Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В ходе выполнения работ в рамках проекта получили развитие фундаментальные основы комплекса методов элементного и вещественного анализа объектов окружающей среды и экологически опасных отходов промышленного происхождения. С использованием предложенного авторами проекта метода динамического фракционирования форм свинца, кадмия, меди, цинка, никеля, мышьяка и других токсичных элементов в почвах и донных отложениях изучены закономерности извлечения различных по физико-химической подвижности и потенциальной биологической доступности форм элементов из почв. Особое внимание уделено фракционированию и определению экологически значимых форм металлов – обменной (ионы, связанные с матрицей образца слабыми электростатическими взаимодействиями), кислоторастворимой (специфически сорбированные ионы), легковосстанавливаемой (элементы, связанные с аморфными оксидами марганца) и легкоокисляемой (элементы, связанные с гуматами и фульватами). Исследования проводили на примере загрязненных городских почв различных типов, отобранных на тестовых площадках г. Перми. Систематически изучено влияние объема и скорости потока водных растворов реагентов на извлечение различных форм элементов в режиме динамического экстрагирования во вращающейся спиральной колонке. Построены экстрактограммы (кривые выщелачивания), что позволило не только оптимизировать условия проведения эксперимента (объемы реагентов, используемые для выделения каждой фракции, и скорость потока), но и оценить кинетику выщелачивания форм элементов из почв разных типов. Оценена селективность пирофосфата калия по отношению к легкоокисляемой фракции (элементы, связанные с гуматами и фульватами). Даны рекомендации по интерпретации результатов экстрагирования, полученных при использовании пирофосфата калия. Показано, что в аллювиальной почве поймы реки значительную долю (от 3 до 19%) составляют наиболее подвижные и непосредственно доступные для живых организмов обменные формы Ni, Cu, Zn и Pb. Для почв, отобранных в зоне влияния моторостроительного завода, более характерны кислоторастворимые формы, доля которых составляет 5–45% от общего содержания металлов в образце. Выявленные закономерности будут использованы в дальнейших исследованиях при вещественном анализе и оценке экологической опасности загрязненных почв и промышленных отвалов. Разработан новый подход к выделению, изучению и количественному элементному анализу наночастиц дорожной пыли. Выбраны условия выделения наночастиц образцов пыли г. Москвы методом проточного фракционирования в поперечном силовом поле во вращающейся спиральной колонке, полученные фракции охарактеризованы независимыми методами (с помощью статического светорассеяния и электронной микроскопии), усовершенствован способ расчета содержания элементов во фракции наночастиц по данным масс-спектрометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП и АЭС-ИСП), выделены и определены элементы в водорастворимой форме, также обсуждена роль растворимого органического вещества в связывании микроэлементов. Выделение, изучение и количественный элементный анализ наночастиц дорожной пыли проводили на примере образцов, отобранных вдоль крупной автомагистрали г. Москвы – Ленинского проспекта. Для оценки степени загрязнения образцов дорожной пыли их элементный состав был сопоставлен с усредненным элементным составом городских почв (кларками городских почв), основанном на результатах анализа почв более чем 300 городов по всему миру. Сравнительный анализ данных показал, что в целом содержание большинства элементов в исследуемых образцах пыли г. Москвы меньше их среднего содержания в городских почвах или сопоставимо с ними. При этом во фракции наночастиц (частиц размером менее 100 нм) выявлены аномально высокие содержания ряда элементов (Cu, Zn, Ag, Cd, Sn, Sb, Hg, Pb, Tl, Bi) – фактор обогащения относительно валового содержания колеблется в пределах от 10 до 450. Источником загрязнения наночастиц дорожной пыли медью, цинком, сурьмой и кадмием с высокой степенью вероятности является износ тормозных колодок и покрышек автомобилей. Получил дальнейшее развитие комплексный подход к оценке химического состава и свойств пыли, находящейся в зоне воздействия пылегазовых выбросов металлургических заводов (на примере Карабашского медеплавильного комбината в Челябинской области). По данным АЭС-ИСП и МС-ИСП, в исследуемых образцах пыли содержания основных элементов, присутствующих в выбросах комбината (As, Cd, Cu, Pb, Zn), многократно превышают локальный уровень фоновых содержаний, определенных для Карабашской