Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2026 номер 3

Впервые проведен сравнительный анализ структурно-группового и молекулярного состава низкомолекулярных азотистых оснований (АО) в высокосернистом природном асфальтите и жидких продуктах его конверсии в сверхкритической воде (СКВ) при температуре 400  С и давлении 30 МПа без добавления и в присутствии добавок алюминия и цинка. На основании результатов хромато-масс-спектрометрического анализа выделенных экстрактов АО выявлены тенденции изменения структурно-группового и молекулярного состава различных типов АО при изменении условий СКВ-конверсии асфальтита. Обнаружено, что во всех исследованных экстрактах АО, выделенных из продуктов конверсии, присутствуют гомологические ряды ароматических азотсодержащих соединений оснόвного характера, включающих от двух до пяти ароматических колец. Добавки алюминия и цинка способствуют образованию в составе всех перечисленных типов соединений дополнительного количества незамещенных структур или структур, содержащих меньшее суммарное число атомов углерода в алкильных заместителях, а также пентациклических азабензопиренов, дибензоакридинов и трициклических фенилхинолинов. Изменение относительного содержания или появление перечисленных АО в продуктах СКВ-конверсии указывает на наличие таких азот- и азотсеросодержащих структурных фрагментов в смолисто-асфальтеновых компонентах природного асфальтита.

Диоксид серы (SO₂) является одним из основных загрязнителей атмосферы, выбрасываемых в результате переработки сульфидсодержащих руд и сжигания ископаемых видов топлива. Задача эффективной утилизации SO₂ важна как с точки зрения экологии, так и в рамках усовершенствования промышленных технологий. В настоящей работе проведены исследования автокаталитического воздействия сульфидных фаз, образующихся на поверхности стали X18H9T(10T), на процесс восстановления SO₂ с использованием газообразных восстановителей. С учетом литературных данных сделано заключение, что в процессе восстановления на поверхности стали формируются преимущественно сульфиды железа (пирротин (Fe_1-xS) и пирит (FeS₂)), а также в меньшей степени сульфиды никеля (NiS) и хрома (Cr₂S₃). Выявлено, что образующиеся под действием реакционной среды сульфидные фазы совместно обеспечивают высокую каталитическую активность и синергетический эффект в реакции восстановления SO₂. В присутствии железа, никеля и хрома происходит образование более активного восстановителя - сероводорода (H₂S), что в свою очередь усиливает синергетический эффект и активизирует каталитический процесс. Установлено, что добавление Cr и Ni (до 5 мас. % каждого элемента) в состав сульфидных фаз железа обеспечивает повышение каталитической активности. При этом такие модифицированные сульфиды не уступают по эффективности сульфидам, образующимся на поверхности стали X18H9T(10T), несмотря на более высокое содержание Cr (около 18 мас. %) и Ni (около 9 мас. %) в составе самой стали. Отличительная особенность процесса заключается в формировании катализатора непосредственно в ходе реакции восстановления, что обеспечивает постоянное возобновление его активности без необходимости дополнительной регенерации. Показаны перспективы использования металлических сплавов как носителей автогенерируемых катализаторов для утилизации диоксида серы.

В оз. Байкал и водохранилищах Ангарского каскада ГЭС обнаружены опасные для человека и животных паралитические токсины - нейротоксины (сакситоксины), продуцируемые цианобактериями. Концентрация паралитических токсинов составила 0.2-182.6 мкг/л, превышая предельно-допустимые концентрации, рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения. Высокая численность цианобактерии Dolichospermum lemmermannii зарегистрирована в оз. Байкал и водохранилищах региона, массовое развитие которой выражено локальным “цветением” в поверхностном слое водоемов. Из планктона оз. Байкал изолированы культуры цианобактерий, идентифицированные как D. lemmermannii. В пробах из исследуемых водоемов и в культивируемых штаммах обнаружены последовательности генов синтеза сакситоксина, которые характеризовались высоким сходством между собой и принадлежали одному виду - D. lemmermannii. Впервые сообщается о потенциальной способности D. lemmermannii синтезировать паралитические токсины моллюсков. В планктоне оз. Байкал и водохранилищах идентифицированы четыре варианта токсинов: содержащие карбамоильные группы сакситоксин и неосакситоксин, а также декарбамоильные производные гониатоксинов. Показано, что в древнем олиготрофном оз. Байкал и водохранилищах р. Ангары существует источник возникновения и распространения вредоносных “цветений”, обусловленный присутствием токсин-продуцирующих цианобактерий. При благоприятных гидрофизических и гидрохимических условиях и под воздействием климатических и антропогенных факторов частота и распространенность токсичных “цветений” в водоемах Байкальского региона, как и во всем мире, демонстрируют тенденцию к возрастанию. Это указывает на необходимость дальнейших исследований и принятия значительных усилий, направленных на мониторинг цианотоксинов и токсичных видов бактерий, а также на понимание механизмов возникновения и развития цианобактериальных “цветений”.

