«Влияние гуминовых веществ на фотодеградацию трициклических антидепрессантов»
И.П. Поздняков, Е.Д. Мордвинова, Ю.Е. Тютерева, В.А. Саломатова, В.П. Гривин (ИХКГ СО РАН)
О.А. Снытникова, В.В. Яньшоле (МТЦ СО РАН)
М.В. Пархоц (Институт физики имени Б.И. Степанова НАН Беларуси, г. Минск)
Y. Chen, J. Liang, L. Liu, X. Lu, J. Deng, Y. Fang, D. Wan, F. Luo (Хуачжунский университет науки и технологии, г. Ухань, Китай)
1. Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность
Загрязнение водных систем в результате деятельности человека является одной из самых актуальных глобальных проблем на сегодняшний день, что стимулирует исследования, направленные на изучение трансформации загрязнителей в окружающей среде и разработку новых, эффективных методов водочистки. Одним из способов удаления токсичных и биоустойчивых загрязнителей является их фотохимическая деградация под действием УФ и видимого излучения. Особое внимание уделяется поиску дешевых и экологически безопасных фотокатализаторов, в основе которых могут быть природные гуминовые и фульвокислоты (далее гуминовые вещества, ГВ). Практическое применение фотохимических методов водоочистки требует определения эффективности и механизмов деградации целевых соединений в присутствии предлагаемых фотокатализаторов. К сожалению, такая информация довольно редко присутствует в стандартных работах по экологической химии, которые в основном ограничиваются качественной демонстрацией эффекта и/или сравнением относительной эффективности фотодеградации целевых соединений в различных экспериментальных условиях.
2. Конкретная решаемая в работе задача и ее значение
Данный цикл работ посвящен решению двух задач:
- Изучению взаимодействия ГВ с рядом трициклических антидепрессантов (далее, ТА) методами оптической спектроскопии и люминесценции.
- Определению механизма влияния ФК и ГК на фотодеградацию ТА.
Основное внимание было уделено определению механизма фотодеградации ТА в присутствии ГВ, включающее идентификацию основных интермедиатов и конечных фотопродуктов.
3. Используемый подход, его новизна и оригинальность
Достоинством цикла работ является сочетание времяразрешенных фотохимических методов (наносекундный лазерный импульсный фотолиза, времяразрешенная люминесценция), которые дают возможность регистрировать короткоживущие промежуточные частицы, определять квантовый выход и кинетику быстрых процессов с их участием с аналитическими методами, позволяющими определить природу и квантовые выходы конечных фотопродуктов. Применение такого подхода позволило подтвердить постулируемый ранее исключительно на косвенных данных механизм фотодеградации ТА в присутствии ГВ, связанный с процессом переноса электрона с загрязнителя на триплетное состояние ГВ.
4. Полученные результаты и их значимость
Показано [4], что прямой УФ фотолиз ТА приводит к их монофотонной ионизации и фотодеградации с низкими квантовыми выходами (меньше 1%). В присутствии ГВ ТА образуют комплексы, предположительного состава 1:1 и 1:2 с константами устойчивости, недостаточными для необходимости их учета в реальных водных системах [2]. Наличие ГВ усиливает фотодеградацию ТА в обескислороженных растворах за счет статического и динамического тушения триплетных состояний ГВ молекулами ТА по механизму переноса электрона [1,3]. Данный механизм был подтвержден как регистрацией кинетики тушения триплетных состояний ГВ, так и анализом конечных фотопродуктов, что является крайне редким случаем в работах по экологической фотохимии. Основные продукты деградации ТА в присутствии ГВ демонстрируют окисление алифатического заместителя по концевой аминогруппе с сохранением ароматической п-системы. По-видимому, такой эффект связан с координацией ТА аминогруппой при взаимодействии с ГВ.
Полученные данные важны для понимания фотохимических процессов в природных водных системах и направленного поиска оптимальных условий для фотодеградации ТА.
5. Уровень полученных результатов в сравнении с мировым
Результаты были получены в рамках выполнения институтской программы, гранта РФФИ (17-03-00252) и совместного гранта РФФИ-Беларусь (18-53-00002), неоднократно докладывались на международных и всероссийских научных конференциях и соответствуют мировому уровню работ в области экологической фотохимии.
6. При наличии сторонних соавторов - вклад авторского коллектива
ВЭЖХ и хромато-масс-анализ в работе [4] были проведены совместно с к.ф.-м.н. В.В. Яньшоле и к.х.н. О.А. Снытниковой (МТЦ СО РАН), к.ф.-м.н. М.В. Пархоц из Института физики НАН в работах [2,3] отвечала за определение констант скоростей реакции синглетного кислорода с ТА. Китайские коллеги в работах [1,3] отвечали за проведение большого количества экспериментов по стационарному фотолизу смесей ТА с гуминовыми веществами, определению роли различных факторов на скорость фотолиза и определению конечных фотопродуктов в данных системах методом ВЭЖХ-МС.
Вклад авторского коллектива в сделанные работы [2-4] является определяющим, все результаты были получены при непосредственном участии сотрудников ИХКГ СО РАН.
Список представленных на Конкурс работ