Научная статья на тему 'Методы и технические средства индикации токсичных химикатов - современное состояние и перспективы развития'

Методы и технические средства индикации токсичных химикатов - современное состояние и перспективы развития Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
1187
765
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Боева С. Е., Кислов И. И., Зайцев А. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Методы и технические средства индикации токсичных химикатов - современное состояние и перспективы развития»

использовании данной системы в тушении резинотехнических изделий. Следующий этап развития данного направления - установка пеногенерирующей системы на автоцистерну и замена импортных комплектующих на отечественные, однако необходимо отметить, что стоимость отечественного образца уже в несколько раз меньше стоимости зарубежного.

Список использованной литературы

1. DIRECTORY [Electronic resource] - Mode of access: http://www.belisa. org.by/pdf/2014/Catalog Innovations_in_electric_and_electronic_industries - Date of access: 11.09.2015.

2. Ященко Т.А. Современное техническое оборудование / Т.А. Ященко // Служба спасения - 2015. - № 4. - С. 18-21.

3. News [Electronic resource] - Mode of access: http://news.tut.by/society/ 376435.html - Date of access: 11.09.2015.

4. MCHS [Electronic resource] - Mode of access: http://mchs.gov.by/rus/ main/ministry/regional management/str_minsk/news_minsk - Date of access: 11.09.2015.

МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНДИКАЦИИ

ТОКСИЧНЫХ ХИМИКАТОВ - СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

С.Е. Боева, старший преподаватель, к.х.н.,

И.И. Кислов, курсант, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж

А.Н. Зайцев, доцент, к.п.н., доцент, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Химическое оружие впервые было применено в ходе Первой мировой войны. С тех пор оно неоднократно использовалось в ходе локальных и международных конфликтов. Известно, что отравляющие вещества применялись в 20 из 70 наиболее интенсивных военных конфликтов современности. К международной Конвенции о запрещении разработки, накопления, производства и применения химического оружия (ХО) и о его уничтожении [1], вступившей в силу 29 апреля 1997 года, присоединились 167 стран. Согласно положениям Конвенции, страны, подписавшие данное соглашение, обязаны уничтожить все запасы ХО, хранящиеся на складах.

Однако и в настоящее время сохраняется опасность применения этого вида оружия массового поражения или его отдельных компонентов в условиях военных конфликтов и террористических актов. Доказательством реальности

существующих угроз может служить применение иприта в Ирано-Иракской войне, использование отравляющих веществ (ОВ) нервно-паралитического действия в Ираке против курдского населения [2], химические атаки в ходе террористических актов в Японии, применение в 2013 году ХО в Сирийской арабской республике.

В Приложениях Конвенции приведены списки токсичных веществ, для которых должны существовать надежные методы обнаружения и идентификации. Эти списки включают тысячи химических соединений, большую часть из которых составляют органические вещества с разными физико-химическими свойствами: кислоты, основания, летучие и нелетучие соединения, с группами, содержащими гетероатомы фосфора, серы, фтора и/или хлора.

Разработка и совершенствование аналитических методов обнаружения, идентификации и количественного определения токсичных химикатов (ТХ) и продуктов деструкции в объектах окружающей среды и биологических средах, а также технических средств индикации на их основе является чрезвычайно важной и актуальной задачей.

От оперативности решения задач обнаружения и идентификации ТХ, примененных в качестве химического поражающего агента, зависит своевременность и обоснованность принятия решений по ликвидации последствий применения ХО. Кроме того, надежные методы выявления факта воздействия ТХ необходимы при проведении медицинских и судебно-медицинских мероприятий при возможном применении ХО или его отдельных компонентов в военных и террористических целях, а также при аварийных ситуациях на предприятиях по хранению и уничтожению ОВ и других высокотоксичных соединений.

К актуальным направлениям развития методов индикации относят как создание методик высокочувствительного и селективного определения ТХ с низкими пределами обнаружения, так и способов экспрессного получения информации в режиме реального времени (секунды и десятки секунд) для последующего принятия неотложных решений.

Характеристика современных методов обнаружения ТХ нервно-паралитического действия, реализованных в автоматических полевых сигнализаторах, приведена в таблице [2].

Среди множества биохимических реакций для обнаружения ТХ практически применяется лишь реакция ингибирования фосфорорганическими отравляющими веществами природных ферментов класса холинэстераз с регистрацией аналитического сигнала колориметрическими, люминесцентными и электрохимическими детекторами. Основным достоинством биохимического метода является высокий уровень чувствительности, недостатком - малое быстродействие [3].