Описаны аналитические и методические проблемы, возникающие в процессе подготовки проб к определению содержания золота в горных породах, указаны возможные пути их решения. Определено, что точность результатов зависит от метода предварительного разложения, для выбора которого необходимо учитывать сложный состав исследуемого материала. На стандартных образцах горных пород различного минералогического состава проведена апробация методов разложения, а именно изучено влияние соотношения кислот в царской водке на эффективность извлечения золота. При этом особое внимание уделено атомно-абсорбционному анализу как перспективному методу определения концентрации золота. Обработка образцов обратной царской водкой (HСl/HNO₃ = 1 : 3) позволила достичь наиболее полного извлечения золота. Показано, что с увеличением относительной концентрации азотной кислоты и уменьшением - соляной извлечение золота повышается в среднем с 62 до 95 %.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии охарактеризованы особенности состава углеродных и гетероатомных функциональных групп на поверхности углей ряда углефикациии, распределение кислорода и азота между поверхностью и объемом. Установлено, что в бурых углях кислород почти в равной степени представлен на поверхности и в объеме. Поверхность каменных углей обогащена кислородсодержащими группами, в коксующихся углях их поверхностная концентрация значительно превышает объемную. Углерод на поверхности находится в основном в составе поликонденсированных ароматических (графитоподобных) структур. Их доля и степень однородности увеличиваются по мере углефикации. Окисленные формы углерода на поверхности присутствуют преимущественно в виде фенольных и простых эфирных групп. Гетероатомные азотсодержащие группы представлены ароматическими, преимущественно пятичленными пиррольными, в меньшей степени шестичленными пиридиновыми структурами. Показано, что по мере углефикации пятичленные циклы в углях преобразуются в шестичленные.

Проведены исследования платиносодержащих катализаторов изомеризации н-бутана на основе сульфатированных оксидов циркония и алюминия, отличающихся условиями синтеза. Показано, что способ смешения исходных реагентов, температура и pH осаждения предшественников влияют на текстурные характеристики носителей. При осаждении в щелочной среде при температуре 15 °С и контроле кислотности (pH 10-12) образуется мелкокристаллический диоксид циркония с развитой удельной поверхностью и преобладанием мезопористой структуры. Установлено, что независимо от условий синтеза введение 9.0 мас. % сульфатных групп подавляет кристаллизацию моноклинной формы и обеспечивает образование тетрагональной модификации кристаллического ZrO₂ после прокаливания гидроксидного предшественника при 710 °С. Установлено, что при реализации процесса изомеризации бутана в оптимальных условиях (H₂/н-бутан = 0.1, давление 1.5 МПа, температура 160-200 °C) можно достигнуть высокого выхода целевого продукта - изобутана (до 44 мас. %), а также избежать чрезмерного образования побочных продуктов.

Проведена количественная оценка и идентификация хлорорганических соединений, присутствующих в направляемой на переработку нефти, предложен эффективный способ их извлечения. Показано, что подача водно-щелочного раствора на смешение с перерабатываемой нефтью до электрообессоливающей установки при максимально допустимом значении температуры в электродегидраторах (135  °C) позволяет снизить содержание хлорорганических соединений с 6 до 1 м. д.

