CC BY
155
2. Национальный атлас России URL: http://xn--80aaaa1bhnclcci1cl5c4ep.xn--p1ai/ (дата обращения 06.09.2015).
3. Котляровский В.А., Забегаев А.В., и др. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Т. 1. Учеб. пособие. М.: Изд-во АСВ, 1998. - 378 с.
4. Государственные доклады о состоянии защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 1997-2014 гг. ВНИИ ГО ЧС 1998-2015.
5. Блохин А.А., Ляшенко С.М. О необходимости повышения качества обучения населения навыкам оказания доврачебной помощи / Международный студенческий научный вестник. 2015. - № 3-3. - С. 317.
6. Департамент транспорта Москвы подвел итоги аварии в энергосистеме URL: http://regnum.ru/news/460696.html (дата обращения 06.10.2015).
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕСТ-МЕТОДОВ АНАЛИЗА ТОКСИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ОБЪЕКТАХ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
С.Е. Боева, старший преподаватель, к.х.н.,
И.И. Кислов, курсант, И.О. Попов, курсант, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж
В настоящее время к актуальным направлениям развития методов индикации токсичных химических веществ (ТХВ) относят как создание методик высокочувствительного и селективного определения с низкими пределами обнаружения, так и способов экспрессного получения информации в режиме реального времени (секунды и десятки секунд) для последующего принятия неотложных решений. Для установления факта наличия (отсутствия) и содержания ТХВ в объектах окружающей среды вне лаборатории (в полевых условиях) особое значение имеют тест - методы анализа.
К достоинствам анализа «на месте» (on site) относят высокую экспрессность (экономится время и средства на доставку проб в стационарную лабораторию и анализ), простоту исполнения (снижаются требования к квалификации исполнителя, поскольку применяются более простые средства анализа), относительную дешевизну определения [1]. Анализ осуществляется в режиме реального времени, что позволяет без промедления начать действия по ликвидации последствий заражения (аварий, диверсий, терактов) объектов окружающей среды высокотоксичными веществами, не дожидаясь проведения лабораторных исследований. Еще одно преимущество вне лабораторного анализа состоит в том, что часто анализ в стационарной лаборатории вообще невыполним или не имеет смысла, так как изменяются формы существования компонентов.
Таким образом, анализ «на месте» - перспективное, быстро развивающееся направление современной аналитической химии.
К основным требованиям, предъявляемым к химическим и биохимическим реакциям, применяемым в тест-методах ТХВ, относят: достаточно высокую чувствительность, селективность по отношению к определяемым компонентам или их сумме, высокую контрастность и скорость цветового перехода в присутствии определяемого компонента (для цветных реакций), устойчивость реагентов при хранении в той форме, в которой они находятся в тест-методах, достаточную устойчивость аналитического эффекта (окраски, люминесценции) во времени [2]. Для создания тест-методов применяются химические реакции почти всех основных типов: кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексообразования. Большинство тест-методов служат измерительным средством однократного применения.
В настоящее время системы средств химической разведки в армиях различных государств построены на сочетании трех основных типов средств: простейших, автоматических газосигнализаторов и войсковых химических лабораторий. Для оперативного обнаружения и идентификации типа боевых отравляющих веществ, в частности при решении задач химической разведки и контроля, наиболее удобны простые, портативные аналитические средства и соответствующие экспрессные методики для обнаружения и определения веществ без существенной пробоподготовки (иногда без отбора проб), без использования сложных стационарных приборов, лабораторного оборудования, без сложной обработки результатов. Необходимо отметить, что технические средства индикации, применяемые для решения задач химической разведки должны характеризоваться чувствительностью на уровне пх10-6 мг/л для фосфорорганических токсичных химикатов, от пх10-4 до пх10-3 мг/л для остальных ТХВ, быстродействием несколько секунд (определяющее требование при установлении начала химического нападения) и специфичностью, обеспечивающей надежное обнаружение определяемого вещества в присутствии тысячекратного избытка сопутствующих примесей [3]. В настоящее время к таким средствам для тест-методов анализа относятся индикаторные трубки (ИТ) (ВПХР, ППХР), индикаторные плоские элементы (войсковой индивидуальный комплект химического контроля, ВИКХК), индикаторные билеты (индикаторный билет для определения степени зараженности воды и водных экстрактов, ИБ-15), аэрозольные упаковки (АУ) для экспресс анализа зараженных поверхностей, пленки и сенсоры, кроме того применяются переносные газоанализаторы.
Общевойсковые ИТ позволяют обнаруживать отравляющие вещества в зараженном воздухе, дыму, на местности, вооружении и военной технике, в пробах почвы, сыпучих материалов, на других предметах путем прокачивания анализируемого воздуха через трубку вручную (насосами войскового прибора химической разведки - ВПХР или входящими в комплект лабораторий) или автоматически (полуавтоматический прибор химической разведки - ППХР, полуавтоматический газоопределитель - ПГО-11).
К достоинствам анализа с применением ИТ относят быстроту проведения и
получения результатов непосредственно в месте отбора пробы, простоту метода и аппаратуры, малую массу, компактность и низкую стоимость, достаточную чувствительность и удовлетворительные точностные характеристики, а также отсутствие необходимости регулировки и настройки аппаратуры перед выполнением анализа, возможность исключения источников электрической и тепловой энергии. К недостаткам относят влияние на длину окрашенной зоны внутреннего диаметра стеклянной трубки, скорости прокачивания воздуха, колебаний во влажности и температуре, качества градуировки, соблюдения сроков и условий хранения, исправности воздухозаборного устройства, а также нечеткость границы окрашенной зоны вследствие размывания, ограниченный срок годности [1].
