RU2430357C2 - Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones - Google Patents

Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones Download PDF

Info

Publication number
RU2430357C2
RU2430357C2 RU2009123101/05A RU2009123101A RU2430357C2 RU 2430357 C2 RU2430357 C2 RU 2430357C2 RU 2009123101/05 A RU2009123101/05 A RU 2009123101/05A RU 2009123101 A RU2009123101 A RU 2009123101A RU 2430357 C2 RU2430357 C2 RU 2430357C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lichen
samples
industrial
zone
spectra
Prior art date
Application number
RU2009123101/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009123101A (en
Inventor
Александра Федоровна Мейсурова (RU)
Александра Федоровна Мейсурова
Павел Михайлович Пахомов (RU)
Павел Михайлович Пахомов
Светлана Дмитриевна Хижняк (RU)
Светлана Дмитриевна Хижняк
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Тверской государственный университет
Александра Федоровна Мейсурова
Павел Михайлович Пахомов
Светлана Дмитриевна Хижняк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Тверской государственный университет, Александра Федоровна Мейсурова, Павел Михайлович Пахомов, Светлана Дмитриевна Хижняк filed Critical Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Тверской государственный университет
Priority to RU2009123101/05A priority Critical patent/RU2430357C2/en
Publication of RU2009123101A publication Critical patent/RU2009123101A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2430357C2 publication Critical patent/RU2430357C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves collecting Hypogymnia physodes lichen samples from trees growing in the industrial zone, and lichen samples from trees growing in a background zone without industrial emission of ecotoxicants. The process of interaction of the lichen from the background zone with industrial emissions in laboratory conditions is simulated to obtain standard lichen samples. Further, lichen samples collected from the industrial zone are compared with the standard samples. The standard samples and samples collected from the industrial zone are dried at 25-35°C until attaining constant weight, crushed in a vibration mill, and pressed in a mixture with potassium bromide at pressure 2.6·106 Pa to obtain tablets. The infrared spectra of both the standard samples and samples collected from the industrial zone are obtained and compared.
EFFECT: possibility of determining the nature and content of ecotoxicants in the atmosphere.
5 dwg, 2 ex, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области применения лишайников в качестве показателей содержания экотоксикантов в атмосфере промышленных зон.The invention relates to the field of application of lichens as indicators of the content of ecotoxicants in the atmosphere of industrial zones.

Известен способ определения экотоксикантов в атмосфере промышленных зон с помощью применения биоиндикатора - лишайника HYPOGYMNIA PHYSODES (L.) NYL (Шапиро И.А. Влияние сернистого ангидрида на содержание азота и пероксидазную активность у лишайников // Ботан. журн. 1993. Т.78, №5. С.66-71), так называемая лихеноиндикация, содержащий:A known method for the determination of ecotoxicants in the atmosphere of industrial zones using the bioindicator - lichen HYPOGYMNIA PHYSODES (L.) NYL (Shapiro I.A. Effect of sulfur dioxide on nitrogen content and peroxidase activity in lichens // Botan. Zh. 1993. V.78, No. 5. P.66-71), the so-called lichen indication, containing:

- выборку образцов лишайника в промышленной зоне в соответствии со статистической программой;- sampling of lichen samples in the industrial zone in accordance with the statistical program;

- изготовление стандартов из лишайника, собранного в фоновой зоне, не имеющей выбросов в атмосферу экотоксикантов;- production of standards from lichen collected in the background zone that does not have emissions of ecotoxicants into the atmosphere;

- моделирование процесса взаимодействия лишайника с промышленными выбросами в лабораторных условиях;- modeling of the interaction of lichen with industrial emissions in laboratory conditions;

- визуальный анализ стандартов и образцов из промышленной зоны путем их сопоставления, составление шкалы полеотолерантности;- visual analysis of standards and samples from the industrial zone by comparing them, drawing up a field of field tolerance;

- определение степени загрязнения атмосферы промышленной зоны по отношению к фоновой зоне с помощью шкалы полеотолерантности.- determination of the degree of pollution of the atmosphere of the industrial zone in relation to the background zone using the field of tolerance.

Недостатки известного способа:The disadvantages of this method:

- невозможность количественного определения экотоксикантов в атмосфере промышленных зон;- the impossibility of quantitative determination of ecotoxicants in the atmosphere of industrial zones;

- невозможность выявления химической природы экотоксикантов.- the inability to identify the chemical nature of ecotoxicants.

Технический результат изобретения заключается в разработке качественного и количественного определения экотоксиканатов в атмосфере промышленных зон при максимальном приближении результатов к условиям существования исследуемой экосистемы.The technical result of the invention is to develop a qualitative and quantitative determination of ecotoxicans in the atmosphere of industrial zones with the maximum approximation of the results to the conditions of existence of the ecosystem under study.

Технический результата изобретения достигается тем, что способ определения экотоксикантов в атмосфере промышленных зон содержит сбор образцов лишайника «Hypogymnia physodes» с деревьев, растущих в промышленной зоне, образцов лишайника с деревьев, растущих в фоновой зоне, не имеющей промышленных выбросов экотоксикантов, моделирование процесса взаимодействия лишайника фоновой зоны с промышленными выбросами путем выдержки образцов в эксикаторе с определенным содержанием экотоксиканта в газовой фазе, получение стандартных образцов лишайника с характерными изменениями его структуры в зависимости от концентрации экотоксиканта в газовой фазе, сушку стандартов и образцов, собранных в промышленной зоне, при температуре 25÷35°С до постоянного веса, измельчение в вибромельнице, прессование в смеси с бромидом калия при давлении 2,6·106 Па с получением таблеток, регистрацию ИК-спектров стандартов, фиксацию в спектрах значений характеристических частот, соответствующих соединениям, образовавшимся в слоевище лишайника фоновой зоны при выдержке в эксикаторе с определенным содержанием экотоксиканта в газовой фазе, фиксацию ИК-спектров образцов промышленной зоны, совмещение их с ИК-спектрами стандартов до совпадения экстремумов характеристических частот, определение концентрации экотоксиканта в атмосфере промышленной зоны как совпадающей с его концентрацией в газовой фазе при моделировании процесса взаимодействия лишайника фоновой зоны с промышленными выбросами.The technical result of the invention is achieved by the fact that the method for determining ecotoxicants in the atmosphere of industrial zones comprises collecting samples of Hypogymnia physodes lichen from trees growing in the industrial zone, lichen samples from trees growing in the background zone that does not have industrial emissions of ecotoxicants, modeling the process of lichen interaction background zone with industrial emissions by holding samples in a desiccator with a certain content of ecotoxicant in the gas phase, obtaining standard lichen samples with characteristic changes in its structure depending on the concentration of ecotoxicant in the gas phase, drying of standards and samples collected in the industrial zone at a temperature of 25 ÷ 35 ° C to constant weight, grinding in a vibratory mill, pressing in a mixture with potassium bromide at a pressure of 2.6 10 6 Pa to obtain tablets, registration of IR spectra of standards, fixing in the spectra of values of characteristic frequencies corresponding to compounds formed in the thallus of the lichen of the background zone during exposure in a desiccator with a certain content of ec otoxicant in the gas phase, fixing the IR spectra of samples of the industrial zone, combining them with the IR spectra of the standards until the extremes of the characteristic frequencies coincide, determining the concentration of ecotoxicant in the atmosphere of the industrial zone as coinciding with its concentration in the gas phase when modeling the process of interaction of the background zone lichen with industrial emissions.

Изобретение поясняется графическими материалами Фиг.1÷5 и таблицами 1÷3.The invention is illustrated by graphic materials Figure 1 ÷ 5 and tables 1 ÷ 3.

Фиг.1 - ИК-спектры образцов Н.physodes, собранного в фоновой зоне (1) и выдержанного в парах азотной кислоты (2).Figure 1 - IR spectra of samples of H. physodes collected in the background zone (1) and soaked in nitric acid vapor (2).

