АННОТАЦИЯ диссертации на соискание ученой степени доктора философии (PhD) по специальности 6D060600 – Химия Абилев Мади Балтабаевич «Ремедиация почв, загрязненных продуктами трансформации 1,1-диметилгидразина» Общaя хaрaктеристикa рaботы. Диссертaция посвященa очистке почв, загрязненных продуктами трансформации 1,1-диметилгидразина. Aктуaльность темы исследовaния 1,1-Диметилгидразин (1,1-ДМГ), используемый в качестве ракетного топлива в ракетоносителях среднего и тяжелого классов, представляет высокую опасность для окружающей среды и здоровья человека. Очистка почвы от компонентов ракетного топлива является основным способом снижения его негативного влияния на окружающую среду. Химические методы обезвреживания 1,1-диметилгидразина основаны на сильных восстановительных свойствах загрязнителя. Для снижения уровня загрязнения 1,1-диметилгидразином используют перекись водорода, озон, хлор, перманганат калия и др. Малая эффективность методов очистки почв, загрязненных 1,1-диметилгидразином, вызвана его высокой реакционоспособностью. Очистить почвы от образующихся веществ гораздо сложнее. Разработанные методы предназначены для очистки почв от самого 1,1-диметилгидразина, их эффективность по отношению к продуктам трансформации 1,1-ДМГ не изучена. На сегодняшний день в литературе также отсутствуют данные о распределении продуктов трансформации 1,1-ДМГ на местах падения, что усложняет оценку площади и уровня загрязнения, необходимых для разработки эффективных методов ремедиации почв, загрязненных продуктами трансформации 1,1-ДМГ. Цель работы – разработать новые подходы для эффективной ремедиации почв, загрязненных продуктами трансформации 1,1диметилгидразина. Объекты исследования – образцы почвы и воды, загрязненные продуктами трансформации 1,1-диметилгидразина. Методы исследования. Для контроля концентраций продуктов трансформации 1,1диметилгидразина в экспериментальных образцах использовали методы высокоэффективной жидкостной хроматографии с диодно-матричным детектированием и газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Для качественного обнаружения продуктов трансформации 1,11 диметилгидразина использовали газовой хроматографии с массспектрометрическим детектированием в сочетании с твердофазной микроэкстракцией. Основные результаты: 1. Результаты детального изучения распределения продуктов трансформации 1,1-ДМГ по почвенному профилю показали, что продукты трансформации способны мигрировать на глубину до 120 см, однако для этого требуется значительное время. Наибольшие концентрации продуктов трансформации 1,1-ДМГ, как правило, зарегистрированы на глубине 20-60 см, однако данный показатель может варьироваться в зависимости от типа, влажности и физических свойств почв, особенностей рельефа и других условий. В поверхностном слое почвы, как правило, обнаруживаются лишь полулетучие продукты трансформации, что вызвано быстрым испарением и биотрансформацией летучих соединений. В ходе проведенных обследований подтвержден факт того, что основным продуктом трансформации 1,1диметилгидразина на местах пролива ракетного топлива, а также основным накапливающимся компонентом является 1-метил-1Н-1,2,4-триазол, концентрации которого на всех местах падения максимальны. Полученные диаграммы горизонтального распределения позволили установить, что наибольшие концентрации МТА обнаруживаются в местах непосредственного пролива ракетного топлива, с постепенным их снижением по мере удаления. 2. Оптимальные параметры определения 1,1-диметилгидразина в воде методом ТФМЭ-ГХ-МС, обеспечивающие наибольшую чувствительность определения: абсорбционное покрытие 100 мкм полидиметилсилоксан, время экстракции 2 мин, без добавки NaCl, без добавления кислот и оснований, концентрация дериватизационного реагента (ацетона) 30 мг/мл, время дериватизации 10 мин; предел обнаружения составляет 0,02 мг/л, показатели воспроизводимости и точности методики не превышают 7 и 15%, соответственно; 3. Установлено, что метод термической очистки почв позволяет достичь степени очистки не менее 90% уже при температуре 150°С и двухчасовой обработке; повышение температуры до 200°С позволяет полностью очистить почву от продуктов трансформации 1,1-диметилгидразина; при температуре 50⁰С также возможно достичь близких к 100% степеней очистки, однако при данной температуре требуется большее время обработки; 4. Наиболее эффективным окислителем по отношению к продуктам трансформации 1,1-диметилгидразина является реактив Фентона, позволивший снизить концентрацию МТА в воде на 50% за 30 дней. В присутствии других окислителей концентрация МТА снижается на 15-20%. Окисление ДМААН протекает с образованием промежуточного гидроксиацетонитрила, из которого, затем, образуются диметилформамид и 1,2,5-триметилпиррол. ФДМГ быстро окисляется, образуя различные соединения: N-формил-N-метилгидразон формальдегида в присутствии 2 реактива Фентона, 1,4-дигидро-1,4-диметил-5Н-тетразол-5-он при действии перманганата калия и N-метил-N-нитрометанамин в присутствии нитрита натрия. Добавление любого окислителя к раствору ФДМГ приводит к образованию НДМА. 5. На основании полученных данных даны рекомендации по разработке методов ремедиации почв, загрязненных продуктами трансформации 1,1диметилгидразина. Разработаны варианты сочетания термической очистки с методом химического окисления и адсорбционной локализации и очистки. Теоретическая и практическая значимость работы. Данные по распределению продуктов трансформации 1,1-ДМГ на местах падения ракетносителей могут быть использованы для планирования ремедиационных работ на данных участках. Разработанная методика определения 1,1-диметилгидразина на основе ТФМЭ-ГХ-МС обеспечивает низкую трудозатратность на проведение анализов, а также исключает расход токсичных органических растворителей, что снижает выбросы и отходы в окружающую среду при проведении анализов. Данная методика может быть использована для быстрой оценки концентраций 1,1-ДМГ в районах падения отделяющихся частей ракетносителей. Данные, полученные при разработке подходов к термической очистке почв, загрязненных продуктами трансформации 1,1-диметилгидразина, могут быть использованы при планировании и проведении восстановительных работ на территориях, подверженных негативному влиянию ракетнокосмической деятельности. Апробация практических результатов работы. Основные результаты работы были представлены на следующих международных конференциях, семинарах и форумах: международная научная конференция студентов, магистрантов и молодых ученых «Мир науки» (Алматы, 23-25 апреля 2012 года); международная научная конференции по аналитической химии, посвященная 110-летию со дня рождения академика М.Т.Козловского (Алматы, 9-11 октября, 2013 г.); Международный симпозиум по достижениям в области техник экстракции «ExTech-2014» (Ханья, Греция, 25-28 мая 2014 г.). Результаты выполненной работы отражены в 8 научных работах, в том числе: в 3 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки Министерства образования и науки Республики Казахстан; в 1 статье, опубликованной в международном научном издании, имеющем по данным информационной базы компании Томсон Рейтерc (ISI Web of Knowledge, Thomson Reuters) ненулевой импакт-фактор, и входящем в базу данных компании Scopus; Личный вклад автора заключается в планировании, непосредственном выполнении аналитической части работы, интерпретации полученных данных, формировании окончательного варианта методики количественного определения 1,1-диметилгидразина. 3