Единая информационная служба
+7 (8182) 21-61-00

Николай Ульяновский: о новом президентском гранте и новых методах определения и нейтрализации продуктов распада ракетного топлива

22.01.2020 12:33:00
news
Николай Ульяновский: о новом президентском гранте и новых методах определения и нейтрализации продуктов распада ракетного топлива

Молодой исследователь из САФУ,  старший научный сотрудник ЦКП НО «Арктика» Николай Ульяновский во второй раз получил грант Президента РФ на исследования в области аналитической химии ракетного топлива и продуктов его трансформации в объектах окружающей среды. 

— Николай, расскажите, как вам удалось получить грант во второй раз? Чем актуальна ваша работа? 

— Гранты президента даются молодым ученым — кандидатам наук на исследования, тематика которых обычно совпадает с тематикой защищенной диссертационной работы. В 2015 году в МГУ им. М. В. Ломоносова я успешно защитил диссертацию по разработке новых способов и подходов к определению высокотоксичного ракетного топлива и продуктов его трансформации в различных объектах окружающей среды с использованием современных методов хроматографии и масс-спектрометрии. Как вы знаете, на территории Архангельской области расположен один из самых загруженных космодромов мира — Плесецк, со стартовых площадок которого запущено порядка двух тысяч ракет-носителей. По трассе полета ракет в нашем регионе расположено несколько районов падения, куда попадают отработанные ступени ракеты, содержащие токсичное топливо.

Эта тематика для нас актуальна, потому что, как показывают наши исследования, при попадании в объекты окружающей среды ракетное топливо, имеющее первый класс опасности, может сохраняться десятилетиями за счет прочного связывания с органическим веществом характерных для Европейского Севера торфяных почв и низкой скорости процессов окисления при недостатке кислорода и в условиях субарктического климата.  Таким образом, проблема загрязнения также сохраняется на долгое время. Какие процессы протекают в почвах мест падения и в самих воронках, образовавшихся от падения остатков ракет, как происходит миграция продуктов распада топлива — это довольно важные вопросы, которые необходимо исследовать. Тем более, неподалеку от мест падения ракет может вестись хозяйственная деятельность. И мы должны понимать, как это будет влиять на состояние экосистем и здоровье населения. 

— Как давно вы занимаетесь этой тематикой?

— Я занимаюсь ей уже порядка десяти лет. С каждым годом мы открываем новые знания о поведении потенциально опасных соединений в объектах окружающей среды, опубликовав уже более двадцати научных статей по данной тематике. Если раньше считалось, что ракетное топливо (1,1-диметилгидразин) попадает в природные объекты и превращается в пару-тройку продуктов трансформации, то наши последние исследования, опубликованные в престижном международном журнале Chemosphere (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519307957) показывают, что круг продуктов распада может насчитывать сотни, а то и тысячи компонентов. Это формирует совершенно новый взгляд как на разработку подходов к аналитическому контролю загрязнения, так и разработке методов ликвидации последствий попадания ракетного топлива в природные воды и почвы. 

— Как предотвращать последствия попадания 1,1-диметилгидразина в объекты окружающей среды? 

— Для предотвращения последствий загрязнения в первую очередь необходимо наладить аналитический контроль ракетного топлива и продуктов его трансформации в водах, почвах и воздушной среде. Мы в ЦКП НО «Арктика» разрабатываем различные способы определения как самих гидразинов, так и продуктов их химических превращений и стараемся максимально расширять круг контролируемых соединений. Пытаемся выяснять, как связываются и мигрируют токсичные соединения в почвах мест падения, какие трансформации они претерпевают. До этого у меня уже был грант президента, полученный на 2018–2019 годы. Новый грантовый проект — это его продолжение. Он заключается в том, что мы будет дальше совершенствовать методологию контроля многочисленных опасных и сверхтоксичных продуктов трансформации 1,1-диметилгидразина.

— Как вы хотите усовершенствовать определение продуктов распада 1,1-диметилгидразина?

— Если раньше, с целью последующего анализа мы больше обращали внимание на разработку эффективных способов экстракционного извлечения продуктов трансформации с использованием тех или иных растворителей, то сейчас мы больше пытаемся сконцентрироваться на прямых методах извлечения — например, на термодесорбции. Если это почвы, то мы просто нагреваем их до относительно высоких температур и содержащиеся компоненты ракетного топлива, а также продукты их трансформации испаряются из почвы, далее концентрируются в криоловушке, после чего мы проводим их анализ. Это позволяет значительно упростить и минимизировать подготовку, добиться большей чувствительности анализа, расширить круг соединений, которые можно определять. До этого в научной литературе еще не было описано использование термодесорбционных методов для сопровождения ракетно-космической деятельности. И вопросов тут пока больше, чем ответов. Это в определенной степени вызов, который мы приняли и планируем довести работу до конца. Мы хотим адаптировать такие методы также для воздуха и для водных объектов, используя предварительное концентрирование определяемых соединений на различных сорбентах. Это может быть воздух на стартовых площадках, в местах хранения и транспортировки, разгрузки топлива.

— Возможно ли нейтрализовать опасные компоненты ракетного топлива?

— Если раньше на космодроме Байконур использовались реагентные обработки загрязненных почв перманганатом калия, пероксидом водорода с катализаторами, то мы предложили необычную технологию окисления токсичных продуктов в сверхкритической воде при высоких температурах порядка 600 градусов по Цельсию и давлении порядка 300-400 атмосфер. Сверхкритическая вода — нечто среднее между газом и жидкостью, это флюид, имеющий свойство обоих агрегатных состояний. В таком состоянии вода сама является окислителем и способствует практически полному уничтожению различных органических соединений за счет очень жестких условий.  В настоящее время по результатам таких исследований мы подали заявку на получение патента на изобретение способа детоксикации загрязненных ракетным топливом сточных вод. 

— Какие задачи в вашем исследовании необходимо решить в ближайшее время? 

— Мы хотим развивать наиболее сложные с точки зрения аналитической химии методы нецелевого поиска и идентификации тех сотен токсичных соединений — продуктов трансформации ракетного топлива, о которых мы говорили. Это требует применения не просто продвинутых инструментальных методов анализа, а самых передовых, которые стали активно развиваться в мире только в последнее время. Речь идет о масс-спектрометрии высокого и сверхвысокого разрешения, а также ее сочетании с двумерным хроматографическим разделением.  К счастью, имеющаяся в ЦКП уникальная приборная база позволяет это делать на самом высоком уровне. В плане технологий ликвидации токсичного топлива, собираемся поэкспериментировать с различными видами почв, изучить влияние температуры и давления на степень конверсии загрязнителей. Их полное превращение в простейшие нетоксичные продукты — углекислый газ, азот и воду — это наша основная задача. 

Возврат к списку