Фиг.2 - ИК-спектры образцов Н.Physodes; 1 - собран в фоновой зоне; 2-4 - образцы экспонированы в 3%-ной серной кислоте в течение одной недели (2), двух недель (3) и трех недель (4); 5-6 - образцы экспонированы в 6%-ной серной кислоте в течение одной недели (5), двух недель (6) и трех недель (7).Figure 2 - IR spectra of samples of N.Physodes; 1 - assembled in the background zone; 2-4 - samples exposed to 3% sulfuric acid for one week (2), two weeks (3) and three weeks (4); 5-6 - samples exposed to 6% sulfuric acid for one week (5), two weeks (6) and three weeks (7).

Фиг.3 - ИК-спектры образцов Н.Physodes, собранного в фоновой зоне (1) и выдержанного в парах концентрированной серной кислоты (2).Figure 3 - IR spectra of samples of N.Physodes collected in the background zone (1) and soaked in concentrated sulfuric acid vapor (2).

Фиг.4 - ИК-спектры образцов Н.Physodes из фоновой зоны (1) и собранные в промышленных зонах с различным уровнем загрязнения: относительно слабое загрязнение (2), загрязнение среднего уровня (3), сильное загрязнение (4).Figure 4 - IR spectra of samples of N.Physodes from the background zone (1) and collected in industrial zones with different levels of pollution: relatively low pollution (2), medium pollution (3), heavy pollution (4).

Фиг.5 - ИК-спектры образцов Н.Physodes (а, б, в), собранного в промышленных зонах с высоким уровнем загрязнения атмосферы (1), и образцов, собранных в фоновой зоне и выдержанных в парах 6%-ной (2) и 3%-ной (3) серной кислоты, а также в парах 32%-ной азотной кислоты (4).Figure 5 - IR spectra of samples of N.Physodes (a, b, c) collected in industrial areas with a high level of atmospheric pollution (1), and samples collected in the background zone and kept in pairs of 6% (2) and 3% (3) sulfuric acid, as well as in pairs of 32% nitric acid (4).

Таблица 1 - значения DA/D2925 образцов Н.Physodes, собранных в фоновой зоне и обработанных азотной кислотой, гдеTable 1 - D A / D values of 2925 samples of H.Physodes collected in the background zone and treated with nitric acid, where

* - изменение цвета (пожелтение); ⌀ - полное ослизнение слоевища; ⊗ - полная деструкцией слоевища лишайника.* - color change (yellowing); ⌀ - full mucilagination of the thallus; ⊗ - complete destruction of the thallus of the lichen.

Таблица 2 - значения DA/D2925 образцов Н.Physodes, собранных в фоновой зоне и обработанных серной кислотой.Table 2 - D A / D values of 2925 samples of H.Physodes collected in the background and treated with sulfuric acid.

Таблица 3 - общая характеристика используемых образцов лишайника (Hypogymnia physodes). IP* - индекс полеотолерантности Трасса. (Абсолютная величина этого индекса отражает степень загрязнения/чистоты исследуемой территории).Table 3 - General characteristics of the lichen specimens used (Hypogymnia physodes). IP * is the field tolerance index of the Track. (The absolute value of this index reflects the degree of pollution / purity of the study area).

Таблица 4. Значения Dv/D2925 образцов Н.Physodes, собранных в промышленной зоне, атмосфера которой содержит выбросы серосодержащих загрязнений, гдеTable 4. D v / D values of 2925 samples of N.Physsodes collected in an industrial zone, the atmosphere of which contains emissions of sulfur-containing contaminants, where

* - изменение цвета (пожелтение) слоевища лишайника; «-» - отсутствие полос поглощения в ИК-спектрах.* - color change (yellowing) of the thallus of the lichen; “-” - absence of absorption bands in the IR spectra.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

Изменения основных компонентов окружающей природной среды, приведшие к возникновению глобальных экологических проблем, определили появление на свет широкого спектра методов их оценки. Все многообразие наземных методов условно можно разделить на 2 группы: физико-химические и биоиндикационные.Changes in the main components of the natural environment that led to the emergence of global environmental problems have determined the birth of a wide range of methods for assessing them. All the variety of ground-based methods can conditionally be divided into 2 groups: physicochemical and bioindication.

Биоиндикация - оценка экологических условий (чаще загрязнение среды человеком) по организмам-индикаторам или целым сообществам. В зависимости от вида биоиндикатора выделяют альгоиндикацию, дендроиндикацию, лихеноиндикацию.Bioindication - an assessment of environmental conditions (most often human pollution) by indicator organisms or entire communities. Depending on the type of bioindicator, algoindication, dendroindication, lichenoindication are distinguished.

Преимущество биоиндикации - не требует значительных затрат труда, сложного и дорогостоящего оборудования, трудоемких методик, что под силу только специальным лабораториям, позволяет определить общий уровень загрязнения и т.д.The advantage of bioindication is that it does not require significant labor costs, complicated and expensive equipment, labor-intensive methods, which only special laboratories can do, allows you to determine the general level of pollution, etc.

Недостатком биоиндикации является невозможность определить характер загрязнителя, установить его концентрацию в многокомпонентной смеси загрязняющих веществ, поскольку биоиндикатор реагирует сразу на весь комплекс веществ.The disadvantage of bioindication is the inability to determine the nature of the pollutant, to establish its concentration in a multicomponent mixture of pollutants, since the bioindicator responds immediately to the whole complex of substances.

Физико-химические методы - эта группа методов, позволяющая получить количественные и качественные характеристики фактора. Качественный анализ предшествует количественному, поскольку выбор метода количественного определения зависит от данных качественного анализа.Physico-chemical methods - this group of methods that allows to obtain quantitative and qualitative characteristics of the factor. Qualitative analysis precedes quantitative analysis, since the choice of a quantitative determination method depends on the data of a qualitative analysis.

Известны гравиметрический, титрометрический, колориметрический методы. К методам, требующим дополнительной специальной подготовки, относят радиоспектроскопию (ЯМР-спектроскопию и ЭПР), оптическую спектроскопию (УФ-, видимый и ИК диапазон), спектроскопию комбинационного рассеяния или Раман-спектроскопию, атомно-адсорбционную спектроскопию. Каждый из методов при оценке состояния различных компонентов среды имеет свои достоинства и недостатки.Gravimetric, titrometric, colorimetric methods are known. Methods requiring additional special training include radio spectroscopy (NMR spectroscopy and EPR), optical spectroscopy (UV, visible and IR), Raman spectroscopy or Raman spectroscopy, atomic absorption spectroscopy. Each of the methods in assessing the state of various components of the medium has its own advantages and disadvantages.

Атомно-абсорбционная спектроскопия обычно используется для определения неорганического состава пищевых продуктов, следов выстрела, следов металлизации на объектах окружающей среды, количественного определения примесного состава металлов, сплавов, руд и рудных концентратов металлов. Не так давно вместо атомно-абсорбционной спектроскопии стали использовать плазменную эмиссионную спектроскопию, что позволило добиться одновременного определения многих элементов в малом объеме образца. Соединение атомно-абсорбционной спектроскопии и рентгеновской флуоресцентной спектроскопии дало возможность определять не только металлы (концентрацию никеля, железа, меди, цинка и свинца в слоевище лишайника), но и некоторые неметаллы.Atomic absorption spectroscopy is usually used to determine the inorganic composition of food products, traces of a shot, traces of metallization on environmental objects, and quantitative determination of the impurity composition of metals, alloys, ores, and metal ore concentrates. Not so long ago, instead of atomic absorption spectroscopy, plasma emission spectroscopy was used, which allowed the simultaneous determination of many elements in a small sample volume. The combination of atomic absorption spectroscopy and X-ray fluorescence spectroscopy made it possible to determine not only metals (the concentration of nickel, iron, copper, zinc and lead in the thallus of the lichen), but also some non-metals.

