ISSN 1563-0331 

Индекс 75879; 25879 

ӘЛ-ФАРАБИ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ 

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИ 

Х А Б А Р Ш Ы 

В Е С Т Н И К 

ХИМИЯ 

СЕРИЯСЫ 

СЕРИЯ 

ХИМИЧЕСКАЯ 

АЛМАТЫ №4 (60) 2010

2 

ҚазҰУ хабаршысы. Химия сериясы, №4(60), 2010

Вестник КазНУ. Серия химическая, №4(60), 2010 3 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН 

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ 

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ 

ЦЕНТР ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА 

МАТЕРИАЛЫ 

МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО 

АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ 

6-8 ОКТЯБРЯ 2010 г. 

Республика Казахстан 

г. Алматы

4 

ҚазҰУ хабаршысы. Химия сериясы, №4(60), 2010 

ISSN 1563-0331 

Индекс 75879; 25879 

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті 

ХАБАРШЫ 

ХИМИЯ СЕРИЯСЫ 

Казахский национальный университет имени аль- 

Фараби 

ВЕСТНИК КАЗНУ 

СЕРИЯ ХИМИЧЕСКАЯ 

Материалы Международной научной конференции по аналитической химии 

и экологии / под ред. Наурызбаева М.К. - Алматы: КазНУ, 2010. – 366с. 

Редакционная коллегия: 

д.т.н., профессор Наурызбаев М.К.(отв. редактор) 

д.х.н., профессор Абилов Ж.А. (науч. редактор) 

д.х.н., профессор Буркитбаев М.М. 

PhD Галеева А.К. (отв. секретарь) 

Данный номер «Вестника КазНУ» содержит материалы Международной научной конференции по аналитической 

химии и экологии, проведенной на базе Центра физико-химических методов исследования и анализа 

Казахского национального университета имени аль-Фараби. В нем приведены статьи, отражающие основные 

результаты научных исследований последних лет в области аналитической химии и экологии. 

Для научных и инженерно-технических работников, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся 

в области аналитической химии и экологии. 

© Казахский национальный университет им.аль-Фараби (КазНУ), 2010 

© Центр физико-химических методов исследовании и анализа (ЦФХМА), 2010 

© Авторы, 2010


ISSN 1563-0331 

Индекс 75879; 25879 

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ 

ҚАЗАҚ ҦЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТI 

ҚАЗҰУ 

ХАБАРШЫСЫ 

ХИМИЯ СЕРИЯСЫ 

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ 

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ 

ВЕСТНИК 

КазНУ 

СЕРИЯ ХИМИЧЕСКАЯ 

АЛМАТЫ №4(60) 2010 

Основан 22.04.1992г. 

(регистрационное 

свидетельство № 766) 

Перерегистрирован Министерством 

культуры, информации 

и общественного согласия 

Республики Казахстан 

25.11.1999 г. 

(регистрационное 

свидетельство № 956-Ж) 

Редакционная коллегия: 

д.х.н., профессор, Мансуров З.А. 

(науч.редактор) 

д.х.н., профессор Буркитбаев М.М. 

(зам.науч.редактора) 

д.х.н., профессор Тажибаева С.М. 

(ответ. секретарь) 

к.х.н., ст. преподаватель Какимова М.Г. 

(техн. секретарь) 

д.х.н., профессор Алдабергенов М.К. 

д.х.н., профессор Абилов Ж.А. 

д.х.н., профессор Бурашева Г.Ш. 

д.х.н., профессор Жубанов К.А. 

д.х.н., профессор Мун Г.А. 

д.х.н., профессор Мусабеков К.Б. 

д.х.н., профессор Наурызбаев М.К. 

д.х.н., профессор Онгарбаев Е.К. 

к.х.н., доцент Торегожина Ж.Р. 

Вестник КазНУ 

Серия химическая 

№ 4(60) 

ИБ № 4911 

Подписано в печать 24.09.10 

Формат 90 х 110 1/8 

Бумага офсетная № 1 

Печать офсетная. Уч.-изд.л. 22,62 

Тираж 500 экз. 