геотехногенной зоны. Более того, эти содержания существенно выше максимальных концентраций элементов в почвах Карабаша. Концентрации Cu, Zn и Pb сопоставимы с содержанием данных элементов в обедненных рудах. Следует также отметить чрезвычайно высокое содержание мышьяка (до 4 г/кг) и серы (до 20 г/кг). С использованием динамического экстрагирования в ВСК выделены водорастворимые формы элементов. Выявлено, что заметная часть S, Pb, Cu, Zn, Cd, As и других элементов (от 0.5 до 45%) находится именно в водорастворимой форме и легко «высвобождается» в окружающей среде, нанося ей непоправимый вред. С использованием метода проточного фракционирования частиц в поперечном поле в ВСК выделены фракции пыли с размером частиц >2 мкм, 0.2-2 мкм и <200 нм, которые были охарактеризованы с помощью статического светорассеяния, электронной микроскопии и проанализированы методами АЭС-ИСП и МС-ИСП. Показано, что нано- и субмикрочастицы не отличаются повышенными (относительно микрочастиц), концентрациями элементов, присутствующих в выбросах комбината. Следует отметить, что извлечение водорастворимый фракции элементов и фракций твердых нано-, субмикро- и микрочастиц образцов пыли проводили с использованием ВСК в ходе одного эксперимента. Впервые предложена методология выделения, изучения и количественного элементного анализа наночастиц вулканического пепла. При выделении и разделении наночастиц использовано сочетание проточного фракционирования в поперечном силовом поле во вращающейся спиральной колонке и мембранной фильтрации. Размер и морфология наночастиц были изучены с помощью статического светорассеяния и сканирующей электронной микроскопии. Содержания макро- и микроэлементов в исходном образце и полученных фракциях определяли методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Показано, что валовые содержания подавляющего большинства элементов в образце пепла сопоставимы с их средним содержанием в земной коре. Вместе с этим, во фракции наночастиц (50-100 нм) содержания Ni, Zn, Ag, Sn, Sb, Pt, Tl, Pb, Bi на один-два порядка выше их валовых содержаний, что, по всей видимости, свидетельствует о концентрировании наночастицами соответствующих элементов из вулканических газов. Во фракции, представленной водорастворимыми формами элементов и наночастицами размером менее 50 нм, найдены Cu, Zn, Pb и ряд других элементов; сделана оценка распределения элементов между раствором и твердой фазой (наночастицами). Предложенная методология не имеет мировых аналогов и перспективна для применения при анализе вулканических пеплов из различных регионов Земного шара. Изучены свойства ряда новых комплексообразующих полимерных аминотиоэфирных сорбентов и возможности их применения для концентрирования и выделения следов токсичных элементов из природных и техногенных объектов перед последующим определением инструментальными методами. Для анализа техногенного сырья, содержащего следовые количества платиновых металлов, проведено исследование сорбции палладия, платины, родия, иридия и рутения сорбентами в солянокислой и сульфатно-хлоридной средах в статическом режиме, при нагревании и без него. Показано, что степень извлечения платиновых металлов из 3М HCl составляет не менее 99% при нагревании и времени контакта фаз, равном 40 мин. Найдены условия анализа сорбционного концентрата платиновых металлов методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии с непрерывным источником спектра (ЭТААС-НИС) непосредственно в фазе сорбата или в его растворе, что позволило унифицировать способ пробоподготовки различных видов техногенного сырья при определении малых содержаний платиновых металлов. Применение сорбента позволило провести селективное извлечение платины, палладия и родия из раствора, полученного при разложении пробы, избавиться от мешающих влияний со стороны железа и хрома. На основе данных исследований разработана методика сорбционно-атомно-эмиссионного определения платины, палладия и родия в отработанных катализаторах; относительное стандартное отклонение по разработанной методике при массовых долях платины, палладия и родия от 0,001 до 0,1 м.д., % составляет 13 – 10 % соответственно; предел определения платины, палладия и родия – 0,0005 м.д.,%. Синтезированные сорбенты также были использованы при разработке способа группового концентрирования токсичных элементов техногенного сырья (As, Se, Te, Bi, Sb). Степень извлечения данных элементов из 0,1 М HCl составляет 80-98 % при температуре 100ºС и времени контакта фаз 60 мин. Выбраны условия количественного (90-95%) извлечения As, Se, Te, Bi, Sb и их последующего АЭС-ИСП определения в техногенном сырье в интервале n∙10-5–n∙10-1 м.