Масс-спектрометрия позволяет провести анализ микроэлементного состава объектов окружающей среды, определить органические загрязнители и токсичные элементы в биологических объектах, установить строение вещества по характеру образующихся фрагментов, провести количественный анализ смесей, включая определение микропримесей, определить степень чистоты вещества. Соединение хроматографических методов с масс-спектрометрией привело к возможности определения хлорированных углеводородов (хлорсодержащие пестициды, полихлорбифенилы), бенз(а)пирена, полиароматических углеводородов и других летучих и нелетучих органических примесей в воздухе, к идентификации отравляющих, токсических веществ и нефтепродуктов по составу, при проведении экспертизы пищевых продуктов. Объединение методов масс-спектрометрии с плазменной эмиссионной спектроскопией существенно увеличило чувствительность при определении.Mass spectrometry makes it possible to analyze the microelement composition of environmental objects, determine organic pollutants and toxic elements in biological objects, establish the structure of the substance by the nature of the fragments formed, conduct a quantitative analysis of mixtures, including determination of trace elements, determine the degree of purity of the substance. The combination of chromatographic methods with mass spectrometry made it possible to determine chlorinated hydrocarbons (chlorine-containing pesticides, polychlorobiphenyls), benzo (a) pyrene, polyaromatic hydrocarbons and other volatile and non-volatile organic impurities in the air, to identify poisonous, toxic substances and oil products by composition, when food examination. The combination of mass spectrometry methods with plasma emission spectroscopy significantly increased the sensitivity in the determination.

Преимущества метода ЯМР в том, что он дает больше информации о строении молекул некоторых классов растворимых органических веществ без спектров сравнения их стандартов.The advantages of the NMR method are that it provides more information about the structure of the molecules of certain classes of soluble organic substances without comparison spectra of their standards.

УФ спектроскопия находит себе применение не только в лабораторной практике, но и в химической и пищевой промышленности, например для определения стирола в его смесях с дивинилбензолом (ГОСТ 10003-67), определение каратиноидов, бенз(а)пирена и т.д. УФ используют для определения ионов (Al3+, Ba2+, NH4+, Fen+, Cd2+; Mnn+; Cun+; Mon+; Asn+; Nin+; Pbn+; Crn+; Zn2+; F; NO3-; NO2-; CN-; BO33-; PO43-; SO42-; PO43-; SiO2·xH2O) в питьевой воде, сточных водах, донных отложениях, почвах, а также органических примесей в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе.UV spectroscopy is used not only in laboratory practice, but also in the chemical and food industries, for example, for the determination of styrene in its mixtures with divinylbenzene (GOST 10003-67), the determination of carotenoids, benzo (a) pyrene, etc. UV used for the determination of ions (Al 3+, Ba 2+, NH 4 +, Fe n +, Cd 2+ ; Mn n +; Cu n +; Mo n +; As n +; Ni n +; Pb n +; Cr n +; Zn 2+; F; NO 3 - ; NO 2 - ; CN - ; BO 3 3- ; PO 4 3- ; SO 4 2- ; PO 4 3- ; SiO 2 · xH 2 O) in drinking water, wastewater, bottom sediments, soils, as well as organic impurities in the air of the working zone and atmospheric air.

С помощью метода ИК спектроскопии могут быть исследованы как органические, так и неорганические соединения, независимо от того, находятся они в газообразном или парообразном состоянии, являются ли жидкостями или твердыми соединениями. Возможности ИК спектроскопии с Фурье-преобразованием позволили с успехом применить ее для газового анализа, и, в первую очередь, для анализа атмосферы, как Земли, так и других планет. Методы Фурье-ИК спектроскопии были использованы для астрофизических исследований. По ИК спектрам планет Марса, Венеры, Юпитера был определен состав их атмосферы, были изучены также спектры некоторых звезд. Фурье-ИК спектроскопию используют также и при решении спорных вопросов хемосистематики.Using the method of IR spectroscopy, both organic and inorganic compounds can be studied, regardless of whether they are in a gaseous or vapor state, whether they are liquids or solid compounds. The capabilities of IR spectroscopy with Fourier transform made it possible to successfully apply it for gas analysis, and, first of all, for the analysis of the atmosphere, both the Earth and other planets. Fourier-IR spectroscopy methods were used for astrophysical studies. The composition of their atmosphere was determined from the IR spectra of the planets of Mars, Venus, Jupiter, and the spectra of some stars were also studied. Fourier transform infrared spectroscopy is also used to resolve controversial chemosystematics.

Лазерная раман-спектроскопия имеет ряд преимуществ перед ИК спектроскопией, так как позволяет получить сигнал, при работе с влажным образцом, что дает возможность работать в полевых условиях и со свежими образцами.Laser Raman spectroscopy has several advantages over IR spectroscopy, as it allows you to get a signal when working with a wet sample, which makes it possible to work in the field and with fresh samples.

Недостатки, связанные с использованием физико-химических методов, определены прежде всего техническими ограничениями. Широкому использованию физико-химических методов при оценке состояния окружающей среды препятствует их высокая стоимость, а для работы на сложных приборах требуются высококвалифицированные специалисты.The disadvantages associated with the use of physicochemical methods are determined primarily by technical limitations. The widespread use of physicochemical methods in assessing the state of the environment is hindered by their high cost, and highly skilled specialists are required to work on complex instruments.

Какой бы не была современная аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором» (биоиндикатор). Однако если у «живых приборов» есть серьезный недостаток - они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной среде, то физико-химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но не позволяют оценить их биологическое действие.Whatever the modern equipment for monitoring pollution and determining harmful impurities in the environment, it can not be compared with a complex “living device” (bio-indicator). However, if “living devices” have a serious drawback - they cannot establish the concentration of any substance in a multicomponent medium, then physicochemical methods give quantitative and qualitative characteristics of the factor, but do not allow us to evaluate their biological effect.

В заявляемом способе используется совместное использование биоиндикатора с физико-химическим контролем состояния окружающей среды - эпифитных лишайников в качестве биоиндикатора с методом ИК спектроскопии. Возможность идентификации химического состава соединений с помощью ИК спектроскопии определяет интерес к использованию этого метода в лихеноиндикации. Известно, что метод лихеноиндикации имеет ряд недостатков. Например, результаты лихеноиндикационных исследований не дают прямых сведений о типе и концентрации загрязнителей, остается нерешенной проблема сравнения индикационной способности одних и тех же видов в различных макроэкологических средах (регионах), сравнения действий различных загрязнителей на жизнедеятельность лишайников.The claimed method uses the joint use of a bioindicator with physico-chemical control of the environment - epiphytic lichens as a bioindicator using IR spectroscopy. The possibility of identifying the chemical composition of compounds using IR spectroscopy determines the interest in using this method in lichen indication. It is known that the lichenoindication method has several disadvantages. For example, the results of lichenoindication studies do not provide direct information on the type and concentration of pollutants, the problem of comparing the indicative ability of the same species in different macroecological environments (regions), and comparing the effects of different pollutants on the life of lichens remains unresolved.

Диоксид азотаNitrogen dioxide

Условия эксперимента: в лабораторных условиях осуществляли моделирование различного уровня загрязнения воздуха окислами азота. Влажные образцы Н.physodes, собранные в фоновой зоне, помещали в эксикатор над парами диоксида азота. Для этого в эксикатор наливали 20 мл азотной кислоты (HNO3) различной концентрации (2, 4, 8, 16, 32 и 65%) и нагревали до температуры +36°С в сушильном шкафу каждый день в течение трех часов на протяжении всего эксперимента. При нагревании и под действием света кислота разлагается с выделением диоксида азота, в котором образцы Н.physodes выдерживали в течение 1÷3 недель:Experimental conditions: in laboratory conditions, various levels of air pollution with nitrogen oxides were simulated. Wet samples of H. physodes collected in the background were placed in a desiccator over nitrogen dioxide vapors. To do this, 20 ml of nitric acid (HNO 3 ) of various concentrations (2, 4, 8, 16, 32 and 65%) was poured into the desiccator and heated to a temperature of + 36 ° C in an oven every day for three hours throughout the experiment . When heated and under the influence of light, the acid decomposes with the release of nitrogen dioxide, in which samples of H. physodes were kept for 1 ÷ 3 weeks:

Figure 00000001
Figure 00000001

Для записи ИК спектров образцов готовили таблетки с бромидом калия (KBr). Для этого 3 мг образца лишайника, высушенного при температуре 25÷35°С, измельчали в вибромельнице, смешивали с порошком KBr (0,7 г). Затем смесь прессовали под давлением 2,6·106 Па в специальной пресс-форме при комнатной температуре с вакуумной откачкой и получали прозрачную таблетку. ИК спектры образцов записывали на Фурье-ИК спектрометре «Equinox 55» фирмы «Bruker» (Германия).To record the IR spectra of the samples, potassium bromide tablets (KBr) were prepared. For this, 3 mg of a lichen sample dried at a temperature of 25–35 ° C was ground in a vibratory mill, mixed with KBr powder (0.7 g). Then the mixture was pressed under a pressure of 2.6 · 10 6 Pa in a special mold at room temperature with vacuum pumping and a transparent tablet was obtained. IR spectra of the samples were recorded on an Equinox 55 Fourier-IR spectrometer (Bruker, Germany).