Изучена летучая часть молекулярного ресурса растений, относящихся к роду Dracocephalum (змееголовник) семейства Lamiaceae, произрастающих на территории Дагестана. Предметом исследования стал компонентный состав эфирного масла надземной части змееголовника многостебельного (D. multicaule), собранного в трех локациях Ахтынского района (Дагестан, Россия). Выход эфирного масла, полученного методом гидродистилляции из высушенного растительного сырья с помощью аппарата Гинсберга, составил от 0.7 до 1.2 % в пересчете на абсолютно сухое сырьe. Анализ методом газовой хроматографии совместно с масс-спектрометрией выявил наличие свыше 40 соединений, что составило до 99.4 % от общего количества масла. Из монотерпеновых соединений преобладали γ-терпинен, p-цимен, α -пинен, 1,8-цинеол; из сесквитерпеновой части - гермакрен D, спатуленол, алло-аромадендрен и α-гумулен. Установлено, что при идентичном компонентном составе исследованных образцов наблюдается значительная изменчивость концентраций отдельных соединений.

Выполнено сопоставление пространственно-временных изменений концентраций веществ преимущественно антропогенного происхождения, загрязняющих подземные воды нескольких крупных территорий Московской агломерации в водоносных горизонтах, расположенных на глубинах от 3 до 50 м. Обнаружено, что не все контролируемые показатели имеют тенденцию к устойчивому снижению с увеличением глубины, часто наблюдаемое изменение параметров незначительно, а, например, концентрация нефтепродуктов возрастает в несколько раз по мере перехода к все более удаленным от поверхности земли горизонтам. Это делает необоснованным представление о глубокозалегающей воде как стратегическом ресурсе города, обеспечивающем его устойчивое развитие. Для выяснения источников попадания примесей в глубокорасположенные горизонты были проанализированы причинно-следственные связи показателей химического состава подземных вод с помощью методов корреляционного и дисперсионного анализа. Для измерения сходства указанных рядов был использован алгоритм динамической трансформации временной шкалы (DTW), поскольку временные ряды данных для разных горизонтов испытывают сдвиги, изменяющиеся с течением времени с различным ритмом. Установлено существенное сходство временных рядов концентрации загрязняющих воду веществ в разных водоносных горизонтах. На этом основании сделан вывод о проницаемости слоев горных пород, разделяющих водоносные горизонты на рассмотренных территориях, что обеспечивает возможность вертикальной миграции загрязняющих веществ в более глубокозалегающие подземные воды. Обнаруженные в некоторых случаях сравнительно большие DTW-расстояния, означающие возможность дополнительного снижения качества воды из-за массопереноса примесей между соседними геологическими провинциями, не отменяют сделанного вывода. По результатам работы рекомендуется расширение программы гидрогеохимического мониторинга источников загрязнения районов г. Москвы в сочетании с формированием отсутствующего ныне достоверного профиля состава подземных вод, в том числе в сравнительно глубокорасположенных водоносных горизонтах.

Представлены результаты исследования процессов образования гидрата метана с использованием набухших гелевых частиц, синтезированных на основе сополимеров акриламида и акриловой кислоты с различной степенью сшивки. Изучено влияние химического состава гелевых частиц и их структурно-морфологических характеристик на кинетику гидратообразования и эффективность конверсии воды в гидрат метана. Экспериментальные исследования проводились в специализированных автоклавных установках при строго контролируемых термобарических условиях: начальное давление при 20  °С составляло 9.5 МПа с последующим понижением температуры до 1  °C для обеспечения термодинамических условий стабильности гидрата. Установлено, что гелевые частицы, содержащие преимущественно акриламидные фрагменты, проявляют низкую активность в инициировании гидратообразования и не способствуют формированию заметных количеств гидрата. В противоположность этому, частицы с пониженной степенью сшивки и повышенным содержанием функциональных групп акриловой кислоты демонстрируют интенсивное гидратообразование практически без индукционного периода. Количественный анализ продуктов гидратообразования при использовании образцов с высоким содержанием фрагментов акриловой кислоты показал высокую эффективность процесса конверсии воды в гидрат метана, достигнув показателя 42-67 %. Введение в смесь гелеобразователей кинетического промотора на основе касторового масла (COS-3MS) позволило дополнительно повысить степень превращения воды в гидрат с 42 до 58 %. Визуальные наблюдения выявили характерный механизм роста гидрата: процесс инициируется на поверхности гелевых частиц, после чего кристаллы распространяются в объем геля посредством диффузионного и капиллярного переноса водной фазы. Полученные результаты убедительно свидетельствуют о высокой перспективности практического применения гелевых систем для интенсификации процессов гидратообразования и создания инновационных технологий эффективного хранения и транспортировки природного газа в гидратной форме.