д., %. Показано, что применение новых комплексообразующих полимерных аминотиотиоэфирных сорбентов в аналитическом контроле техногенного сырья и связанных с ним природных объектов позволяет селективно и точно, с высокой чувствительностью определять как ценные компоненты, так и токсичные элементы в широком диапазоне концентраций Таким образом, предложен комплекс новых комбинированных методов элементного и вещественного анализа почвы, пыли и пепла с использованием оригинального подхода к динамического экстрагированию экологически значимых форм токсичных элементов и фракционированию нано- и микрочастиц. Сделана оценка аналитического потенциала новых комплексообразующих полимерных аминотиоэфирных сорбентов для разработки комбинированных методов элементного анализа вторичного, техногенного сырья и промышленных отвалов. Выбраны рациональные области применения предложенных методов. Определены направления дальнейших исследований.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В 2017 году в ходе выполнения работ в рамках проекта исследованы и разработаны фундаментальные и прикладные основы ряда прямых и комбинированных методов элементного анализа металлсодержащего сырья и продуктов его переработки. Получили развитие методы вещественного анализа объектов окружающей среды, позволяющие определять токсичные элементы в различных по физико-химической подвижности и биологической доступности формах; изучены наночастицы вулканического пепла как «носитель» токсичных элементов в масштабе Земного шара. Охарактеризовано возвратное металлсодержащее сырье (ВМС) как объект анализа, показаны его специфические особенности, связанные с неоднородным, многокомпонентным, нестереотипным составом сырья, необходимостью предварительной оценки методами неразрушающего анализа, применения внелабораторных методов скрининга, а также количественного определения ценных, сопутствующих и токсичных компонентов. Выбраны опорные методы инструментального анализа: атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и атомно-абсорбционная спектрометрия. Показана необходимость комбинирования методов между собой и с различными способами подготовки проб, в том числе, концентрированием для достижения наиболее высоких метрологических показателей точности результатов анализа. Разработана методика определения ценных компонентов (Pd, Pt и Rh) во вторичном металлсодержащем сырье методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией и непрерывным источником спектра. Исследованы особенности применения метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на примере задачи определения в ВМС ценных и сопутствующих компонентов в широком диапазоне концентраций. В качестве объекта исследования выбраны отходы горно-металлургических производств – техногенное сырье. Показано, что при определения низких содержаний (n∙10-4 – n∙10-5 % масс.) токсичных элементов (As, Bi, Cd, Sb, Sе, Te) в ВМС значительное влияние сопутствующих компонентов на результаты анализа требует предварительного выделения и концентрирования микроэлементов. Изучение комплексообразующих свойств S,N-содержащих сорбентов показало перспективность их использования для выделения элементов, имеющих сродство к сере, в частности, As, Sb, Bi. На основании проведенных исследований разработан способ получения сорбционного концентрата As, Bi, Sb, Se и Те для последующего атомно-эмиссионного определения данных элементов. Сорбенты обладают достаточной эффективностью: с их помощью можно извлекать десятые доли мкг/мл и менее, что позволило проводить анализ металлсодержащих продуктов ВМС в диапазоне (n∙10-5– n∙10-1) % масс. Также разработан метод сорбционного атомно-абсорбционного (с непрерывным источником спектра) определения Sb и Bi в техногенном металлсодержащем сырье с использованием S,N-содержащего сорбента Тиасорб. Экспериментальная и теоретическая оценка потенциальных и реальных параметров методов анализа продемонстрировала принципиальную возможность определения показателей качества исследуемых веществ и материалов, но с обязательной разработкой индивидуальных методик, которые обеспечивают требуемые метрологические характеристики. Для этого необходимо комбинирование различных методов анализа и способов пробоподготовки. На примере ряда загрязненных почв и техногенного песка Джидинского вольфрамо-молибденового комбината проведено сравнительное изучение методов статического и динамического экстрагирования, используемых для оценки физико-химической “подвижности” и потенциальной биологической доступности форм элементов в образцах