Для проведения количественного спектрального анализа использовали программу OPUS-NT, которая позволяет рассчитать оптическую плотность анализируемой полосы (DA) по формуле:To carry out quantitative spectral analysis, we used the OPUS-NT program, which allows us to calculate the optical density of the analyzed band (D A ) according to the formula:

D=kcd,D = kcd,

где: D - оптическая плотность (поглощение); с - концентрация поглощающих центров (осцилляторов или колеблющихся химических группировок); d - толщина образца (длина пути, пройденного светом); k - коэффициент поглощения данного осциллятора.where: D is the optical density (absorption); c is the concentration of absorbing centers (oscillators or oscillating chemical groups); d is the thickness of the sample (the length of the path traveled by light); k is the absorption coefficient of this oscillator.

С целью исключения влияния толщины на количественные результаты оптическую плотность анализируемой полосы поглощения (DA) относили к оптической плотности полосы стандарта (DC):DA/DC. В качестве полосы стандарта была выбрана полоса на частоте 2925 см-1, характеризующая валентные колебания СН2-группы в образце.In order to exclude the influence of thickness on quantitative results, the optical density of the analyzed absorption band (D A ) was assigned to the optical density of the standard band (D C ): D A / D C. The band at a frequency of 2925 cm –1 , characterizing the stretching vibrations of the CH 2 group in the sample, was chosen as the standard band.

По зависимости DA/DC(DA/D2925) делали представление об относительной концентрации исследуемых химических групп и их изменениях в процессе реакции.According to the dependence D A / D C (D A / D 2925 ), an idea was made of the relative concentration of the studied chemical groups and their changes during the reaction.

Результаты эксперимента:Experiment Results:

- о присутствии в приземном слое атмосферы диоксида азота можно судить по появлению в ИК спектрах образцов Н.physodes изменений на частоте 1381 см-1, связанных с образованием соединения из группы типа алкилнитратов (симметричные валентные колебания группы -O-NO2) (Фиг.1);- the presence of nitrogen dioxide in the surface layer of the atmosphere can be judged by the appearance in the IR spectra of H. physodes samples of changes at a frequency of 1381 cm -1 associated with the formation of a compound from an alkyl nitrate type group (symmetric stretching vibrations of the -O-NO 2 group) (Fig. one);

- о содержании диоксида азота в атмосфере можно судить по величине D1381/D2925 (Табл.1);- the nitrogen dioxide content in the atmosphere can be judged by the value of D 1381 / D 2925 (Table 1);

- предельно-допустимая концентрация паров азотной кислоты для лишайникового слоевища - 16%.- the maximum permissible concentration of nitric acid vapor for lichen thallus is 16%.

Превышение порогового значения концентрации паров азотной кислоты вызывает у лишайника стрессовое состояние, приводящее к глубокому необратимому нарушению физиологии и структуры;Exceeding the threshold value of the concentration of nitric acid vapor causes a lichen stress state, leading to a deep irreversible disturbance of physiology and structure;

- действие высоких концентрации азотной кислоты (32 и 65%) не приводит к взаимодействию накопленного поллютанта с органическими компонентами лишайника.- the effect of high concentrations of nitric acid (32 and 65%) does not lead to the interaction of the accumulated pollutant with the organic components of the lichen.

Диоксид серыsulphur dioxide

В лабораторных условиях моделировали загрязнение воздуха диоксидом серы.Under laboratory conditions, air pollution was simulated with sulfur dioxide.

Условия эксперимента: влажные образцы Н.physodes, собранные в фоновой зоне, помещали в эксикаторы над парами диоксида серы. Для этого предварительно в эксикатор наливали 20 мл серной кислоты (H2SO4) различной концентрации (3, 6, 12, 24, 49 и 98%), опускали медную проволоку и нагревали до +40°С в сушильном шкафу каждый день в течение пяти часов на протяжении всего времени эксперимента:Experimental conditions: wet H. physodes samples collected in the background were placed in desiccators over sulfur dioxide vapors. To do this, 20 ml of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) of various concentrations (3, 6, 12, 24, 49, and 98%) were preliminarily poured into the desiccator, the copper wire was lowered and heated to + 40 ° С in an oven every day for five hours throughout the experiment:

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

Для записи ИК спектров образцов готовили таблетки с бромидом калия (KBr). ИК спектры образцов записывали на Фурье-ИК спектрометре «Equinox 55» фирмы «Bruker» (Германия). С помощью программы OPUS NT рассчитывали оптическую плотность анализируемой полосы и относили ее впоследствии к полосе стандарта (DA/D2925).To record the IR spectra of the samples, potassium bromide tablets (KBr) were prepared. IR spectra of the samples were recorded on an Equinox 55 Fourier-IR spectrometer (Bruker, Germany). Using the OPUS NT program, the optical density of the analyzed band was calculated and subsequently assigned to the standard band (D A / D 2925 ).

Результаты эксперимента:Experiment Results:

- о присутствии в атмосфере диоксида серы свидетельствует появление в ИК спектрах образцов Н.physodes изменений, связанных с образованием нескольких типов соединений (Фиг.2, 3):- the presence in the atmosphere of sulfur dioxide is evidenced by the appearance in the IR spectra of samples of H. physodes changes associated with the formation of several types of compounds (Fig.2, 3):

- сульфокислоты - R-SO2-OH (1230, 1056, 851 и 581 см-1);- sulfonic acids - R-SO 2 -OH (1230, 1056, 851 and 581 cm -1 );

- сульфоны - R-SO2R (1313, 782, 666 и 518 см-1);- sulfones - R-SO 2 R (1313, 782, 666 and 518 cm -1 );

- сульфаты - (RO)2SO2 (1424, 873 и 711 см-1);- sulfates - (RO) 2 SO 2 (1424, 873 and 711 cm -1 );

- на присутствие в атмосфере диоксида серы содержанием, эквивалентным 3% серной кислоте, указывает появление ИК полос поглощения в образце лишайника, связанных с образованием сульфокислот - R-SO2-OH;- the presence in the atmosphere of sulfur dioxide with a content equivalent to 3% sulfuric acid is indicated by the appearance of IR absorption bands in the lichen sample associated with the formation of sulfonic acids - R-SO 2 -OH;

- на присутствие в атмосфере диоксида серы содержанием, эквивалентным 6% серной кислоте, указывает появление ИК полос поглощения в образце лишайника, связанных с образованием сульфонов - R-SO2R;- the presence in the atmosphere of sulfur dioxide with a content equivalent to 6% sulfuric acid is indicated by the appearance of IR absorption bands in the lichen sample associated with the formation of sulfones - R-SO 2 R;

- на появление залповых, чаще аварийных выбросов сернистого газа в атмосферу (эквивалентных по содержанию 98% серной кислоте) указывают полосы поглощения, связанные с образованием сульфатов - (RO)2SO2;- the appearance of volley, often accidental emissions of sulfur dioxide into the atmosphere (equivalent in 98% sulfuric acid content) is indicated by absorption bands associated with the formation of sulfates - (RO) 2 SO 2 ;

- кратковременное воздействие концентрированной серной кислоты на Н.physodes не вызывает повреждения на уровне клетки в течение 6÷7 суток - побледнение слоевища, вызванное потерей хлорофилла или омертвление (ослизнение);- short-term exposure to concentrated sulfuric acid on H. physodes does not cause damage at the cell level for 6-7 days - blanching of the thallus caused by loss of chlorophyll or necrosis (mucus);

- действие паров 12, 24 и 49% кислоты на лишайник не выявило никаких изменений в ИК спектрах образцов;- the action of the vapors of 12, 24 and 49% acid on the lichen did not reveal any changes in the IR spectra of the samples;

- о длительности хронического воздействия низких концентраций сернистого газа (3 и 6%) указывает деструкция химического состава лишайника Н.physodes и изменения на частотах 1619 см-1 (ν (C=O)) (Табл.2);- the duration of chronic exposure to low concentrations of sulfur dioxide (3 and 6%) is indicated by the destruction of the chemical composition of the lichen H. physodes and changes at frequencies of 1619 cm -1 (ν (C = O)) (Table 2);

- воздействие паров серной кислоты на лишайник, в отличие от азотной, показывает большую зависимость деструктивного эффекта от времени экспозиции, в меньшей степени от концентрации данного поллютанта.- the effect of sulfuric acid vapor on lichen, in contrast to nitric acid, shows a large dependence of the destructive effect on exposure time, to a lesser extent on the concentration of this pollutant.