Заказ № 439 

Цена договорная 

Издательство «Қазақ 

университеті» 

Казахского национального 

университета им.аль-Фараби 

050040, г.Алматы, 

пр.аль-Фараби, 71, КазНУ. 

Отпечатано в типографии 

издательства 

«Қазақ университеті» 

Наурызбаев М.К. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АНАЛИТИ- 

ЧЕСКОЙ ХИМИИ В КАЗАХСТАНЕ 10 

ЭКОЛОГИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 

ЭКОЛОГИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, РАДИОЭКОЛОГИЯ 

1. Carlsen L. PARTIAL ORDER RANKING IN INTEGRATED 

ENVIRONMENTAL ASSESSMENTS. QUALIFYING THE DPSIR 

APPROACH 

2. Vishnjakov A.I. ECOLOGICAL ASPECTS OF INFLUENCE OF 

IONIZING RADIATION ON BONE-BRAIN HAEMOPOIESIS 

ANIMALS 

3. Алимжанова М.Б., Абилев М.Б., Кенесов Б.Н., Батырбекова С.Е. 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДО- 

РОДОВ НЕФТИ В ПОЧВАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОСЧАГЫЛ 

МЕТОДАМИ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И 

ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ 

4. Аскарова У.Б. РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПО- 

НЕНТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В КАЗАХСТАНЕ И 

ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ 

5. Ахундова Н.А., Кадимова Н.С., Мамедова С.Ш. ВОДОРОСЛИ 

ФИТОПЛАНКТОНА КАСПИЙСКОГО МОРЯ - ИНДИКАТОРЫ 

САПРОБНОСТИ ВОДЫ 

6. Байматова Н.Х., Сайлауханулы Е., Кенесов Б.Н. КАЧЕСТВЕН- 

НЫЙ АНАЛИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ГОРОДЕ АЛМАТЫ 

СОВРЕМЕННЫМИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ 

7. Жернов Ю.В., Аввакумова Н.П., Кривопалова М.А. ГУМИ- 39 

НОВЫЕ ВЕЩЕСТВА – КОМПОНЕНТЫ ВОДНЫХ ЭКОСИ- 

СТЕМ: ДВА ВЗГЛЯДА НА ПРОБЛЕМУ 

8. Катанаева В.Г., Селянин А.В., Ларин С.И. ОСОБЕННОСТИ 45 

ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД ОЗЕР ЛЕСОСТЕПНОГО 

ПРАВОБЕРЕЖНОГО ПРИИШИМЬЯ 

9. Кельина С.Ю., Дедков Ю.М. ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОКАТАЛИ- 46 

ЗАТОРОВ В ПРОЦЕССАХ ОКИСЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВОД 

10. Кобланова О.Н., Абзалова Д.А. КИНЕТИКА ОСВЕТЛЕНИЯ 52 

САЖЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД В ПРИСУТСТВИИ ПО- 

ЛИМЕРА СУМАК 

11. Крылов В.А., Крылов А.В., Мосягин П. В., Бочкарева Л.В., 57 

Нуштаева Л.Б. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИКРОЭКСТРАК- 

ЦИОННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ 

ВЕЩЕСТВ 

12. Ларина Н.С., Дунаева А.П., Масленникова С.С., Ларин С.И. 58 

ФОРМЫ НАКОПЛЕНИЯ И МИГРАЦИИ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕ- 

МЕНТОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА ПИКЕТНОЕ 

13. Назаркулова Ш.Н., Уралбеков Б.М., Абишев Т.Б., Буркитбаев 59 

М.М. УРАН И ТОРИЙ В ПОЧВАХ ДОЛИНЫ РЕКИ ШУ 

14. Нурмаганбетов Д.Ш. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СО- 64 

ВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 

ВОДНЫХ РЕСУРСОВ 

15 

20 

24 

28 

31 

34

6 


15. Приходько Т.В., Смирнова С.Ю., Михалева М.М., Талжанов Н.А., Балпанов Д.С. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ НА СОДЕР- 

ЖАНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ПЕСТИЦИДОВ 

16. Савоськина А.М., Широков Д.А. ОЦЕНКА ФОНОВОГО СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ 

ОБСКОЙ ГУБЫ ПО СОДЕРЖАНИЮ В НЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 

17. Соловьева А.А., Лебедева О.Е. МИНЕРАЛИЗАЦИЯ НИТРОПРОИЗВОДНЫХ ФЕНОЛА 

ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА 

18. Сульман Э.М., Матвеева В.Г., Долуда В.Ю., Лакина Н.В., Гавриленко А.В., Тихонов Б.Б. 

