Ни для кого не секрет, что Красноярск и Норильск входят в число самых загрязнённых городов России.

Загрязнённость воздуха, водных ресурсов и почвы промышленными выбросами наносит большой урон здоровью населения. Так, ежегодно, по данным Красноярскстата, количество только больных раком в Красноярском крае увеличивается на 1,3%.

Молодые учёные Сибирского федерального университета (СФУ) придумали доступный способ быстрого определения вредных веществ в объектах окружающей среды с помощью послойно модифицированных сорбентов. Разработанная методика позволит усовершенствовать системы мониторинга и анализа экологической обстановки в Красноярском крае и, соответственно, повысить эффективность борьбы с причинами экологических бедствий.

О подробностях исследования нам рассказала руководитель проекта — кандидат химических наук, научный сотрудник научно-исследовательской части СФУ Ольга Буйко.

Проект поддержан Красноярским краевым фондом науки и Российским фондом фундаментальных исследований в рамках совместного конкурса проектов фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учёными 2018 года.

– Ольга Васильевна, каким научным направлением вы занимаетесь?

– Я работаю в научно-исследовательской части Сибирского федерального университета. Мы с коллегами-химиками занимаемся исследованием свойств сорбентов по отношению к ионам металлов и органическим веществам, созданием новых сорбционных материалов на органической и неорганической основах, а также разработкой новых простых методов их получения.

Сорбенты интересны ученым с точки зрения их поглощающих свойств. В повседневной жизни яркими примерами сорбентов являются активированный уголь, способствующий при приеме внутрь выведению токсинов из организма человека, и силикагелевые шарики, которые помещают в сумки или обувь для впитывания влаги.

Сорбенты без какой-либо обработки – не селективны, то есть поглощают вещества в группе, но за счёт обработки реагентами их можно сделать чувствительными только к определенному компоненту. Оксид кремния без обработки будет поглощать большинство ионов металлов из растворов при высоких значениях pH. Но если закрепить на его поверхности азотсодержащий полимер и водорастворимый реагент, селективный только к одному типу иона металла, то он будет извлекать из состава исследуемого объекта, например, только алюминий. Так нам пришла идея использовать модифицированные сорбенты для выявления загрязнителей в объектах окружающей среды и пищевых продуктах.

– В чём уникальность вашего исследования? На решение каких задач оно направлено?

– Наш проект направлен на разработку универсальных доступных методик определения вредных веществ и загрязнителей, представляющих большую угрозу для экологии и здравоохранения Красноярского края.

Сорбенты давно используются в российской аналитической практике, но подходы других регионов к получению ранее известных сорбентов сложнее и в большинстве случаев требуют использования токсичных растворителей.

Мы отработали простой способ получения сорбционных материалов, с помощью которых можно проводить исследование состава объектов окружающей среды. Для этого достаточно на поверхности неорганического оксида, такого как оксид кремния, алюминия или циркония, закрепить водорастворимый реагент и создать нужную кислотность среды.

 

Главным нашим ноу-хау является разработка экспрессных и высокочувствительных тест-систем, которые позволят быстро и вне лабораторных условий провести анализ воды и атмосферных осадков на наличие вредных веществ. Сорбенты, полученные нами, никто ранее не применял для этих целей.

В Красноярском крае тест-системы наиболее актуальны для определения тяжёлых металлов и таких опасных загрязнителей как полиароматические углеводороды. Также мы разрабатываем тест-системы для определения синтетических красителей в продуктах питания. В последнее время пристальное внимание уделяется красителям, которые, обладая разной степенью токсичности, негативно влияют на организм человека. Их содержание в пищевых продуктах строго нормировано и требует постоянного контроля.

 

 

– Расскажите, как проходит тестирование? Сколько требуется времени, чтобы определить в составе загрязнитель и его концентрацию?

– Степень загрязнения оценивается по предварительно разработанной цветовой шкале. Для этого мы заранее определяем при каком pH извлекается загрязнитель и время, необходимое для его полного концентрирования, а затем в установленных условиях обрабатываем сорбент растворами с разной концентрацией загрязнителя. При взаимодействии с некоторыми сорбентами помимо окрашивания происходит люминесценция — свечение веществ при облучении ультрафиолетом.

Чтобы определить с помощью нашей готовой тест-системы наличие того или иного загрязнителя, достаточно 5-10 минут.

Например, для определения наличия железа и его концентрации в природной воде, к образцу добавляют оксид циркония, модифицированный реагентом ferene S (ферен С), перемешивают и по изменению окраски сорбента определяют концентрацию железа. Чем ярче цвет, тем выше концентрация. Такой метод имеет погрешность около 10%-20%.