В настоящее время проводятся исследования по созданию биохимического дозиметра на основе комплекса холинэстеразы с квантовой меткой-флуорогеном - бромидом этидия, предназначенного для

детектирования в воздухе фосфорорганических отравляющих веществ нервно-паралитического действия. Регистрация аналитического сигнала биодозиметра основана на образовании флуоресцирующего комплекса бромида этидия с рядом холинэстераз, полосы флуоресценции которого находятся в более коротковолновой области спектра относительно полос флуоресценции бромида этидия [4].

Таблица

Характеристика методов обнаружения ТХ [2]

Метод Предел обнаружения, мг/м3 Время срабатывания, с Специфичность Первый серийный образец

Биохимический 10-3-10-4 90-240 Групповая ГСП-11 (СССР)

Ионизационный 10-1-10-2 2-30 Ограниченная ПРХР (СССР)

Спектрометрия подвижности ионов 10-1-10-2 5-120 Групповая САМ (Великобритания)

Пламенно-фотометрический 10-2-10-3 2-5 Ограниченная АР2С (Франция)

Электрохимический 10-10-1 100-120 Групповая М43 (США)

Хромато-масс-спектрометрический (мобильный вариант) 10-1-10-2 5-200 Высокая ММ-1 (Германия)

Дистанционный спектрометрический Активный пассивный 10-1 (до 10 км) 1,5 (до 5 км) 10 60 Групповая Тоже КДХР-1Н (СССР) М21 (США)

Для дистанционного обнаружения и идентификации ТХ в воздушных средах разработаны специальные приборы, применение которых возможно в стационарном и мобильном вариантах. При этом обработка поступающих аналитических сигналов осуществляется в режиме реального времени. Дистанционные средства идентификации базируются на принципах активной и пассивной локации. В зависимости от метода и средств дистанционного анализа возможно определение средних концентраций токсичных веществ на трассе зондирования и получение полной картины распределения облака ТХ в пространстве и времени с применением специальных приборов - лидаров. Для дистанционной идентификации паров и аэрозолей ОВ и других физиологически активных веществ разработаны лидары, основанные на методах активной (аэрозольный, люминесцентный, релеевский лидары и т.д.) и пассивной (корреляционный, ИК-, Фурье спектрометры-радиометры) локации [5]. Достоинства средств дистанционного обнаружения перед «локальными» очевидны. К недостаткам относят сложность, дороговизну и влияние метеорологических условий на результаты измерений.

В результате многочисленных исследований методов дистанционного анализа, проводимых в России и за рубежом, сформирован банк спектральных

данных ТХ и разработаны способы их специфичной индикации и количественного анализа. К настоящему времени в ряде стран имеются как прототипы, так и находящиеся на оснащении армии образцы дистанционных средств [2]. Применение дистанционных методов анализа позволяет значительно повысить эффективность химической разведки на больших территориях, обеспечивая ее высокую оперативность и достоверность.

Дистанционный мониторинг всего многообразия физиологически активных веществ в любых агрегатных состояниях, в том числе ТХ, может быть осуществлен только с применением гибридных лидарных систем, основанных на комплексном применении методов активной и пассивной локации и использующие одновременно несколько эффектов взаимодействия электромагнитного излучения с веществом [5].

Согласно требованиям к средствам контроля, разработанным Техническим секретариатом Международной Организации по запрещению химического оружия (г. Гаага), для этой цели предусматривается применение наиболее надежных и чувствительных универсальных методов анализа, таких как хроматография, электрофорез, масс-спектрометрия, ИК- и ЯМР-спектроскопия в различных модификациях [2]. Наиболее перспективными для применения в мобильно-диагностических лабораториях являются хромато-масс-спектрометрические методы, реализованные в мобильных устройствах.

Газовая хроматография (ГХ) - один из наиболее чувствительных и эффективных методов, пригодных в т.ч. для решения проблем экспрессного и мобильного анализа. К преимуществам современных газовых хроматографов относят малый вес, низкое энергопотребление, простоту в обращении, быстродействие, высокую чувствительность, возможность дистанционного отбора проб и создания мобильной энергонезависимой лаборатории [3]. Например, метод ГХ с фотоионизационным детектированием позволяет с высокой чувствительностью определять S- и Р-содержащие соединения, аммиак, арсин, сероводород, фосфин и др. Метод ГХ с пламенно-ионизационным детектированием широко применяется для количественного анализа серо-, мышьякосодержащих отравляющих веществ и продуктов их деструкции. Разработан газохроматографический метод идентификации фосфорорганических отравляющих веществ на примере алкиловых эфиров метилфторфосфоновой кислоты и диалкиловых эфиров метилфосфоновой кислоты в условиях линейного программирования температуры на капиллярных колонках с неполярной и слабополярной неподвижной жидкой фазой [6]. Газохроматографические методы идентификации ТХ развиваются в направлении комбинированного применения разнообразных детекторов и капиллярных колонок различной полярности. К настоящему времени большинство применений ГХ для этих целей связывается с использованием масс-селективных детекторов [2].