Для демонстрации практической ценности ИК спектральных исследований химического состава лишайника, испытавшего влияния экотоксикантов, при оценке загрязнения атмосферы был осуществлен сбор лишайников в экологически чистой (загородной) зоне, а также в промышленных зонах города с разным уровнем загрязнения атмосферы (Табл.3). Спектры данных образцов (1÷4) по стандартной методике были записаны на ИК спектрометре. Для сравнительного анализа выбрали ИК спектры образцов 5÷7 (Табл. 3), выдержанных над парами 3 и 6% серной кислоты в течение трех недель, а также 16% азотной кислоты в течение одной недели.To demonstrate the practical value of IR spectral studies of the chemical composition of lichen, which was affected by ecotoxicants, when assessing air pollution, lichens were collected in an ecologically clean (suburban) zone, as well as in industrial areas of the city with different levels of atmospheric pollution (Table 3). The spectra of these samples (1–4) by a standard method were recorded on an IR spectrometer. For comparative analysis, we selected the IR spectra of samples 5–7 (Table 3), aged over 3 and 6% sulfuric acid vapors for three weeks, as well as 16% nitric acid for one week.

Примеры выполнения способаExamples of the method

Пример 1Example 1

В ИК спектрах образцов H.physodes, собранных в промышленных зонах города с разным уровнем загрязнения, обнаружены изменения на частотах 1313, 782, 666 и 514 см-1 (Фиг.4). Данные изменения связанны с образованием сульфонов (-R-SO2R) в лишайнике, что указывает на присутствие в воздухе атмосферы сернистого газа. Сопоставление ИК спектров образцов из РЗ и ИК спектров образцов, выдержанных в парах 6%-ной серной кислоты в течение 3-х недель, показало их полное соответствие (Фиг.5а). Сопоставление ИК спектров лишайников (2÷4) с ИК спектром лишайника, выдержанного в парах 3% серной кислоты (5), не выявило изменений, связанных с образованием сульфокислоты: (R-SO2--OH) (Фиг.5б).In the IR spectra of H.physodes samples collected in industrial areas of the city with different pollution levels, changes were detected at frequencies of 1313, 782, 666 and 514 cm -1 (Figure 4). These changes are associated with the formation of sulfones (-R-SO 2 R) in the lichen, which indicates the presence of sulfur dioxide in the atmosphere. A comparison of the IR spectra of the samples from RE and the IR spectra of the samples aged in pairs of 6% sulfuric acid for 3 weeks, showed their full compliance (Figa). A comparison of the IR spectra of lichens (2–4) with the IR spectrum of lichen aged in 3% sulfuric acid vapors (5) did not reveal changes associated with the formation of sulfonic acid: (R-SO 2 -OH) (Fig.5b).

Пример 2Example 2

Сравнение ИК спектров лишайников (2÷4) с ИК спектром лишайника, выдержанного в парах 16% азотной кислоты в течение одной недели (7) выявило следы загрязнения атмосферы окислами азота (Фиг.5в). В спектрах лишайников (2÷4) обнаружены изменения на частоте 1381 см-1, связанные с образованием в лишайниковом слоевище алкилнитратов.A comparison of the IR spectra of lichens (2–4) with the IR spectrum of lichen soaked in 16% nitric acid vapors for one week (7) revealed traces of atmospheric pollution with nitrogen oxides (Fig. 5c). In the spectra of lichens (2–4), changes were detected at a frequency of 1381 cm –1 , associated with the formation of alkyl nitrates in the lichen thallus.

Расчет Dv/D2925 для полос поглощения 1313, 781, 666, 517 см-1 лишайников из промышленных зон города показал, что значительное содержание сульфонов присутствует в образце из промышленной зоны, располагающейся в зоне сильного атмосферного загрязнения (Табл. 3), а самое низкое - из зоны относительно слабого загрязнения атмосферы. По-видимому присутствие в приземном слое атмосферы сернистого газа в зоне сильного загрязнения атмосферы является более длительным. Косвенным свидетельством токсичности сернистого газа для лишайникового слоевища служит увеличение интенсивности полосы поглощения на частоте 1619 см-1 (Табл. 4), которое отмечено в ИК спектрах лишайников (2÷4). Увеличение значения D1619/D2925 указывает о начале деструктивных процессов в лишайниковом слоевище, при отсутствии морфологических изменений. Степень деструкции в лишайнике (4) из зоны сильного загрязнения атмосферы самая высокая.The calculation of Dv / D 2925 for the absorption bands of 1313, 781, 666, 517 cm -1 of lichens from the industrial zones of the city showed that a significant content of sulfones is present in the sample from the industrial zone located in the zone of severe atmospheric pollution (Table 3), and the lowest is from the zone of relatively low air pollution. Apparently, the presence of sulfur dioxide in the surface layer of the atmosphere in the zone of severe atmospheric pollution is longer. An indirect evidence of the toxicity of sulfur dioxide for the lichen thallus is an increase in the intensity of the absorption band at a frequency of 1619 cm −1 (Table 4), which is noted in the IR spectra of lichens (2–4). An increase in the value of D 1619 / D 2925 indicates the onset of destructive processes in the lichen thallus, in the absence of morphological changes. The degree of destruction in the lichen (4) from the zone of severe atmospheric pollution is the highest.

Количественный спектральный анализ показывает, что влияние загрязнения атмосферы оксидами азота в исследуемых промышленных зонах города не очень существенно.Quantitative spectral analysis shows that the effect of atmospheric pollution by nitrogen oxides in the studied industrial zones of the city is not very significant.

Доминирующим загрязнителем атмосферы является диоксид серы. Химическая и энергетическая отрасли промышленности являются основным источником загрязнения атмосферы, вредные вещества распространяются от них с воздушными массами благодаря преобладанию южных и юго-западных ветров в городе. Промышленная зона, располагающаяся в зоне сильного загрязнения атмосферы, испытывает наибольшее влияние от промышленности, чем промышленные зоны, находящиеся в зонах среднего и относительно слабого уровня загрязнения воздуха, поскольку территориально располагается ближе к нему. Прилегающие к данной промышленной зоне крупные магистрали с интенсивным движением автотранспорта являются дополнительным источником двуокиси серы, которая образуется в процессе окисления резиновой пыли от автомобильных шин.The dominant air pollutant is sulfur dioxide. Chemical and energy industries are the main source of air pollution, harmful substances spread from them with air masses due to the prevalence of south and southwest winds in the city. An industrial zone located in a zone of severe atmospheric pollution experiences the greatest influence from industry than industrial zones located in zones of medium and relatively low levels of air pollution, since it is geographically located closer to it. Large highways with heavy traffic adjacent to this industrial zone are an additional source of sulfur dioxide, which is formed during the oxidation of rubber dust from automobile tires.

Наряду с вышеописанными изменениями в ИК спектрах лишайников (2÷4) отмечены также изменения в содержании белков - Амид I, Амид II и Амид III. Наиболее существенными являются изменения на частоте 1654 см-1. Величина отношения D1654/D2925 в ИК спектрах лишайников (2÷4) выше фонового значения в два раза и изменяется от 1.90 до 2.06 соответственно.Along with the above changes in the IR spectra of lichens (2–4), changes in the protein content — Amid I, Amid II, and Amid III — were also noted. The most significant are changes at a frequency of 1654 cm -1 . The value of the ratio D 1654 / D 2925 in the IR spectra of lichens (2–4) is two times higher than the background value and varies from 1.90 to 2.06, respectively.