Основная трудность при создании таких тест-устройств заключается в подборе специфических хромогенных (цветообразующих) реагентов. Для определения фосгена, например, в качестве реагентов применяют смесь н-диметиламинобензальдегида и диэтиламина. Среди множества биохимических реакций для обнаружения ТХВ, практически применяется и реализована в ИТ и биодозиметрах, лишь реакция ингибирования фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) природных ферментов класса холинэстераз с регистрацией аналитического сигнала колориметрическими, люминесцентными и электрохимическими детекторами. Основным достоинством биохимического метода является высокий уровень чувствительности.
В настоящее время проводятся исследования по созданию биохимического дозиметра на основе комплекса холинэстеразы с квантовой меткой-флуорогеном -бромидом этидия, предназначенного для детектирования в воздухе ФОВ 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].
В последние десятилетия актуальным и перспективным является применение химических сенсоров, а также их систем как чувствительных элементов систем внелабораторной диагностики, контроля и регулирования. Началом истории химических сенсоров считают конец XIX - начало XX века. Типичная конструкция сенсора включала чувствительный элемент и преобразователь. Химический сенсор - устройство, избирательно реагирующее на конкретный объект и преобразующее эффект химической реакции в регистрируемый физический сигнал.
К настоящему времени разработаны различные типы сенсоров - по массе, электрохимические, термические, потенциометрические, амперометрические, кондуктометрические, оптические и др. Наибольшую долю среди указанных типов (~50 %) занимают электрохимические сенсоры, за ними следуют оптические и массовые. Каждая группа сенсоров имеет свои достоинства и ограничения.
Сенсоры в отличие от индикаторных трубок могут быть обратимыми и
необратимыми. Сенсор обратим, если чувствительный слой не разрушается при взаимодействии с определяемым веществом. Если часть реагента потребляется в ходе определения, сенсор работает необратимо. Сенсоры просты в применении, относительно недороги, характеризуются хорошей воспроизводимостью результатов, экспрессностью, низкими пределами обнаружения, компактностью, надежностью и простотой эксплуатации.
В настоящее время из огромного множества запатентованных химических и биосенсоров в войсковой индикации нашел применение сенсор на основе полупроводникового трансдьюсера, внешний вид которого представлен на рисунке.
Миниатюрность и относительно небольшие размеры сенсоров позволяет создавать их наборы в небольшом объеме. Так, на одном полупроводниковом кристалле можно разместить несколько чувствительных элементов или в небольшом объеме несколько самостоятельных сенсоров. Таким образом, появляется возможность создания «лаборатории на чипе», снабженной микропроцессором для обработки результатов анализа. Таким образом, для обнаружения различных ТХВ объединяют несколько сенсоров с процессором, который воспринимает отклик (аналитический сигнал) каждого сенсора и анализирует суммарный отклик с получением на выходе результата анализа многокомпонентной смеси [5].
Рис. Внешний вид и основные элементы полупроводникового трансдьюсера: 1 - газочувствительный слой, 2 - подложка ВК-96, 3 - контактная проволока,
4 - корпус КП-103М
На снабжение ВС РФ в настоящее время принят общевойсковой газосигнализатор ГСА-4, представляющий собой мультисенсор на основе полупроводникового трансдьюсера.
В современных условиях актуальными с научной и практической точки зрения являются исследования, направленные на разработку, создание и совершенствование, так называемых, полевых аналитических технологий, подразумевающих все более возрастающее применение тест-методов, различных типов сенсоров и их систем, а также других современных тест-устройств для решения задач раннего обнаружения и идентификации токсичных химических веществ в объектах окружающей среды.
Список использованной литературы
1. Золотов Ю.А. Химические тест-методы анализа / Ю.А. Золотов, В.М. Иванов, В.Г. Амелин. - М.: Едиториал УРСС, 2002. - 304 с.
2. Ревинская Е.В. Тест-методы в полевом анализе. Практикум / Е.В. Ревинская, А.Л. Лобачев, И.В. Лобачева. - Самара: Универс-групп, 2005. - 32 с.
3. Радиационная, химическая и биологическая защита. - Воронеж: ВУНЦ ВВС, 2013. - 152 с.
4. Андреев О.И. Биохимический дозиметр токсичных соединений нервно-паралитического действия / О.И. Андреев, Э.Т. Гайнуллина, В.Н. Фатеенков. -Реф. докл. ХХХ военно-науч. конф. «Обеспечение безопасности войск и населения Российской Федерации». М.: 2014. - С. 54.
5. 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.
К ВОПРОСУ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Е.Н. Борзенкова, аспирант, А.В. Калач, заместитель начальника института по научной работе,
д.х.н., профессор,
Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Развитие транспортной сферы и непосредственно ее состояние играют важную роль для государства в целом и для каждого гражданина в частности. Транспортная инфраструктура носит системный характер, помогает решать ряд социальных, экономических, внешнеполитических задач. Транспорт - не только отрасль, перемещающая грузы и людей, а, в первую очередь, межотраслевая система, преобразующая условия жизнедеятельности и хозяйствования [1]. МЧС России принимает участие в реализации мероприятий Федеральной целевой программы «Повышение безопасности дорожного движения», работа министерства направлена на усовершенствование различных технологий спасания пострадавших в ДТП, оказания им первой помощи, а также на развитие комплексной системы транспортной безопасности. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года была утверждена приказом от 22 ноября 2008 г. № 45. Данный документ выделяет следующие проблемные моменты, сложившиеся в области безопасности на транспорте в нашей стране:
- показатели безопасности транспортного процесса, в первую очередь дорожного движения, не соответствуют мировому уровню;
- показатель числа погибших в ДТП в расчете на 1000 автомобилей в 4 раза превышает аналогичный показатель в развитых странах;
- доля транспорта в загрязнении окружающей среды достигает 33 %, что