Бывает, что такого исследования вполне достаточно. Если же необходимы более точные измерения, то не обойтись без специальных приборов. Практически во всех природных, в особенности, геологических, объектах окружающей среды присутствует кальций, магний, натрий или так называемые компоненты-матрицы. Наличие данных компонентов в образце может искажать правильность полученных результатов, но за счет предварительной стадии сорбции, можно устранить это влияние и снизить погрешность, связанную с матричным эффектом.

 

 

– Где могут быть использованы результаты вашего исследования?

– Пользоваться нашими тестами смогут как обычные жители Красноярского края, так и сотрудники аналитических лабораторий и центров стандартизации, а также любые учреждения, занимающиеся промышленной безопасностью и экологическим аудитом.

– Расскажите на своём примере, какую роль играет Красноярский краевой фонд науки в реализации потенциала молодых учёных?

– Конкурсы Красноярского краевого фонда науки — это большой шанс для молодых учёных реализовать в жизнь свою научную идею.

Проведение фундаментальных научных исследований — очень дорогостоящий процесс и не всегда у университетов есть возможность приобрести необходимые реактивы, приборы и оборудование для конкретных проектов. Ученым Красноярского края очень повезло, поскольку вопрос в обеспечении необходимыми ресурсами для проведения того или иного исследования решается с помощью поддержки Красноярского краевого фонда науки.

Беседу вела Элина Файзуллина, главный специалист по связям с общественностью Красноярского краевого фонда науки.

Фото: Красноярский краевой фонд науки

Похожие новости

  • 14/11/2016

    Ученые из Красноярска сделают алюминиевое производство более экологичным

    ​Ученые СФУ совместно с коллегами из Института химии и химической технологии СО РАН ведут исследования по созданию нового материала - автоклавного угольного пека для производства электродов. По словам технического директора РУСАЛа Виктора Манна, осуществляющего непосредственное руководство работой, внедрение "экологичного" пека на алюминиевых заводах позволит значительно улучшить состояние воздуха, достигнуть нормативных показателей по выбросам вредных веществ в окружающую среду.
    1390
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    1167
  • 05/06/2018

    Ученые СФУ повысили чувствительность биосенсора для анализа токсичности воды

    Повысить чувствительность биосенсора, способного анализировать воду и продукты питания на токсичность, с помощью наночастиц золота смогли ученые Сибирского федерального университета (СФУ), сообщила ТАСС одна из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории биолюминесцентных биотехнологий университета Мария Кириллова.
    241
  • 06/04/2016

    Красноярские ученые создали новый ювелирный сплав

    ​Группа учёных-металлургов Сибирского федерального университета под руководством профессора Николая Довженко создала гипоаллергенный ювелирный сплав на основе палладия 850 пробы с добавками золота, родия и серебра.
    968
  • 02/03/2017

    Евгений Ваганов: амбиции ученых СФУ - совершить переворот в промышленности

    ​Сибирский федеральный университет - один из ведущих вузов страны, участник проекта "5-100", объединил пять красноярских институтов и стал центром науки и образования в регионе. Ректор СФУ академик РАН Евгений Ваганов - о том, как вуз развивает экологическое сознание и технологии будущего.
    993
  • 17/06/2017

    Сорбент для ликвидации нефтяного загрязнения почвы разработали в Красноярске

    ​Биосорбент для ликвидации нефтяного загрязнения почвы и восстановления растительного покрова разработали ученые из Сибирского государственного университета имени Решетнева (СибГУ). Его использование особо актуально для северных территорий.
    874
  • 14/09/2017

    Красноярские ученые создали материал для сверхмощных электросетей

    ​Ученые из Сибирского федерального университета и Федерального исследовательского центра Красноярского научного центра СО РАН синтезировали наночастицы оксида меди, которые могут стать основой сверхпроводящих материалов при комнатной температуре.
    907
  • 17/11/2017

    Химик Александр Кабанов — о своей работе на стыке наук и том, чем организация науки в России отличается от американской

    ​Александр Кабанов — русский и американский химик, специалист в области адресной доставки лекарств, директор центра нанотехнологий для доставки лекарств университета Северной Каролины, создатель лаборатории «Химический дизайн бионаноматериалов» МГУ, член совета по науке Министерства образования и науки РФ, член координационного совета международной Ассоциации русскоязычной академической науки.
    1172
  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    765
  • 12/10/2016

    Проект «Алюминиевая долина» получит мощный научный ресурс

    ​В Красноярском крае идет подготовка к реализации проекта "Алюминиевая долина" - особой промышленно-экономической зоны предприятий алюминиевой отрасли. Предполагается, что научное сопровождение, разработку новых технологий и продукции, а также подготовку кадров для ассоциации предприятий в рамках проекта обеспечит и Сибирский федеральный университет.
    1160