Количественные спектральные исследования химического состава лишайника Н.physodes, собранного в различных промышленных зонах города, согласуются с данными лихеноиндикационного анализа (Табл.3). Содержание экотоксикантов в образце из промышленных зон, где отмечен самый высокий индекс полеотолерантности (IP=7,1), также самое высокое. Для образца из промышленных зон с сильным уровнем загрязнения атмосферы, кроме того, характерна высокая степень деструкции лишайникового слоевища. По мере удаления от источников загрязнения действие данных экотоксикантов ослабевает. Содержание сульфонов и алкилнитратов существенно снижается в лишайнике для промышленных зон среднего и относительно слабого загрязнения атмосферы.Quantitative spectral studies of the chemical composition of the lichen H. physodes collected in various industrial zones of the city are consistent with the data of lichen-indicator analysis (Table 3). The content of ecotoxicants in the sample from industrial zones, where the highest field tolerance index (IP = 7.1) is noted, is also the highest. A sample from industrial areas with a high level of atmospheric pollution is also characterized by a high degree of destruction of the lichen thallus. As you move away from pollution sources, the effect of these ecotoxicants decreases. The content of sulfones and alkyl nitrates is significantly reduced in lichen for industrial zones of medium and relatively low atmospheric pollution.

Алгоритм применения на практикеPractice Algorithm

1. Осуществляется сбор образцов Hypogymnia physodes с деревьев (на высоте 1,2÷1,5 м от земли), растущих в промышленной зоне.1. Hypogymnia physodes samples are collected from trees (at an altitude of 1.2–1.5 m from the ground) growing in the industrial zone.

2. Осуществляется запись ИК спектров. Для записи ИК спектров образцов используется метод приготовления таблетки с бромидом калия (KBr). Для этого 3 мг образца высушенного лишайника при температуре 25-35°, тщательно измельчается в вибромельнице, смешивается с порошком KBr (0,7 г). После смесь подвергают прессованию под давлением 20 атм. в специальной пресс-форме при комнатной температуре в вакууме для получения прозрачной таблетки. ИК спектры образцов записываются на спектрометре.2. The IR spectra are recorded. To record the IR spectra of the samples, a method of preparing a tablet with potassium bromide (KBr) is used. For this, a 3 mg sample of dried lichen at a temperature of 25-35 °, is thoroughly crushed in a vibratory mill, mixed with KBr powder (0.7 g). After the mixture is pressed under a pressure of 20 atm. in a special mold at room temperature in vacuo to obtain a clear tablet. IR spectra of the samples are recorded on a spectrometer.

3. Анализ полученных ИК спектров:3. Analysis of the obtained IR spectra:

- совмещаются спектры образцов лишайников из загрязненной промышленной зоны с ИК спектром фоновой (чистой) зоны;- the spectra of lichen samples from a polluted industrial zone are combined with the IR spectrum of the background (clean) zone;

- устанавливаются полосы поглощения, связанные с накоплением экотоксикантов - диоксидов азота и серы.- absorption bands are established associated with the accumulation of ecotoxicants - nitrogen and sulfur dioxide.

Количественное определение диоксида серы:Quantification of sulfur dioxide:

- если установлены ИК полосы поглощения в образце лишайника на частотах 1313, 782, 666 и 518 см-1, связанных с образованием сульфонов - R-SO2R, то в атмосфере присутствует диоксид серы с содержанием, эквивалентным 6% серной кислоте;- if IR absorption bands are established in a lichen sample at frequencies of 1313, 782, 666 and 518 cm -1 associated with the formation of sulfones - R-SO 2 R, then sulfur dioxide is present in the atmosphere with a content equivalent to 6% sulfuric acid;

- если обнаружены ИК полосы поглощения в образце лишайника на частотах 1230, 1056, 851 и 581 см-1, связанных с образованием сульфокислоты- if IR absorption bands are detected in the lichen sample at frequencies of 1230, 1056, 851 and 581 cm -1 associated with the formation of sulfonic acid

- R-SO2-OH, то в атмосфере присутствует диоксид серы, содержанием эквивалентным 3% серной кислоте;- R-SO 2 -OH, then in the atmosphere there is sulfur dioxide, the content is equivalent to 3% sulfuric acid;

- если отмечены ИК полосы поглощения в образце лишайника на частотах 1424, 873 и 711 см-1, связанных с образованием сульфатов - (RO)2SO2, то в атмосфере присутствует диоксид серы с содержанием, эквивалентным 98% серной кислоте;- if IR absorption bands are noted in the lichen sample at frequencies of 1424, 873 and 711 cm -1 associated with the formation of sulfates - (RO) 2 SO 2 , then sulfur dioxide is present in the atmosphere with a content equivalent to 98% sulfuric acid;

- если отмечено ИК полоса поглощения на частоте 1619 см-1 (ν (C=O)), то лишайник испытывает длительное хроническое воздействие низких концентраций сернистого газа (3 и 6%), ответом на воздействие которого является деструкция химического состава лишайника Н.physodes (табл.2).- if an IR absorption band is observed at a frequency of 1619 cm -1 (ν (C = O)), then the lichen experiences prolonged chronic exposure to low concentrations of sulfur dioxide (3 and 6%), the response to which is the destruction of the chemical composition of the lichen H. physodes (table 2).

Количественное определение диоксида азота:Quantification of nitrogen dioxide:

- если отмечена ИК полоса поглощения в образце лишайника на частоте 1381 см-1, связанной с образованием в лишайниковом слоевище алкилнитратов, то в атмосфере присутствует диоксид азота;- if the IR absorption band is observed in the lichen sample at a frequency of 1381 cm -1 associated with the formation of alkyl nitrates in the lichen thallus, then nitrogen dioxide is present in the atmosphere;

- определяется относительная концентрация диоксида азота. Для этого рассчитывается оптическая плотность анализируемой полосы (D1381)2 (2Расчет оптической плотности в программе OPUS NT (см. приложении 2)). С целью исключения влияния толщины образца на количественные результаты расчетов оптическую плотность анализируемой полосы поглощения (D1381) относят к оптической плотности полосы стандарта (D2925)3 (3Полоса на частоте 2925 см-1, характеризуют валентные колебания СН2-группы в образце. Эта полоса является структурно-нечувствительной.):D1381/D2925. Используя данные Табл.1, определяется содержание загрязнителя.- the relative concentration of nitrogen dioxide is determined. For this, the optical density of the analyzed band is calculated (D 1381 ) 2 ( 2 Calculation of optical density in the OPUS NT program (see Appendix 2)). In order to exclude the influence of the sample thickness on quantitative calculation results, the optical density of the analyzed absorption band (D 1381 ) is assigned to the optical density of the standard (D 2925 ) 3 ( 3 band at a frequency of 2925 cm -1 , characterize stretching vibrations of the CH 2 group in the sample. This band is structurally insensitive.): D 1381 / D 2925 . Using the data in Table 1, the pollutant content is determined.

Предлагаемый способа позволяет:The proposed method allows you to:

- зафиксировать в атмосфере промышленных зон диоксид азота и диоксид серы;- fix nitrogen dioxide and sulfur dioxide in the atmosphere of industrial zones;

- определить относительное содержание экотоксикантов в воздухе;- determine the relative content of ecotoxicants in the air;

- выяснить доминирующий загрязнитель атмосферы;- find out the dominant pollutant of the atmosphere;

- оценить влияние загрязнения атмосферы на живые системы:- evaluate the effect of air pollution on living systems:

- зафиксировать основные тенденции изменения химического состава в слоевище, которые могут быть вызваны накоплением экотоксикантов и их взаимодействием с органическими компонентами лишайника,- fix the main trends in the chemical composition in the thallus, which can be caused by the accumulation of ecotoxicants and their interaction with the organic components of the lichen,

- зафиксировать при слабом уровне загрязнения атмосферы сернистым газом и диоксидом азота увеличение содержания белков в лишайнике,- to fix, with a low level of atmospheric pollution by sulfur dioxide and nitrogen dioxide, an increase in the protein content in lichen,

- зафиксировать деструкцию химического состава, когда нет проявления внешних видимых морфологических изменений, - побледнения, пожелтения и т.д.- fix the destruction of the chemical composition when there is no manifestation of external visible morphological changes, - blanching, yellowing, etc.