окружающей среды. При определении общего содержания подвижных форм меди, цинка, свинца, кадмия, марганца и молибдена их экстрагировали ацетатно-аммонийным буферным раствором (рН 4.8) в статическом режиме. Фракционирование наиболее подвижных и экологически значимых форм элементов – обменной и кислоторастворимой – проводили в режиме динамического экстрагирования во вращающейся спиральной колонке (ВСК) с использованием нитрата кальция и уксусной кислоты. Содержание элементов в исходных образцах и вытяжках определяли методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Показано, что содержание подвижных форм кадмия, марганца и молибдена, выделенных ацетатно-аммонийным буферным раствором, соответствует суммарному содержанию данных элементов в обменной и кислоторастворимой фракциях, при этом содержание свинца в ацетатно-аммонийной вытяжке в 2-4 раза выше. Сходимость результатов динамического и статического экстрагирования меди и цинка зависит от типа образца – для песков результаты находятся в удовлетворительном соответствии, в то время как для почв содержание меди и цинка в ацетатно-аммонийной вытяжке в 2-4 раза ниже их содержания в обменной и кислоторастворимой формах. Тем не менее, полученные данные подтверждают, что традиционный метод статического экстрагирования ацетатно-аммонийным буферным раствором (рН 4.8) можно считать приемлемым для быстрой оценки физико-химической подвижности и потенциальной биологической доступности элементов в почвах и техногенных песках. Для более детального изучения образцов и оценки их опасности для окружающей среды целесообразно выделение обменной и кислоторастворимой фракций. Выделение обменной и кислоторастворимой фракций в динамическом режиме было проведено для серии образцов почв, отобранных в парках, жилых районах и промышленных зонах города Москвы. Показано, что для всех исследуемых образцов характерно присутствие цинка в обменной (непосредственно доступной для растений) фракции, экстрагируемой децимолярным нитратом кальция. Для почв промышленных зон концентрация обменного цинка достигает 150 мг/кг, а для парков и жилых районов – 15 мг/кг. В кислоторастворимой (легко «мобилизуемой») фракции выявлены высокие концентрации цинка и меди (для почв отдельных промышленных зон до 1500 и 250 мг/кг, соответственно). В наиболее загрязненных образцах также найдены кислоторастворимые никель и хром (до 50-60 мг/кг). Повышенные содержания тяжелых металлов в подвижных формах вызывают озабоченность и требуют дополнительных исследований. В дальнейшем разработанные методы и подходы к выделению и определению элементов в различных по физико-химической подвижности и биологической доступности формах будут использованы при выборочном экологическом мониторинге накопленных промышленных отвалов на территориях металлургических предприятий и оценке миграции токсичных элементов в окружающую среду. Продолжены начатые авторами пионерские работы, связанные с изучением наночастиц вулканического пепла как «носителя» токсичных и питательных элементов в масштабе Земного шара. Помимо пепла вулкана Пуйеуэ (вулканический комплекс Puyehue-Cordón Caulle, Анды, Чили, извержение 2011 года), изучены образцы пепла вулканов Толбачик и Ключевской (Камчатка, Россия, извержения 2012 и 2015 гг.) Показано, что валовые содержания микроэлементов (включая токсичные и потенциально токсичные) во всех исследуемых образцах вулканического пепла не превышают их среднего содержания в Земной коре. Повышенные содержания меди в пепле Толбачика и селена в пепле Puyehue можно отметить как исключение. Следовательно, исходные образцы вулканического пепла не обогащены никакими токсичными элементами. Для выделения, изучения и количественного элементного анализа наночастиц вулканического пепла использован предложенный авторами комплексный подход. Фракция наночастиц была выделена при помощи сочетания методов проточного фракционирования в поперечном поле в ВСК и мембранной фильтрации. Наночастицы были охарактеризованы методами статического светорассеяния и электронной микроскопии. Показано, что средний размер наночастиц варьируется в диапазоне 34-91 нм в зависимости от образца пепла. Проблема количественного анализа наночастиц связана с трудностями точного измерения их массы после разделения. В работе использован другой подход к расчету концентраций элементов в наночастицах вулканического пепла. Определенные абсолютные количества основных элементов (например, Si, Al, Fe, Ca и т.