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ 

СОЕДИНЕНИЙ 

19. Сутягин А.А., Левина С.Г., Дерягин В.В., Мухаметшина Л.Ф. К ВОПРОСУ О 

РАДИОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ НЕКОТОРЫХ ОЗЕР СРЕДНЕЙ И ДАЛЬНЕЙ ЗОНЫ 

ВУРСа 

20. Суюнова А.Б., Собин А.В, Глоба Н.В., Безроднов М.А., Талжанов Н.А., Балпанов Д.С. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ИХТИОФАУНЫ КАЗАХСТАНСКОГО СЕКТОРА КАСПИЙСКОЙ 

АКВАТОРИИ НА ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЬЮ, ПЕСТИЦИДАМИ И ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ 

21. Танганов Б.Б. ДОСТУП К ЧИСТОЙ И ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ – ОДНО ИЗ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ 

ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПРАВ (ПЕРСПЕКТИВЫ ОПРЕСНЕНИЯ ВОД МОРЕЙ И ОКЕАНОВ) 

22. Трубникова Л.В. НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ПРОМЫВ- 

НЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЛИНИЙ 

23. Уралбеков Б.М., Сатыбалдиев Б.С., Назаркулова Ш.Н., Буркитбаев М.М. УРАН И РАДИЙ В 

МИНЕРАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОЧВ РАЙОНА МЕСТОРОЖДЕНИЯ КУРДАЙ 

24. Усков Т.Н. ФТАЛАТЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ р. ОБЬ 

(В РАЙОНЕ г. БАРНАУЛА) 

69 

70 

71 

73 

75 

79 

80 

85 

86 

93 

ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ 

В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

25. Арабова З.М., Дедков Ю.М., Корсакова Н.В., Радугина О.Г., Торопченова Е.С. ЛАБИ- 98 

ЛИЗАЦИЯ РОДИЯ(III) В ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ 

26. Аязбек Д.М., Жаманбаева М.К., Шалдыбаева А.М., Балғымбекова Қ.А., Талбаев Т.Д. 101 

БИОЛОГИЯЛЫҚ СЫНАМАЛАРДАҒЫ ОРГАНИКАЛЫҚ ҚОСЫЛЫСТАРДЫ 

ХРОМАТОМАСС-СПЕКТРОМЕТРЛІК ӘДІСПЕН ЗЕРТТЕУ 

27. Бадавамова Г.Л., Матакова Р.Н. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 

105 

НА ТВЕРДОМ КОМПОЗИЦИОННОМ ЭЛЕКТРОДЕ С УЧАСТИЕМ НЕКОТОРЫХ РЕДКО- 

ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (Eu, Yb) 

28. Баешов А.Б., Даулетбаев А.С., Баешова А.Қ. ТИТАН (III) ИОНДАРЫН ФОТОКОЛОРИ- 108 

МЕТРЛІК ӘДІСПЕН АНЫҚТАУ 

29. Баешова А.К., Баешов А.Б., Баешова С.А. КУЛОНОАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 111 

СЕЛЕНАТ-ИОНОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ 

30. Бурахта В.А., Сатаева С.С. ЭЛЕКТРОАНАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИ- 115 

КОВЫХ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ С МОДИФИЦИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ 

31. Бурахта В.А., Нигметова Б.К., Алмагамбетова М.Ж. ИССЛЕДОВАНИЕ 120 

ЭЛЕКТРОАНАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ЦИРКОНИЯ 

И МОЛИБДЕНА 

32. Вершинин В.И., Власова И.В. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕРАЗДЕЛЕННЫХ 122 

СМЕСЕЙ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ХЕМОМЕТРИЧЕСКИХ 

АЛГОРИТМОВ: ПРОБЛЕМА НЕАДДИТИВНОСТИ 

33. Дедков Ю.М, Казакова Т.А. О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ БОРНОЙ КИСЛОТЫ С ПОЛИОЛАМИ 123 