- подтвердить, что зависимость деструкции от времени воздействия неблагоприятного фактора или его концентрации определяется типом загрязнения.- confirm that the dependence of destruction on the time of exposure to an adverse factor or its concentration is determined by the type of pollution.

- подтвердить, что процесс образования в лишайнике сульфонов (R-SO2R) и сульфокислот (R-SO2--OH) сопряжено с деструкцией химического состава;- confirm that the formation of sulfones (R-SO 2 R) and sulfonic acids (R-SO 2 -OH) in the lichen is associated with destruction of the chemical composition;

- разработать методы ранней диагностики трансформации природных систем, находящихся под влиянием техногенной нагрузки;- develop methods for early diagnosis of the transformation of natural systems under the influence of anthropogenic load;

- прогнозировать состояние живых систем.- predict the state of living systems.

Таблица 1Table 1 Волновое число, см-1 Wave number, cm -1 Время экспонирования, неделиExposure time, weeks Концентрация азотной кислоты, %The concentration of nitric acid,% ФонBackground 22 4four 88 1616 3232 6565 13811381 1one 1,101.10 1,301.30 2,102.10 3,103.10 2,502,50 1,43*1.43 * -- 22 0,900.90 0,680.68 0,590.59 1,501,50 3,60*3.60 * 33 1,131.13 1,101.10 1,311.31 5,20*5.20 *

Таблица 2table 2 Волновое число, см-1 Wave number, cm -1 Время экспонирования, неделиExposure time, weeks Концентрация серной кислоты, %The concentration of sulfuric acid,% ФонBackground 33 66 1212 2424 4949 9898 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 16541654 1one 0,900.90 0,940.94 1,051.05 1,181.18 1,001.00 -- 0,880.88 22 0,67*0.67 * 1,031,03 1,051.05 1,051.05 0,890.89 0,950.95 33 0,71*0.71 * 2,242.24 0,820.82 1,051.05 1,021,02 0,960.96 16191619 1one 0,900.90 0,910.91 1,231.23 1,181.18 1,001.00 1,481.48 0,920.92 22 0,64*0.64 * 1,051.05 0,970.97 1,031,03 0,820.82 0,940.94 33 0,57*0.57 * 3,103.10 0,760.76 1,131.13 1,131.13 1,131.13 15421542 1one -- -- 0,170.17 0,360.36 -- -- -- 22 -- -- -- -- -- 0,220.22 33 -- -- 0,150.15 -- -- -- 14241424 1one -- -- -- -- -- 2,82,8 -- 13131313 1one -- 0,710.71 0,710.71 0,780.78 0,750.75 0,800.80 0,610.61 22 -- 0,89*0.89 * 0,800.80 0,820.82 0,660.66 0,780.78 33 -- 1,93*1.93 * -- 0,760.76 0,720.72 0,810.81 12661266 1one 0,080.08 0,820.82 0,800.80 0,810.81 0,780.78 0,960.96 0,710.71 22 -- 0,84*0.84 * 0,780.78 0,740.74 0,760.76 0,780.78 33 -- 0,71*0.71 * 0,870.87 0,790.79 0,790.79 0,740.74 12301230 22 1,16*1.16 * -- -- -- -- -- 33 1,11*1,11 * -- 0,850.85 -- -- 0,710.71 10561056 22 1,54*1.54 * -- -- -- -- -- -- 33 2,42*2.42 * -- 1,881.88 -- -- -- 873873 1one -- -- -- -- -- 0,760.76 -- 22 0,04*0.04 * -- -- -- -- -- 33 0,17*0.17 * -- -- -- -- --

1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 851851 1one -- -- -- -- 0,030,03 -- 22 0,14*0.14 * -- 0,020.02 -- 33 0,17*0.17 * -- -- -- 780780 1one 0,050.05 0,050.05 0,170.17 0,090.09 0,090.09 0,160.16 0,080.08 22 -- 0,12*0.12 * 0,120.12 0,120.12 0,040.04 0,110.11 33 0,750.75 0,020.02 0,100.10 0,090.09 0,110.11 711711 1one -- -- -- -- -- 0,240.24 -- 666666 33 0,41*0.41 * -- -- -- -- -- 581581 1one 0,230.23 -- -- -- -- -- 22 0,54*0.54 * 0,29*0.29 * -- -- -- -- 33 0,42*0.42 * 0,34*0.34 * 0,390.39 -- -- -- 518518 1one -- -- -- -- -- -- 22 -- 0,23*0.23 * -- -- -- -- 33 -- 0,53*0.53 * -- -- -- --

Таблица 3Table 3 № лишайникаLichen number ХарактеристикаCharacteristic Условия экспериментаExperiment Conditions 1one Собран в зоне слабого загрязнения атмосферы (фоновой) (IP*=3,2)Collected in the zone of low atmospheric pollution (background) (IP * = 3.2) Источники загрязнения атмосферы не выявленыSources of air pollution not identified 22 Собран в промышленной зоне, располагающейся в зоне относительно слабого загрязнения атмосферы (IP=4,7)Assembled in an industrial zone located in a zone of relatively low air pollution (IP = 4.7) Источники загрязнения: промышленные предприятия химической и энергетической отрасли, автотранспорт. Промышленная зона находится на берегу реки.Sources of pollution: industrial enterprises in the chemical and energy sectors, motor vehicles. The industrial zone is located on the banks of the river. 33 Собран в промышленной зоне, располагающейся в зоне среднего загрязнения атмосферы (IP=6,8)Assembled in an industrial zone located in the zone of average atmospheric pollution (IP = 6.8) Источники загрязнения: промышленные предприятия химической и энергетической отрасли; другие объекты, загрязняющие среду: несанкционированные бытовые и строительные свалки.Sources of pollution: industrial enterprises of the chemical and energy industries; other objects polluting the environment: unauthorized household and construction landfills. 4four Собран в промышленной зоне, располагающейся в зоне сильного загрязнения атмосферы (IP=7,1)Collected in an industrial zone located in a zone of severe atmospheric pollution (IP = 7.1) Источники загрязнения: промышленные предприятия химической и энергетической отрасли, автотранспорт: крупные внутренние магистрали с интенсивным движением автотранспорта. РЗ располагается на берегу искусственного водоемаSources of pollution: industrial enterprises in the chemical and energy sectors, motor vehicles: large domestic highways with heavy traffic. RZ is located on the shore of an artificial reservoir 55 Выдержан в парах 3% серной кислоты (H2SO4) в течение 3 недельAged in pairs of 3% sulfuric acid (H 2 SO 4 ) for 3 weeks Образец помещали в эксикатор, где предварительно наливали 20 мл 3% (H2SO4), опускали медную проволоку и нагревали на слабом пламени:

Figure 00000002
The sample was placed in a desiccator where 20 ml of 3% (H 2 SO 4 ) was preliminarily poured, the copper wire was lowered and heated on a low flame:
Figure 00000002
66 Выдержан в парах 6% H2SO4 в течение 3 недель.Aged in pairs of 6% H 2 SO 4 for 3 weeks. Образец помещали в эксикатор, где предварительно наливали 20 мл 6% H2SO4, опускали медную проволоку и нагрели на слабом пламени.The sample was placed in a desiccator, where 20 ml of 6% H 2 SO 4 were previously poured, the copper wire was lowered and heated on a low flame. 77 Выдержан в парах 16% азотной кислоты в течение 1 неделиAged in pairs of 16% nitric acid for 1 week Образец помещали в эксикатор, куда предварительно наливали 20 мл 16% азотной кислоты и нагревали до температуры 86°С. При нагревании и под действием света кислота разлагается с выделением диоксида азота:
Figure 00000001
The sample was placed in a desiccator, where previously 20 ml of 16% nitric acid were poured and heated to a temperature of 86 ° C. When heated and under the influence of light, the acid decomposes with the release of nitrogen dioxide:
Figure 00000001