Жидкостная хроматография (ЖХ) применяется для анализа веществ, не обладающих достаточной летучестью, неустойчивых при высоких температурах и разлагающихся при переведении в газообразное соединение.

С целью индикации ТХ описано применение электрохимического, фотометрического и кондуктометрического детекторов для ЖХ. Известны примеры использования в составе жидкостных хроматографов газохроматографических детекторов, селективных к Р- и S- содержащим токсикантам.

В присутствии в воздухе сложной композиции летучих токсичных веществ неизвестного состава необходимо проводить их идентификацию. Достоверный качественный анализ микропримесей летучих химических соединений неизвестного состава в сложных композициях загрязнителей в полной мере может быть проведен методом, сочетающим ГХ и масс-спектральный анализ пробы. Составлены обширные базы данных газохроматографических индексов удерживания и масс-спектров отравляющих и токсичных веществ, ядов, применяемые при качественном анализе состава пробы [2]. Современные бортовые хромато-масс-спектрометры (ХМСБ) обеспечивают индикацию ТХ в воздушных, твердых и жидких пробах объектов окружающей среды, а также выдачу исходных данных, необходимых для расшифровки структуры и установления типа анализируемого соединения. К основным тенденциям дальнейшего развития данного метода следует отнести все более широкое применение тандем-масс-спектрометрии с электрораспылением, термораспылением и ионизацией при атмосферном давлении, которые позволяют получить более представительные масс-спектры и тем самым повысить достоверность идентификации, а также дальнейшую разработку и совершенствование мобильных хромато-масс-спектрометров, пригодных для применения в полевых условиях.

Особую актуальность в последние годы приобретают методы определения ТХ в биологических средах. Практическая значимость этих методов заключается в получении информации спустя длительное время с момента интоксикации организма, что позволяет доказать факты интоксикации и ее степень при применении компонентов ХО в локальных военных конфликтах и при террористических актах. Актуальность проблемы индикации ТХ в объектах окружающей среды и ее активное развитие, а также наличие множества вопросов, требующих своего решения, позволяют ожидать в ближайшем будущем применения и других более совершенных методов и средств индикации.

Список использованной литературы

1. Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении. ООН, Женева, 1993. -170 с.

2. Рыбальченко И.В. Идентификация токсичных химикатов / И.В. Рыбальченко // Журн. Рос. хим. общества им. Д.И. Менделеева. 2002. - Т. 46. -№ 2. - С. 64-70.

3. Боева С.Е. Химия. Современные аналитические методы идентификации отравляющих и аварийно химически опасных веществ / С.Е. Боева, В.Г. Дрига, А.Н. Кочетков // Воронеж: ВАИУ, 2010. - 110 с.

4. Андреев О.И. Биохимический дозиметр токсичных соединений нервно-паралитического действия / О.И. Андреев, Э.Т. Гайнуллина, В.Н. Фатеенков // Реф. докл. ХХХ воен.-науч. конф. «Обеспечение безопасности войск и населения Российской Федерации». М.: 2014. - С. 54.

5. Козинцев В.И. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды / В.И. Козинцев, В.М. Орлов, М.Л. Белков и др. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 527 с.

6. Жохов А.К. Оценка хроматографических параметров удерживания фосфорорганических соединений / А.К. Жохов, А.Ю. Лоскутов, П.В. Фоменко, Е.Б. Белоусов // Реф. докл. ХХХ воен.-науч. конф. «Обеспечение безопасности войск и населения Российской Федерации». М.: 2014. - С. 30.

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ ПРЕЗЕНТАЦИЙ

В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС

К.А. Божко, курсант, С.Г. Короткевич, преподаватель, м.т.н., Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь, г. Гомель

В настоящее время довольно трудно представить себе сферу деятельности, в которой бы не использовался компьютер. Его использование дает большие преимущества в современной жизни. На сегодняшний день компьютерные технологии применяются повсюду, они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учёт семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса, но это только малая часть их возможностей. Большую роль компьютерные технологии играют для получения современного образования.

Для оптимизации учебного процесса используют презентации. Одним из самых популярных программных средств для создания презентаций, используемых для сопровождения различных докладов, лекций, защиты рефератов и т.д. является программа компании Microsoft - PowerPoint.

Презентация - документ или комплект документов, предназначенный для представления чего-либо (организации, проекта, продукта) [1]. Цель презентации - донести до аудитории полноценную информацию об объекте презентации в удобной форме. Презентация может представлять собой сочетание текста, гипертекстовых ссылок, компьютерной анимации, графики, видео, музыки и звукового ряда (но не обязательно всё вместе), которые организованы в единую среду. Кроме того, презентация имеет сюжет, сценарий и структуру, организованную для удобного восприятия информации. Отличительной особенностью презентации является её интерактивность, то

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.