Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 1.

Кочетова Ж. Ю. и др. Методика оценки стабильности и испарения из почв летучих веществ В экологическом контроле все чаще используют недорогие химические сенсоры. В зависимости от характера отклика (первичного сигнала, возникающего в чувствительном слое химических сенсоров) их подразделяют на электрохимические, электрические, магнитные, термометрические, оптические, биосенсоры ( Казьмина и др., 2011). Отдельную нишу на рынке химических сенсорных устройств на протяжении последних 50 лет занимают миниатюрные гравиметрические сенсоры, характеризующиеся высокими чувствительностью (до 2,5 МГц/мг), разрешающей способностью (10-11 г), низкой погрешностью (1-2 %) ( Проблемы аналитической ..., 2011). Недостатком этих сенсоров является низкая селективность, что затрудняет их использование при анализе сложных многокомпонентных природных объектов. Эту проблему решают путем использования матрицы из разнородных по химическим свойствам сенсоров, которые имеют перекрестную чувствительность к исследуемым летучим веществам. Матрицу сенсоров в литературе часто называют "электронным носом", так как ее действие напоминает работу поисковой собаки: она не знает названия молекул, но она запоминает нужный запах и может узнать его среди тысяч других даже на уровне следовых количеств (Маслова и др., 2021). Цель исследования - разработка методики высокоточного определения стабильности и испаряемости аварийно химически опасных веществ из почв различных типов в полевых и лабораторных условиях. Материалы и методы Объекты исследования - процессы деструкции и испарения диметиламина (ДМА) из почв различных типов. Диметиламин - газ тяжелее воздуха с резким запахом гниющей рыбы, АХОВ II класса опасности с ПДК в воздухе рабочих помещений 1 мг/м3. ДМА используют при производстве резины, отравляющих веществ, ракетного топлива. При правильном хранении он является стабильным веществом. В водной среде из него образуются гидроокиси метиламмония, амины (Джанашвили, 1967). В почвах с течением времени ДМА трансформируется в гептил, нитрозодиметиламин, тетраметилтетразен, диметилформамид, метилтриазол, диметилтриазол, диметилгидразон формальдегида (Товасаров, 2012). ДМА хорошо растворим в воде (1 630 г/л при 20 °С); безразмерная константа закона Генри при 20 °С для него равна 3 ,3710 -9, что означает низкую летучесть токсиканта с поверхности воды и, ожидаемо, с поверхности сухой почвы6. Площадки для проведения эксперимента закладывали в экологически чистом пригороде Воронежа, в ~17 км от промышленных источников выбросов. Гранулометрический состав исследуемых почв существенно отличался. Для серой лесной почвы (СЛП) характерно неравномерное распределение среднезернистого песка, исследуемый слой глубиной до 20 см на 76 % состоит из частиц размером 0,25-0,05 мм. В черноземе выщелоченном (ЧВ) наблюдались близкие значения содержания разных фракций до глубины 20 см; незначительно превалирует мелкая пыль (35,1 % частиц). Некоторые физико-химические характеристики поверхностного слоя почв представлены в таблице. Таблица. Физико-химические характеристики поверхностного слоя почв глубиной до 20 см Table. Physico-chemical characteristics of the surface layer of soils up to 20 cm deep Объект исследования Общая пористость, % Плотность, г/см3 Влажность, мас.% рНа Содержание гумуса, мас.% Содержание физической глины, мас.% Серые лесные 29,0 ± 1,3 1,2 ± 0,2 8,4 ± 1,2 7,4 0,8 ± 0,1 79,8 ± 6,2 Чернозем выщелоченный 55,8 ± 2,2 2,0 ± 0,4 6,2 ± 1,3 7,1 6,4 ± 0,6 30,4 ± 2,1 Каждая площадка представляла собой квадрат со сторонами 20 см, ограниченный пластиком по сторонам на глубину 40 см. Это необходимо для предотвращения фронтального растекания жидкости. Было заложено по 3 испытательные площадки для каждого типа почв. Эксперимент проводили в течение недели в засушливую погоду со средней дневной температурой 24 ± 4 °С, ночной - 18 ± 3 °С; скорость ветра в эти дни составляла 5-10 м/с. В квадраты медленно до полного просачивания выливали различные объемы 40%-го водного раствора диметиламина (х.ч., производитель Merck, Германия) с плотностью 0,890 мг/см3: 1,0; 0,5 и 0,2 дм3. Стабильность и скорость испарения ДМА устанавливали в первые сутки через 3 ч; вторые - 6 ч, далее с шагом 9 ч. Через неделю исследований отбирали почвы послойно с шагом 5 см на глубину до 20 см и оценивали содержание ДМА на срезах. Измерения проводили пьезосенсорным анализатором газов с открытой ячейкой детектирования, принцип действия которого описан в работе (Маслова и др., 2021). 6 RuPest.ru. Пестициды. Окружающая среда и регулирование. Диметиламин. URL: http://rupest.ru/ppdb/ dimethylamine.html (дата обращения: 21.07.2022). 64