Исследована кинетика поликонденсации молочной кислоты в дисперсиях типа жидкость-газ. Дисперсии получали осаждением капель спрея раствора молочной кислоты или нанесением ансамбля миллиметровых капель из капилляра на стеклянную подложку. Средний диаметр капель для мелко- и крупнодисперсных образцов отличался более чем на порядок. Методом анионной хроматографии проанализирована динамика изменения количества молочной кислоты в смывах с подложек. Подтверждено, что при диспергировании полилактид образуется при комнатной температуре и атмосферном давлении без применения катализатора. Скорость реакции напрямую связана с диаметром капель дисперсии. Показано, что рост температуры от 20 до 40 °С приводит к увеличению конверсии молочной кислоты в 1.5 раза.

Исследовано влияние добавок глицерина и борной кислоты на реологические свойства водных растворов поливинилового спирта (ПВС) и картофельного крахмала, а также на упругие и теплофизические характеристики полученных из них криогелей. Показано, что все растворы полимеров проявляют свойства, характерные неньютоновским жидкостям. Добавление 0.5 мас. % борной кислоты увеличивало динамическую вязкость раствора ПВС в 1.5-2.3 раза, а раствора крахмала - в 0.8-1.1 раз; добавка 0.25 мас. % борной кислоты совместно с 10 мас. % глицерина в качестве пластификатора повысило вязкость растворов ПВС в 1.6-2.4, а раствора крахмала - в 0.9-1.3 раза. Добавка 20 мас. % пластификатора (глицерина) вызвала максимальный эффект и привела к повышению динамической вязкости раствора ПВС в 1.8-2.6 раза, а раствора крахмала - в 1.1-1.5 раза. Установлено, что при добавлении глицерина и борной кислоты в полимерный раствор (ПВС, крахмал или их смеси) модуль упругости криогелей увеличивается. Отмечено, что модуль упругости криогелей в первую очередь зависит от доли каждого полимера в смеси, а затем - от концентрации глицерина, повышаясь в присутствии последнего в 2.6-12 раз. При деструкции в воде составы на основе крахмала теряли 45-70 % массы за 20 сут. Для смешанных составов двух полимеров потеря массы за 30 сут варьировала в пределах 40-65 %. Присутствие глицерина замедляло деструкцию образцов с высоким содержанием ПВС (потери массы 24-28 %) и стимулировало разложение криогелей с высоким содержанием крахмала (потери массы до 83-87 %). Микроструктурные исследования пленок на основе ПВС и крахмала с глицерином до и после биодеструкции показали колонизирование поверхностей клетками микроорганизмов, появление неровностей, трещин и каверн.

Представлены данные по содержанию фенольных соединений, фотосинтетических пигментов, пектиновых веществ и тритерпеноидных сапонинов в листьях Chlorophytum сomosum Thunb. Jacques, дана оценка антиоксидантной и противовирусной активности экстрактов этого растения. В листьях растения обнаружено высокое содержание хлорофиллов a и b (434.67 и 245.11 мг/100 г соответственно), танинов (82.34 мг/г), катехинов (0.73 мг/г), гидроксикоричных кислот (36.67 мг/г), сапонинов (64.53 мг/г), каротиноидов (75.70 мг/100 г) и пектиновых веществ. Общее содержание фенольных соединений и флавонолов оценивалось как незначительное. Водно-этанольные экстракты листьев проявили эффективную антирадикальную активность в реакции со стабильным свободным радикалом 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом. Противовирусная активность водного экстракта отмечена в отношении вируса гриппа птиц - A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1).

Разработан синтетический подход к модификации структуры биологически активного фуранолабданоида метилового эфира фломизоиковой кислоты введением 1,3,4-оксадиазолилкарбонильного фрагмента в положение 16 углеродного остова. Ключевыми стадиями синтеза являются получение дитерпеноидных (2-(2-(арилоил/гетарилоил)гидразинил)-2-оксоацетил)фуранов и их последующая реакция гетероциклизации, протекающая при действии дегидратирующих реагентов. Оценены цитотоксические свойства полученных соединений методом МТТ-теста на трех линиях опухолевых клеток человека. Показано, что введение по фурановому циклу исходного лабданоида фрагмента (5-(пиридин-4-ил)-1,3,4-оксадиазол-1-ил)метанона значительно увеличивает цитотоксическое действие.