Ученые лаборатории
геохимии наночастиц Института геохимии и аналитической химии имени В. И.
Вернадского (ГЕОХИ РАН) выяснили, как распределяются в московской городской
пыли платина и палладий, выбрасываемые из автомобильных катализаторов.
Автомобильный
катализатор – это устройство в выхлопной системе двигателя внутреннего
сгорания. Он обеспечивает существенное снижение уровня вредных выбросов в
атмосферу. Покрытие внутренней части корпуса катализатора содержит драгоценные
металлы, относящиеся к платиновой группе (главным образом – платина и палладий)
в виде металлических наночастиц. При «старении» автомобильных катализаторов
платина и палладий попадают в атмосферу и скапливаются в дорожной пыли.
Ученые провели
исследование более семидесяти проб осевшей пыли, собранной в Москве, на
территории, ограниченной Третьим транспортным кольцом, на автомагистралях,
второстепенных дорогах, в парковых и жилых зонах. Для изучения проб пыли ученые
использовали комплекс взаимодополняющих методов:
• мембранную
фильтрацию и центрифугирование для выделения частиц пыли различного размера,
• лазерную дифракцию и электронную микроскопию для оценки размера и морфологии
выделенных частиц,
• атомно-эмиссионную и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой для
их элементного анализа.
Для оценки размера и
содержания наночастиц платины и палладия в образцах пыли ученые применяли метод
масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в режиме анализа единичных
(отдельных) частиц. Как отмечают в научном институте, авторы работы –
единственные на сегодняшний день в России – не только владеют, но и широко
используют этот метод для изучения наночастиц окружающей среды.
«Согласно данным
Всемирной организации здравоохранения растворимые формы платины и палладия
(хлоридные комплексы) могут быть токсичны или вызывать аллергические реакции, о
чем свидетельствуют исследования как in vitro (в пробирке), так и in vivo (на
живых организмах). Растворимые формы платины и палладия могут задерживаться в
почках, печени, селезенке при ингаляционном попадании в организм (выводятся, но
не очень быстро). Целью нашей работы не являлась просто оценка содержания
платины и палладия в пыли, а именно их распределение между фракциями
наночастиц, микрочастиц и водорастворимой фракцией, что ранее не изучали.
Впервые мы определили содержание наночастиц и растворимых форм платины и
палладия в московской пыли», – рассказывает старший научный сотрудник
лаборатории геохимии наночастиц ГЕОХИ РАН, кандидат химических наук Михаил
Ермолин.
Результаты
исследования выглядят так: общее среднее содержание платины в исследуемых пробах
дорожной пыли составляет 35 нг/г, а палладия – 235 нг/г. В среднем в
растворимых формах присутствуют 10 % платины и 4 % палладия от их общего
содержания в пыли. На наночастицы приходится менее 2 % платины и палладия.
Выявленные концентрации платины и палладия значительно выше средних
концентраций платины и палладия в земной коре (около 1 нг/г).
Как отмечают в ГЕОХИ
РАН, выявленные концентрации в пыли на 1–2 порядка выше – из-за загрязнения
выбросами автокатализаторов. Основная доля этих металлов находится во фракции
микрочастиц. Несмотря на то, что платина и палладий в виде микрочастиц
относительно инертны (малоподвижны), при изменении условий окружающей среды они
могут переходить в растворимые, более подвижные и токсичные соединения.
Платина и палладий из
автомобильных катализаторов в окружающей среде.
«Однако, по данным
ВОЗ, в настоящее время угрозы, связанные с выбросом платины и палладия из
автомобильных катализаторов, отсутствуют вследствие низких концентраций. Быть
может, в перспективе полученные нами результаты, послужат основой для
разработки технологий извлечения полезных компонентов, в том числе платиновых
металлов из пыли», – подводит итог заместитель директора ГЕОХИ РАН, заведующий
лабораторией геохимии наночастиц, доктор химических наук Петр Федотов.
Результаты
исследования опубликованы в одном из международных журналов. Работы
проведены при поддержке Минобрнауки России и РНФ.
Источник: Минобрнауки
России.