д.) пересчитывали на их оксиды, и общее количество оксидов рассматривали как массу фракции наночастиц. Показано, что концентрации токсичных металлов и металлоидов (Ni, Cu, As, Se, Ag, Cd, Sn, Te, Hg, Tl, Pb , Bi) в наночастицах вулканического пепла значительно выше их валовых содержаний. Фактор обогащения токсичных и потенциально токсичных элементов (Ni, Cu, As, Se, Ag, Cd, Sn, Te, Hg, Tl, Pb, Bi), рассчитанный как отношение массовой концентрации элемента во фракции наночастиц к их валовому содержанию, находятся в диапазоне от 10 до 500. Такие элементы, как As, Se, Te , Hg и Bi отличаются наивысшим фактором обогащения (на уровне сотен). Следует отметить, что As и Se были определены только в пепле Толбачика. Существенные отличия в факторах обогащения для разных микроэлементов можно объяснить их физическими свойствами, а именно, температурами кипения. Для исследуемых элементов температуры кипения возрастают в следующем порядке: Hg <As <Se <Cd <Te <Tl <Bi <Pb <Ag <Cu <Dy <Sn <Ho <Ni <Nd <Gd <Y <Ce <La <Pr <U <Th. Высокотемпературные процессы во время извержения вулканов приводят к переходу в газовую фазу некоторых элементов, что способствует их концентрированию наночастицами из вулканических газов. Чем ниже точка кипения элемента, тем в большей степени он поглощается наночастицами. Полученные результаты имеют большое значение для биогеохимии и экоаналитики, они важны при оценке потенциального риска наночастиц вулканического пепла для здоровья человека, учитывая проникающую способностью наночастиц при дыхании, а также их количество и подвижность в окружающей среде. По результатам исследований в 2016-2017 годах опубликованы и приняты к печати 9 статей в журналах, входящих в системы цитирования Web of Science и/или Scopus. Еще 2 статьи подготовлены и отправлены в высокорейтинговые международные журналы Chemosphere и Environmental Chemistry Letters. В настоящее время статьи находятся на стадии рецензирования. Особо следует отметить ключевой доклад на тему «Наночастицы вулканического пепла как носитель токсичных и питательных элементов в глобальном масштабе», сделанный руководителем проекта на 46-м Мировом химическом конгрессе – 46th World Chemistry Congress “IUPAC 2017” (июль 2017 г., Сан-Паулу, Бразилия). В целом, задачи, поставленные в проекте на 2017 год, полностью выполнены. Более того, научно-исследовательская работа идет с опережением графика – авторы уже приступили к задачам третьего года (выборочному территориальному экологическому мониторингу накопленных промышленных отходов).

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В соответствии с планом работы на 2018 год предложена общая Концепция аналитического контроля объектов техногенного происхождения (прежде всего, отходов горно-металлургической промышленности) для целей территориального экологического мониторинга. Концепция разработана с учетом всей цепочки экологического мониторинга – от опробования до анализа – и включает в себя общие положения, в которых охарактеризованы объекты исследования (отходы металлургического производства, отходы электростанций, работающих на каменном угле, вторичное металлсодержащее сырье), процесс опробования отходов с целью получении представительных проб и стадию химического анализа проб. Одной из важных задач, решенных в рамках заключительного этапа проекта, является разработка общего подхода к созданию комбинированных методов анализа экологически опасных отходов и объектов окружающей среды, разработка методик анализа и примеры их практического применения. В основе подхода лежит положение о взаимодополняемости возможностей комбинируемых методов анализа – расширение числа определяемых компонентов, расширение диапазона контролируемых содержаний, межметодная проверка правильности анализа. В рамках данного проекта разработаны: - Комбинированный МС-ИСП и АЭС-ИСП метод анализа нано- и микрочастиц городской и техногенной пыли с предварительным проточным фракционированием в поперечном силовом поле во вращающейся спиральной колонке (ВСК); - Комбинированный МС-ИСП и АЭС-ИСП метод анализа наночастиц вулканического пепла с предварительным выделением наночастиц при помощи проточного фракционирования в поперечном силовом поле в ВСК и мембранной фильтрации; - Комбинированный МС-ИСП и АЭС-ИСП метод определения форм нахождения меди, цинка, свинца, кадмия, марганца и молибдена в почвах и техногенном песке с предварительным динамическим экстрагированием различных по подвижности форм элементов; - Комбинированный АЭС-ИСП метод определения ценных компонентов (Pd, Pt и Rh) и токсичных элементов As, Se, Te, Bi, Sb во вторичном металлсодержащем и техногенном сырье в диапазоне от 0,00001 до 0,1 % масс. с предварительным концентрированием S,N- содержащими сорбентами; - Комбинированный