пирена в фонарных выбросах производства алюминияНИР

Determination of the physical state and structure of PAHs, including benzo (a) pyrene in lantern emissions from aluminum production

Источник финансирования НИР

Хоздоговор, средства организации государственного сектора (608)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 сентября 2020 г.-3 декабря 2020 г. Определение физического состояния и структуры ПАУ, в том числе бенз(а)пирена в фонарных выбросах производства алюминия
Результаты этапа: Показано, что проблема загрязнения окружающей среды ПАУ антропогенного характера носит глобальный характер. Формирование уровней загрязнения ПАУ атмосферного воздуха городов определяется объемами и составом выбросов из антропогенных источников, а также особенностями ландшафта и метеорологических условий распространения загрязняющих веществ. Наблюдаемые концентрации ПАУ в любой момент времени представляют собой баланс прямой эмиссии, с одной стороны, трансформации, сухого осаждения и вымывания осадками – с другой. Установлено, что более 90 % аэротехногенно выделяющегося БаП мигрирует в сорбированном на частицах сажи и пыли состоянии с воздушными потоками, в результате чего данное вещество обнаруживается в достаточно высоких концентрациях на значительных расстояниях (до 5-10 км, а иногда и 100 км) от источника загрязнения. К настоящему времени опубликовано более сорока тысяч работ, связанных как с оценкой физиологического действия ПАУ, так и посвященных проблемам разработки современных инструментов для определения ПАУ и их применения в том числе для мониторинга, оценки загрязнения и дифференцирования различных источников загрязнения. Подходы к дифференцированию источников являются наименее разработанной тематикой, так как априори необходимы более совершенные подходы и методы анализа, расширение круга определяемых соединений, выявления специфического набора маркеров, связанных с происхождением ПАУ, накопление достоверных данных по масштабам загрязнения и влиянию источников для разработки методологии от пробоотбора до многофакторной статистической обработки результатов анализа для идентификации и определения ПАУ в атмосферном воздухе по источникам их образования, включая производство алюминия, объекты теплоэнергетики, отопительные печи и котлы, транспорт и др. Обзор отечественных и зарубежных литературных источников показал, что на сегодняшний день проблема дифференциации выбросов ПАУ по источникам их образования, включая цветную металлургию, объекты теплоэнергетики, отопительные печи и котлы, транспорт и др., не решена. При этом в рамках аналитического обзора продемонстрирована перспективная возможность дифференциации выбросов, в том числе БаП, как по химическому профилю самих ПАУ (отличающихся по молекулярной структуре и массе, по присутствию алкилированных и гетероциклических производных, по характеристическому соотношению указанных соединений в воздухе, а также по набору указанных соединений как в газовой, так и на взвешенных частицах аэрозоля), так и по химическому профилю, прежде всего элементному составу, взвешенных частиц и ад(аб)сорбтива на частицах пыли, содержащейся в фонарных газах. Для разработки методологии, включающей принципы пробоотбора и пробоподготовки, а также методики идентификации, определения ПАУ, в том числе БаП, и дифференцирования по источникам их образования, необходимо привлечения совокупности современных методов химического анализа, а именно ГХ-МС, ВЭЖХ-Флд, ИК- и КР-спектроскопии, методов ТГА и ДТА, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, рентгенофлуоресцентного анализа, использования универсального CHNOS элементного анализатора и некоторых других. Сочетание таких методов позволит выявить набор специфических молекул- и элементов-маркеров, а также их характеристических соотношений как для газовой фазы, так и взвешенных частиц аэрозоля воздуха в целях идентификации источников выбросов ПАУ.
2 1 сентября 2020 г.-21 марта 2021 г. Определение физического состояния и структуры ПАУ, в том числе бенз(а)пирена в фонарных выбросах производства алюминия
Результаты этапа: Проведены исследования молекулярной структуры, свойств и фазового состава ПАУ (в частности бенз[а]пирена) от наиболее распространенных источников антропогенного загрязнения атмосферного воздуха, в том числе производства алюминия, объектов теплоэнергетики, отопительных печей и котлы, транспорта и др., современными физико-химическими методами: спектроскопия комбинационного рассеяния для определения фазового состава ПАУ (в том числе бенз[а]пирена); ИК-спектроскопия с Фурье преобразованием и приставкой ATR для исследования молекулярной структуры ПАУ (в том числе бенз[а]пирена); термогравиметрический анализ с приставкой хромато-масс-спектрометрометрии с нагревом, позволяющий проводить анализ газов - продуктов термического разложения; сканирующая электронная микроскопия и динамическое светорассеяние для определения микроструктуры и среднего размера частиц; дифракционные методы (просвечивающая электронная микроскопия и рентгенофазовый анализ) для определения фазового состава ПАУ (в том числе бенз[а]пиренов);
3 1 марта 2021 г.-1 августа 2021 г. Определение физического состояния и структуры ПАУ, в том числе бенз(а)пирена в фонарных выбросах производства алюминия
Результаты этапа: Проведены: Качественная и количественная оценка доли ПАУ (бенз[а]пирена), поступающего в атмосферу с фонарными выбросами электролизных корпусов и выбросами других антропогенных источников в виде аэрозольных (сконденсированных) частиц и ад(аб)сорбтива на частицах пыли, содержащейся в фонарных газах, с привлечением методов спектроскопии комбинационного рассеяния, ИК-спектроскопии, а также высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектором и газовой хроматографии с масс-cпектрометрическим детектором. Исследование указанными методами различий структуры и свойств ПАУ в зависимости от источников их выбросов, включая производство алюминия, сжигание топлива, в том числе в домовых печах и отопительных котлах, транспорт и др. Разработка и апробация доступных методов дифференциации ПАУ в атмосферном воздухе по источникам их выбросов. Методологическое руководство отбором проб в зонах повышенных концентрацийбенз(а)пирена в атмосферном воздухе и экспериментальное подтверждение маркера ПАУ (профиля) в пробах выбросов производства алюминия, объектов теплоэнергетики, отопительных печей и котлов, транспорт и др. Формирование методики отбора проб и анализа с целью дифференциации при суммарном наличии ПАУ от различных источников.
4 2 августа 2021 г.-25 декабря 2022 г. Определение физического состояния и структуры ПАУ, в том числе бенз(а)пирена в фонарных выбросах производства алюминия
Результаты этапа: Проведено: Обобщение результатов исследований физического состояния и структуры ПАУ в фонарных выбросах и выделяющихся при основных технологических операциях (перестановка штырей, межоперационный режим) с определением их количеств в виде аэрозольных (сконденсированных) частиц и в виде ад(аб)сорбтива на частицах пыли, содержащейся в газах. Разработка методических рекомендаций по доказательным и доступным методам дифференциации ПАУ в атмосферном воздухе в зависимости от источникам их выбросов, включая производство алюминия, объекты теплоэнергетики, отопительные печи и котлы, транспорт и др.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".