Таблица 4Table 4 № лишайникаLichen number ν, см-1 ν, cm -1 16541654 16191619 15421542 13811381 13131313 12661266 12301230 879879 781781 666666 517517 1one 0.880.88 0.920.92 -- -- 0.630.63 0.710.71 -- 0.040.04 0.080.08 -- -- 22 1.901.90 2.172.17 -- 0.800.80 1.361.36 0.750.75 -- -- 0.560.56 0.400.40 0.490.49 33 2.002.00 2.262.26 0.220.22 0.830.83 1.451.45 0.860.86 -- -- 0.560.56 0.430.43 0.520.52 4four 2.062.06 2.602.60 0.470.47 0.850.85 1.681.68 0.870.87 -- 0.130.13 0.620.62 0.530.53 0.560.56 55 0.71*0.71 * 0.57*0.57 * -- -- -- -- 1.11*1.11 * -- -- -- -- 66 2.24*2.24 * 3.10*3.10 * -- -- 1.93*1.93 * 0.71*0.71 * -- -- 0.76*0.76 * 0.42*0.42 * 0.54*0.54 * 77 1.441.44 -- 0.520.52 3.103.10 1.001.00 1.011.01 -- 0.150.15 0.150.15 -- --

Claims (1)

Способ определения экотоксикантов в атмосфере промышленных зон, содержащий сбор образцов лишайника «Hypogymnia physodes» с деревьев, растущих в промышленной зоне, образцов лишайника с деревьев, растущих в фоновой зоне, не имеющей промышленных выбросов экотоксикантов, моделирование процесса взаимодействия лишайника фоновой зоны с промышленными выбросами в лабораторных условиях, получение стандартных образцов лишайника, сравнение образцов лишайника, собранных в промышленной зоне, со стандартами, отличающийся тем, что стандарты и образцы, собранные в промышленной зоне, сушат при температуре 25-35°С до постоянного веса, измельчают в вибромельнице, прессуют в смеси с бромидом калия при давлении 2,6·106 Па с получением таблеток, снимают ИК-спектры стандартов, снимают ИК-спектры образцов промышленной зоны и сравнивают их с ИК-спектрами стандартов. A method for determining ecotoxicants in an atmosphere of industrial zones, comprising collecting samples of Hypogymnia physodes lichen from trees growing in an industrial zone, lichen samples from trees growing in a background zone that does not have industrial emissions of ecotoxicants, modeling the process of interaction of a background zone lichen with industrial emissions in laboratory conditions, obtaining standard lichen samples, comparing lichen samples collected in the industrial zone with standards, characterized in that the standards and samples collected data in the industrial zone, dried at a temperature of 25-35 ° C to constant weight, crushed in a vibratory mill, pressed in a mixture with potassium bromide at a pressure of 2.6 · 10 6 PA to obtain tablets, remove the IR spectra of the standards, take the IR spectra samples of the industrial zone and compare them with the infrared spectra of the standards.
RU2009123101/05A 2009-06-17 2009-06-17 Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones RU2430357C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009123101/05A RU2430357C2 (en) 2009-06-17 2009-06-17 Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009123101/05A RU2430357C2 (en) 2009-06-17 2009-06-17 Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009123101A RU2009123101A (en) 2010-12-27
RU2430357C2 true RU2430357C2 (en) 2011-09-27

Family

ID=44055268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009123101/05A RU2430357C2 (en) 2009-06-17 2009-06-17 Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2430357C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540580C2 (en) * 2013-04-23 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная сельскохозяйственная академия" Method of determining phytotoxicity of soils using bioindicator
RU2548744C1 (en) * 2014-01-27 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тверской государственный университет Method of determining ammonium compounds in atmosphere of livestock complexes
RU2549471C2 (en) * 2013-08-19 2015-04-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)" Method for determining environment quality by epr-spectroscopy of lichens
RU2633787C1 (en) * 2016-06-23 2017-10-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" Method of environmental monitoring of apiarian soils by diatomic algae state
RU2648758C2 (en) * 2016-03-23 2018-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution
RU2655441C1 (en) * 2017-06-21 2018-05-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИГ ДВО РАН) Method for determining amount of pollution of marine coastal waters by heavy metals using the macroalgae

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113702518A (en) * 2021-07-12 2021-11-26 河北省地质实验测试中心(国土资源部保定矿产资源监督检测中心、河北省金银宝玉饰品质量监督检验站) Monitoring method for atmospheric settlement of persistent organic pollutants POPs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Шапиро И.А. Влияние сернистого ангидрида на содержание азота и пероксидазную активность у лишайников. - Ботанический журнал, 1993, том 78, №5, с.66-71. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540580C2 (en) * 2013-04-23 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная сельскохозяйственная академия" Method of determining phytotoxicity of soils using bioindicator
RU2549471C2 (en) * 2013-08-19 2015-04-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)" Method for determining environment quality by epr-spectroscopy of lichens
RU2548744C1 (en) * 2014-01-27 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тверской государственный университет Method of determining ammonium compounds in atmosphere of livestock complexes
RU2648758C2 (en) * 2016-03-23 2018-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" Method of evaluation of heavy metals content in atmospheric air by help of epiphyte liquids in aerotechnogeneous pollution
RU2633787C1 (en) * 2016-06-23 2017-10-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" Method of environmental monitoring of apiarian soils by diatomic algae state
RU2655441C1 (en) * 2017-06-21 2018-05-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИГ ДВО РАН) Method for determining amount of pollution of marine coastal waters by heavy metals using the macroalgae

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009123101A (en) 2010-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2430357C2 (en) Method of detecting ecotoxicants in atmosphere in industrial zones
Bianco et al. Molecular characterization of cloud water samples collected at the Puy de Dome (France) by Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
Makinen et al. Ion mobility spectrometry and its applications in detection of chemical warfare agents
Qin et al. Fluorescence fingerprinting properties for exploring water-soluble organic compounds in PM2. 5 in an industrial city of northwest China
Hildenbrand et al. Point source attribution of ambient contamination events near unconventional oil and gas development
Satoh et al. Ion mobility spectrometric analysis of vaporous chemical warfare agents by the instrument with corona discharge ionization ammonia dopant ambient temperature operation
Aryal et al. Characterisation of road dust organic matter as a function of particle size: a PARAFAC approach
Dommergue et al. Laboratory simulation of Hg 0 emissions from a snowpack
Tansel et al. Selectivity and limitations of carbon sorption tubes for capturing siloxanes in biogas during field sampling
Wietzoreck et al. Nitro-and oxy-PAHs in grassland soils from decade-long sampling in central Europe
CN113788788B (en) Fluorescent ionic liquid and synthesis method and application thereof
Sari et al. Assessing a mercury affected area from small-scale gold mining in Poboya, Central Sulawesi, Indonesia
Niesiobędzka Mobility indexes of Cu, Pb, and Zn in soil ecosystems with various levels of metal contamination (in Poland)
Thomas The Impact of Illegal Artisanal Gold Mining on the Peruvian Amazon: Benefits of Taking a Direct Mercury Analyzer into the Rain Forest to Monitor Mercury Contamination
Razak et al. Surfactants in atmospheric aerosols and rainwater around lake ecosystem
Vasile et al. An experimental design for the optimization of the extraction methods of metallic mobile fractions from environmental solid samples
Liu et al. Dopant for detection of methamphetamine in the presence of nicotine with ion mobility spectrometry
Muhammad et al. Determination of mercury (II) in water samples by fluorescence using a dansyl chloride immobilized glass slide
Muhammad et al. Identification of most tolerant lichen species to vehicular traffic’s pollutants: a case study at Batu Pahat
Meysurova et al. Identification of the acidic air pollution by IR spectroscopic study of epiphytic lichens
Ma et al. Insight into the interaction between heavy metals and water-soluble organic compounds in PM2. 5 affected by heavy haze using ultraviolet–visible and fluorescence spectra combined with two-dimensional correlation spectroscopy
Radulescu et al. Characterization of airborne particulate matter to assess the impact on degradation of cultural heritage: The Tropaeum Traiani Monument
Khairuddin et al. Identification of most tolerant lichen species to vehicular traffic’s pollutants at Batu Pahat area
Magnaye et al. Synthesis of hybrid carbon quantum dots from Tamarindus indica and Mangifera indica leaves for the detection of mercury (Hg2+) ion in purified water and simulated seawater.
Bertone et al. Fingerprinting CBRNE materials using surface-enhanced Raman scattering

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140618