атомно-абсорбционный с непрерывным источником спектра метод определения Pd, Pt, Rh и Pb в интервале от 0,0005 до 0,5 % масс. и As, Bi, Cd, Sb, Se и Te в интервале от 0,000001 до 0,001 % масс. в отработанных автомобильных катализаторах на керамической основе после группового концентрирования с применением аминотиоэфирного гибрида-сорбента ЭДК-МТХ. Основные эффекты комбинирования методов анализа: - внутренний контроль метрологических характеристик путем сопоставления данных, полученных разными методами; - максимально полный охват определяемых элементов; - снижение пределов определения; - повышение точности анализа. Реализация предложенного подхода продемонстрирована на примерах выборочного экологического мониторинга, характеризующих особенности аналитического контроля различных видов отходов. Первый пример относится золошлакам, образуемым при сгорании каменного углы для функционирования тепловых электростанций. Исследованы отходы Железногорской, Гусинозернской, Кумертаусской, Краснознаменской и Северской ТЭЦ. Для целей настоящего исследования проведен их аналитический контроль с использованием комбинации современных методов анализа. Контролировали два вида компонентов – ценные (редкие, цветные, благородные металлы) и токсичные элементы (ртуть, свинец, кадмий и др.). Второй пример связан с отходами металлургического производства, в том числе Северной Осетии. Для разработки рекомендаций по решению проблемы накопленных гор отходов проведен их аналитический мониторинг. Аналитический контроль проведен с использованием комбинации методов рентгеновской флуоресценции и атомной спектроскопии. Мониторинг показал, что в исследованных отходах содержатся никель, кобальт и платиновые металлы на уровне рентабельных концентраций. Поэтому рекомендована утилизация отходов с предварительным извлечением ценных компонентов, что делает процесс утилизации самоокупаемым. В качестве третьего примера экологического мониторинга приведено исследование еще одного вида отходов- вторичного металлсодержащего сырья, а конкретно-отработанных автомобильных катализаторов, содержащих как ценные металлы платиновой группы, так и токсичные элементы, содержащиеся в автомобильном топливе и поглощенные катализатором. В рамках решения этой задачи предложены и разработаны две модификации атомно-абсорбционного метода анализа -инструментальный с электротермической атомизацией и сплошным источником спектра и химико-спектральный с использованием специального аминотиоэфирного сорбента для концентрирования аналитов. Разработанные методики апробированы на реальных отработанных катализаторах, метрологически аттестованы и внедрены в практику работы аналитической лаборатории. В качестве четвертого примера проведена детальная оценка миграции токсичных элементов (свинца, кадмия, цинка, меди) из накопленных промышленных отвалов (техногенных песков) Джидинского вольфрамо-молибденового комбината. Исследуемые почвы в течение 70-ти лет были погребены под техногенными песками. Для изучения подвижности форм тяжелых металлов в почвах в техногенных песках извлекали обменную и кислоторастворимую фракции с использованием, соответственно, водных растворов нитрата кальция и уксусной кислоты. Экстрагирование проводили в динамических (приближенных к природным) условиях Показано, что подвижность, доступность, и вертикальный транспорт элементов существенно отличаются для кадмия, меди, цинка и свинца. В техногенном песке практически отсутствует Zn в подвижной (обменной) форме, в то время как все исследуемые почвенные горизонты содержат его в высокой концентрации (до 0.6 г/кг). Кадмий ведет себя, как цинк, хотя содержания его существенно ниже. Концентрация и подвижность меди зависит от глубины – верхний гумусовый горизонт может содержать до 2.1 г/кг обменной меди. Совершенно необычно поведение свинца. В исследуемых почвах его практически нет, в то время как валовые содержания Pb в техногенном песке достигают 3.9 г/кг. Насколько нам известно, столь кардинальные отличия в поведении тяжелых металлов в загрязненных почвах выявлены впервые. В целом, изученные почвы стали заметным резервуаром для подвижных (доступных) форм цинка, меди и кадмия и, соответственно, являются источником вторичного загрязнения окружающей среды, в первую очередь, грунтовых вод. Существенные результаты достигнуты в области совершенствования комплекса методов выделения, исследования и анализа наночастиц (НЧ) пыли и пепла как носителя токсичных элементов. НЧ окружающей среды представляют потенциальную угрозу для здоровья человека вследствие своих уникальных физических и химических