КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 21-74-00024

НазваниеИсследование экспосома и приоритетных загрязняющих веществ в окружающей среде регионов России с помощью комплексного масс-спектрометрического скрининга

РуководительМазур Дмитрий Михайлович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2021 - 06.2023

Конкурс№60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-302 - Химическая экология

Ключевые словаэкотоксиканты, нецелевой анализ, экспосом, масс-спектрометрия, электронная ионизация, химическая ионизация, электронный захват, автоматизированные методы обработки спектров, ГХ-МС, приоритетные загрязняющие вещества

Код ГРНТИ31.27.53

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Всемирная организация здравоохранения уже в конце ХХ века заявила, что загрязнение воздуха является одним из приоритетных направлений охраны окружающей среды и здоровья населения [World Health Organization, European Centre for Environment and Health. Concern for Europe’s Tomorrow: Health and Environment in the WHO European Region. Stuttgart, Germany: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft (1995); World Health Organization, European Centre for Environment and Health. Concern for Europe’s Tomorrow: Health and Environment in the WHO European Region. Summary. Copenhagen, WHO Regional Office for Europe. WHO Regional Publications, European Series. 53 (1994)]. Качество воздуха влияет на любого человека на нашей планете, а загрязнение атмосферы приводит к ежегодной смерти около 3 миллионов людей во всем мире [Ambient air pollution: A global assessment of exposure and burden of disease. Geneva, World Health Organization. https://www.who.int/phe/publications/air-pollution-global-assessment/en/ (2016)]. Поэтому, мониторинг качества воздуха является важнейшим элементом действий по сохранению здоровья населения. Более того, периодические нецелевые скрининговые исследования, особенно в густонаселенных, или экологически чувствительных регионах, являются крайне актуальными, позволяя устанавливать изменения в экспосоме, включая приоритетные загрязняющие вещества и новые экотоксиканты, способные привести к негативным последствиям в будущем. Для принятия правильных экологических решений необходимо точно знать, какими именно соединениями загрязнена окружающая среда. В этом смысле территория России может считаться “Terra incognita”, поскольку скрининговые исследования практически нигде не проводились. Например, на всей территории России в рамках экологического мониторинга качества воздуха контролируются 18 показателей, включая уровни взвешенных частиц, промышленных газов и небольшого числа органических соединений [Moscow City Government Department for Environmental Management and Protection: The state of the environment in the Moscow city in 2019. Kulbachevskii A.O. (ed). Moscow. http://www.ecology.moscow/eco/ru/report_result/o_456535 (2020)]. При этом число известных соединений, зарегистрированных в системе CAS к 2020 году превысило 160 миллионов [American Chemical Society: CAS REGISTRY - The gold standard for chemical substance information. https://www.cas.org/support/documentation/chemical-substances (2019)]. Более того, химические соединения в окружающей среде претерпевают многочисленные реакции благодаря набору физико-химических и биологических факторов, включая солнечный свет, контакт с различными окислителями и консорциумами микроорганизмов, a образующиеся продукты таких реакций могут оказаться более токсичными чем исходные соединения [la Farré, M., Pérez, S., Kantiani, L., Barcelo, D.: Fate and Toxicity of Emerging Pollutants, Their Metabolites and Transformation Products in the Aquatic Environment. Trends Anal Chem. 27, 991-1007 (2008); Greca, M.D., Isidori, M., Temussi, F.: Toxicity and Risk of Transformation Products of Emerging Contaminants for Aquatic Organisms: Pharmaceutical Case Studies. Transformation Products of Emerging Contaminants in the Environment, John Wiley and Sons Ltd. 28, 827-858 (2014)]. Аналогичная картина наблюдается и с контролем качества природной и питьвой воды. Например, число известных побочных продуктов дезинфекции, которые образуются при хлорировании воды, перевалило уже за 700 [Richardson, S.D., Postigo, C., 2016. Discovery of New Emerging DBPs by High-Resolution Mass Spectrometry. Comprehensive Anal. Chem. 71, 335-356]. Поэтому проведение скрининговых исследований, позволяющих установить присутствие в окружающей среде тысяч химических соединений, безусловно, крайне актуально, а его новизна абсолютно очевидна. Такой скрининг особенно актуален для российских регионов, где подобных исследований никогда не проводилось. Большинство приоритетных экотоксикантов – соединения с высокой (летучие) или ограниченной летучестью (полулетучие). Поэтому, оптимальным методом для их выявления и определения в сложнейших природных смесях является газовая хроматография – масс-спектрометрия (ГХ-МС) с ионизацией электронами (ИЭ) [Lebedev, A.T. (Ed): Comprehensive Environmental Mass Spectrometry. ILM Publications, UK (2012)]. Для целевого рутинного анализа пригодны простейшие варианты ГХ-МС низкого разрешения. Однако нецелевой анализ требует использования наиболее мощных систем высокого разрешения на базе времяпролетных анализаторов или орбитальных ловушек, а ИЭ эффективно дополняется альтернативными методами ионизации, включая химическую ионизацию, захват электрона, тлеющий разряд, и т.д. [Polyakova O.V., Mazur D.M., Seregina I.F., Bolshov M.A., Lebedev A.T.Estimation of Contamination of Atmosphere of Moscow in Winter. J.Anal.Chem.67, 1039–1049(2012); Original Russian version in Mass-spektrometria (Rus) 9, 5-15(2012); Mazur, D.M., Polyakova, O.V., Artaev, V.B., Lebedev, A.T.: Novel pollutants in the Moscow atmosphere in winter period: Gas chromatography-high resolution time-of-flight mass spectrometry study. Environ Pollut. 222, 242-250 (2017); Röhler, L., Schlabach, M., Haglund, P., Breivik, K., Kallenborn, R., Bohlin-Nizzetto, P.: Non-target and suspect characterisation of organic contaminants in Arctic air – Part 2: Application of a new tool for identification and prioritisation of chemicals of emerging Arctic concern in air. Atmos. Chem. Phys., 20, 9031–9049 (2020); Howard, P.H., Muir, D.C.: Identifying New Persistent and Bioaccumulative Organics Among Chemicals in Commerce. III: Byproducts, Impurities, and Transformation Products. Environ. Sci. Technol. 47, 5259–5266 (2013); Schwarzbauer, J., Ricking, M.: Non-target screening analysis of river water as compound-related base for monitoring measures. Environ Sci Pollut Res. 17, 934–947 (2010); Hites, R.A., Jobst, K.J.: Is Nontargeted Screening Reproducible? Environ Sci Technol. 52, 11975-11976 (2018); Domínguez, I., Arrebola, F.J., Martínez Vidal, J.L., Garrido Frenich, A.: Assessment of wastewater pollution by gas chromatography and high resolution Orbitrap mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1619, 460964 (2020)]. Именно эти наиболее эффективные в сегодняшней мировой практике методы будут использованы в работе по исследованию водного и воздушного экспосома современным комплексом масс-спектрометрических методов. Разработанный подход будет апробирован в ряде некоторых регионов Москвы, Московской и Архангельской области. В результате будут получены уникальные данные по всей совокупности химических соединений в объектах окружающей среды этих регионов, составлены списки локальных приоритетных экотоксикантов. Поскольку речь будет идти о тысячах индивидуальных соедиенений, помимо классических методов обработки результатов будут использованы эффективные хемометрические подходы. Разработанный подход можно будет тиражировать, устанавливая экспосом для самых разных территорий по всему миру.

Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта планируется получить следующие результаты: 1. Создание оптимального комплексного масс-спектрометрического метода мирового уровня для идентификации максимального количества разнородных соединений в природных образцах при использовании комбинации масс-спектрометрии с разными видами газовой хроматографии, комплементарными методами ионизации и различной разрешающей способностью масс-анализатора. 2. Обнаружение присутствия нескольких тысяч классических экотоксикантов и новых антропогенных соединений в объектах окружающей среды некоторых субъектов России. 3. Создание локальных списков приоритетных загрязняющих веществ для ряда субъектов РФ, включая, Москву и Архангельск. Созданный в рамках предлагаемого исследования метод масс-спектрометрического скрининга природных образцов для установления присутствия экотоксикантов большинства типов комплексными методами на базе масс-спектрометрии высокoго разрешения можно будет тиражировать, проводя исследования по определению экспосома в регионах по всему миру. Полученные результаты по водному и воздушному экспосому позволят составить локальные списки приоритетных загрязняющих веществ, установить их источники и в будущем правильно планировать природоохранные меры, улучшить состояние окружаюшей среды и здоровье населения. Запланированные исследования будут проведены на современном мировом уровне. Результаты будут докладываться на Всероссийских и Международных научных форумах и публиковаться в наиболее высокорейтинговых международных журналах индексируемых в базе данных «Сеть науки» (1 и 2 квартили Web of Science).

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---