свойств, чрезвычайной подвижности в окружающей среде, а также высокой проникающей способностью в организм. Изучение химического состава и свойств НЧ – сложная задача, основной проблемой при этом является выделение НЧ из полидисперсного образца. В рамках данного этапа выполнения проекта на примере образцов вулканического пепла было проведено сравнительное изучение аналитических возможностей и эффективности методов седиментации, мембранной фильтрации и проточного фракционирования частиц в ВСК при выделении НЧ из полидисперсных образцов окружающей среды. В результате проведенных исследований было показано, что метод проточного фракционирования частиц в ВСК является предпочтительным, поскольку позволяет селективно (с узким размерным распределением) выделять весовые количества НЧ, достаточные для последующего количественного анализа. Вулканические извержения являются одним из основных источников природных НЧ, попадающих в окружающую среду. В рамках настоящего проекта был исследован расширенный ряд уникальных образцов вулканических пеплов Камчатки: Толбачик (Большое трещинное Толбачинское извержение 1975-1976), Толбачик (Юбилейное Толбачинское трещинное извержение, 2012), Ключевской (извержение 2015), Шивелуч (извержение 2010), Кизимен (извержение 2011). Было показано, что содержание токсичных металлов и металлоидов (Ni, Cu, As, Se, Ag, Cd, Sn, Te, Hg, Tl, Pb, Bi) в НЧ вулканического пепла в десятки и сотни раз выше их валовых содержаний. Концентрирование элементов связано с их поглощением НЧ из вулканических газов. Данное предположение подтверждается тем, что наибольшие факторы обогащения показаны для наиболее летучих элементов (As, Se, Te, Hg). НЧ вулканического пепла способны концентрировать токсичные элементы и служить их носителем не только в воздушных, но и водных системах. Водные системы являются одним из основных резервуаров НЧ окружающей среды, где миграция НЧ напрямую зависит от их агрегационной и седиментационной устойчивости. К важным характеристикам, позволяющим оценить устойчивость НЧ в водных системах, следует отнести их дзета-потенциал и размер. На примере суспензий нано- и субмикрочастиц вулканического пепла (Ключевской, извержение 2015), продемонстрировано преимущество одновременного применения методов капиллярного зонного электрофореза и статического светорассеяния для характеризации поверхностных свойств и размера частиц пепла. Помимо изучения НЧ вулканических пеплов в рамках настоящего проекта также был изучен химический состав НЧ городской дорожной пыли и оценен их вклад в загрязнение городских сточных вод тяжелыми металлами. Показано, что образцы дорожной пыли загрязнены тяжелыми металлами (Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Sn, Tl, Pb), при этом в большей степени образцы загрязнены Zn и Cu, попадающими в пыль при истирании автомобильных покрышек и тормозных колодок. Кроме того, показано, что НЧ дорожной пыли загрязнены и другими тяжелыми металлами. Факторы обогащения НЧ пыли Ni, Cu, Zn, Cd, Sn, Pb относительно валовых содержаний достигают 10. Показано, что водорастворимая фракция тяжелых металлов не превышает 0.5% от общего содержания металлов в пыли, при этом наибольшие содержания отмечены для Cu и Pb. Установлено, что вклад НЧ дорожной пыли в загрязнение сточных вод тяжелыми металлами сопоставим с вкладом водорастворимой фракции металлов. При этом сделано предположение, что НЧ могут представлять большую угрозу для загрязнения сточных вод тяжелыми металлами, поскольку способны в сконцентрированном виде переносить металлы на большие расстояния в водных городских системах и поглощаться живыми организмами, тогда как водорастворимая фракция тяжелых металлов при попадании в принимающие воды сразу стремится к разбавлению до безопасного уровня содержания металлов. Проведенные исследования имеют большое значение для биогеохимии и экоаналитики, а также важны при оценке потенциальных рисков НЧ городской пыли и вулканического пепла как для локальных экосистем, так и в планетарном масштабе. Вместе с этим нужно отметить, что комплекс методов выделения, исследования и анализа наночастиц окружающей среды требует дальнейшего развития и совершенствования. Таким образом, все исследования, запланированные на 2018 год, выполнены в полном объеме. Намеченные результаты достигнуты. В ответ на сделанное экспертом по отчету 2017 года замечание о недостаточной публикационной активности авторов в зарубежных журналах следует особо подчеркнуть, что три из вышедших в 2018 году статей авторов опубликованы в лидирующих международных журналах, входящих в Q1 согласно базе данных Web of Science.