34. Дедков Ю.М., Петренко Д.Б. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНОГО 128 

НАНОМАТЕРИАЛА «ТАУНИТ» И АКТИВНОГО УГЛЯ КАК СОРБЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ 

ИОНОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 

35. Дьячкова А.В., Кириллов А.Д., Карпов Ю.А. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ 130 

ХИМИЧЕСКОЙ ПРОБОПОДГОТОВКИ ОТРАБОТАННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИ- 

ЗАТОРОВ 

36. Калугина С.М., Мажренова З.Т. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ 131 

НИТРИТ-ИОНОВ В ПОЧВАХ ИОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 

37. Касымжанов К.К., Шоинбаев А.Т., Пирматов А.Э., Зықай М.Х. МОЛИБДЕН ТОТЫҚТАРЫ 134 

МЕН ПІСІРІНДІЛЕРДІ НЕГІЗГІ КОМПОНЕНТТЕРДІ СУЛЫ ЕРІТІНДІЛЕРМЕН ШАЙМАЛАУ 

ПРОЦЕССІНІҢ КИНЕТИКАСЫН ЗЕРТТЕУ 

38. Лапина С.А., Бисикало А.Л., Апрелкова Н.Ф., Кушнарев Д.Ф. АДСОРБЦИОННАЯ 

ПОЛЯРОГРАФИЯ В ОПРЕДЕЛЕНИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАСС ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ 

УГЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА 

137


39. Ларина Н.С., Бойко А.А., Чаевская Е.В. ВОЗМОЖНОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ 138 

МЕТОДОВ АНАЛИЗА В ПРОВЕДЕНИИ ХИМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ 

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

40. Лепихин М.С., Курбатов А.П. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРКАЛЯЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В 139 

УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СРЕДАХ 

41. Майзелис А.А., Байрачный Б.И., Трубникова Л.В. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ 144 

В РАСТВОРАХ, СОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСЫ МЕДИ 

42. Москвин Л.Н., Родинков О.В., Москвин А.Л., Мельниченко А.Н. ПОВЫШЕНИЕ 145 

БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССА ХРОМАТОМЕМБРАННОЙ ГАЗОВОЙ ЭКСТРАКЦИИ ПРИ 

ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 

43. Малахов В.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ХИМИЧЕСКОГО 147 

СОСТАВА ТВЕРДЫХ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ МНОГОФАЗОВЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ 

44. Пикула Н.П.,Слепченко Г.Б. ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ В ЭКОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ 152 

45. Сланов О., Балгимбекова К., Балмуканов К., Талбаев Т. БЫСТРАЯ ОЧИСТКА БИОПРОБ 153 

ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛЕДОВЫХ КОЛИЧЕСТВ 3'-ОН-СТАНОЗОЛОЛА МЕТОДОМ 

МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ 

46. Сыздыкова Л.И. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОСТЬ 158 

РАСТВОРЯЮЩИХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ВСКРЫТИЯ МЕДИ 

ИЗ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ СУЛЬФИДОВ 

47. Тасибеков Х.С. ӚСІМДІКТІ ШИКІЗАТТАН МЕҢЗЕЛІНУІ ПОЛИФУНКЦИОНАЛДЫ 162 

БАҒЫТТАРҒА АРНАЛҒАН ТАБИҒИ СОРБЕНТ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫН ЖАСАҚТАУ ЖӘНЕ 

ОЛАРДЫҢ ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ КӚРСЕТКІШТЕРІ 

48. Троеглазова А.В., Злобина Е.В., Кириллов А.Д., Карпов Ю.А. АВТОКЛАВНОЕ ВСКРЫТИЕ 168 

КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ПРОБОПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦОВ РЕНИЙСОДЕРЖАЩЕГО 

СЫРЬЯ 

49. Рожнов М.С., Козя В.Г., Романюк В.В., Шпильный С.А. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ 169 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ В 

УКРАИНЕ 

50. Родинков О.В., Крюков В.В., Москвин Л.Н. ГЕНЕРИРОВАНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ 170 

ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХРОМАТОМЕМБРАННЫХ МАТРИЦ, 

МОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ 

51. Сатаева С.С., Бурахта В.А., Алмагамбетова М.Ж. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 

172 

МОДИФИЦИ-РОВАННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 

ИОНОВ СЕРЕБРА И КАДМИЯ В ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ 

52. Слепченко Г.Б., Пикула Н.П., Дубова Н.М., Черемпей Е.Г., Мартынюк О.А. ДОСТИЖЕНИЯ 173 

ЭЛЕКТРОАНАЛИЗА В КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 

53. Совын Е.Р., Пацай И.О. ПО «JOBMATH» В ИССЛЕДОВАНИИ СОСТАВА КОМПЛЕКСА 175 

54. Стацюк В.Н., Фогель Л.А., Нажметдинова А.Ш. ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ 176 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЛЕНА (IV) НА МЕДНОМ ЭЛЕКТРОДЕ 

55. Темердашев З.А., Логачева Е.Ю., Коншина Дж.Н., Коншин В.В. ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ 177 

ДИТИОСЕМИКАРБАЗОНЦЕЛЛЮЛОЛЗЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА(II), КАДМИЯ(II) 

И РТУТИ(II) 

56. Тогаева Б.Б., Мадин М.И., Ишмухамедов А.С., Озерова Т.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВИНЦА В 178 

ПОЧВАХ МЕТОДАМИ ААС И ИСП-СПЕКТРОМЕТРИИ 

57. Шигабаева Г.Н., Шакирова А.В. РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ВАЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ 180 

ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (Сu, Pb, Zn, Ni,Mn) В ПЕСЧАНЫХ ПОЧВАХ 

58. Шинибекова А.А., Балғымбекова Қ.А., Шалдыбаева А.М., Талбаев Т.Д. ХРОМАТО-МАСС- 

СПЕКТРОМЕТРИЯ ӘДІСІМЕН ЗӘРДЕГІ СТЕРОИДТЫ ҚОСЫЛЫСТАРДЫ ТАЛДАУ 

182 

АНАЛИТИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ 

59. Prostyakova A.I., Kapustin D.V. DEVELOPMENT OF NEW METHODS OF FLUOROPOLYMER 

NANOLAYERS FORMATION ON THE OZONE-TREATED SOLID MATRICES FOR THE 

PREPARATION OF EFFECTIVE BIOADSORBENTS 

60. Винников В.П., Завьялов В.С., Салеева А.И., Маснавиева Л.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ 

ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОДИСПЕРСНОГО ЦИКЛИЧЕСКОГО НИТРАМИНА 

61. Дедков Ю.М. НАНОНАУКА: СОДЕРЖАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В 

АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

62. Зарифуллина М.М., Генералова А.Н., Сизова С.В., Марквичев Н.С., Олейников В.А., 

Зубов В.П. ПОЛИАКРОЛЕИНОВЫЕ ЧАСТИЦЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ 

НАНОКРИСТАЛЛЫ, ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ МЕДИ (II) 

63. Казакова Т.А., Дедков Ю.М. НАНОУГЛЕРОДНЫЙ МАТЕРИАЛ «ТАУНИТ» КАК СОРБЕНТ 

ДЛЯ В(III) 

187 

190 

193 

199 

200

8 


64. Курбатова Н.А., Эльман А.Р., Бухаркина Т.В. ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО 

АНАЛИЗА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ПРИ 

ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА 

204 

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

65. Mamontova E.A., Kuzmin M.I., Tarasova E.N., Khomutova M.Yu. THE INVESTIGATION OF PCBs 

AND OCPs IN AIR IN THE IRKUTSK REGION (RUSSIA) USING PASSIVE AIR SAMPLING 

66. Nadirov R.K., Dossymkhanova M.K. VOLTAMMOGRAMS OF CHRYSIN AT GLASSY CARBON 

ELECTRODE 

67. Аввакумова Н.П., Жданова А.В., Кривопалова М.А. ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ 

АКТИВНОСТИ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПЕЛОИДОВ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИМ И 

ХЕМИЛЮМИНИСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ 

68. Адекенов С.М. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЛЕКАРСТ- 

ВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ 

69. Адекенова А.С., Ивасенко С.А., Тулеуова Г.Х. ВЭЖХ В АНАЛИЗЕ СЕСКВИТЕРПЕНОВЫХ 

ЛАКТОНОВ 

70. Асташкина А.П., Тартынова М.И., Медведев Д.М., Бакибаев А.А. ХРОНОКОНДУКТО- 

МЕТРИЧЕСКИЙ СУБСТРАТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ДРОЖЖЕЙ 

71. Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Сабдалиева М.К., 

Кудайбергенов С.Е. МАСС-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НОВЫХ НЕФТЕЙ 

КАЗАХСТАНА 

72. Бухоров Ш. Б., Хамраев С. С., Хайдаров А.А. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ 

ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ ТРИМОНОСПИРТБУТАНА НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ МЕСТНОГО 

ПРОИЗВОДСТВА 

73. Гадецкая А.В., Кожамкулова Ж.А., Маева К.А. , Жусупова Г.Е., Абилов Ж.А. ПОЛУЧЕНИЕ 

БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ ИЗ РАСТЕНИЙ L. MYRIANTHUM 

74. Дюрягина А.Н. ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ 

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 

75. Заманбекова К.А., Иманбеков К. И., Пралиев К. Ж., Ергожин Е.Е. КОМПЬЮТЕРНАЯ 

ХИМИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ПИПЕРИДОЛА: 1-(ЭТОКСИПРОПИЛ)-4-ЭТИНИЛ-4-БЕНЗО- 

ИЛОКСИПИПЕРИДИН 

76. Заманбекова К.А., Иманбеков К.И., Пралиев К.А., Eргожин E.E. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ 

РАСЧЕТ КОНФОРМАЦИЙ АНЕСТЕТИКА ―КАЗКАИН‖ 

77. Заманбекова К.А., Иманбеков К. И., Пралиев К. Ж., Ергожин Е.Е. КОМПЬЮТЕРНОЕ 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ 1-(2-ГИДРОКСИЭТИЛ)-4-ФЕНИЛЭТИЛ-4- 

ГИДРОКСИ-ПИПЕРИДИН 

78. Ковальчук Т.Н., Чугунов Б.М., Антонович В.П., Малиновский Е.К. СПОСОБ 

КРИОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЧИСТОТЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

79. Ковальчук Т.Н., Чугунов Б.М., Антонович В.П., Малиновский Е.К. МЕТОДИКА 

АТТЕСТАЦИИ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ СОСТАВА ГЕРБИЦИДОВ – ПРОИЗВОДНЫХ 

СУЛЬФОНИЛМОЧЕВИНЫ 

80. Лебедева Н.Н., Морозова Н.В., Киселѐв С.А. СИНТЕЗ АЛЛИЛОВЫХ ЭФИРОВ ДИОЛОВ В 

УСЛОВИЯХ МЕЖФАЗНОГО КАТАЛИЗА 

81. Мамонтова Е.А., Тарасова Е.Н., Мамонтов А.А., Кузьмин М.И. О РАСПРЕДЕЛЕНИИ 

СТОЙКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ И ПОЧВАХ 

МОНГОЛИИ 

82. Мураева О.А., Панайотова Т.Д. ЧИСЛА ГИДРАТАЦИИ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ И 

СТАБИЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ВОДЫ 

83. Сабдалиева М.К., Шайхутдинов Е.М., Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П. 

ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕАГЕНТЫ КОМПЛЕКСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ 

НЕФТЕЙ К ТРУБОПРОВОДНОМУ ТРАНСПОРТУ 

84. Туриев А.М., Рамонова А.Г., Бутхузи Т.Г., Магкоев Т.Т., Цидаева Н.И. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕСОРБЦИИ ФРАГМЕНТОВ МОЛЕКУЛ С ПОВЕРХНОСТИ ОРГАНИ- 

ЧЕСКИХ ПЛЕНОК 

85. Турмуханова М.Ж. ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СТРОЕНИЯ 2-МЕТИЛ-4- 

ФЕНИЛЭТИНИЛ-ТРАНС-ДЕКАГИДРОХИНОЛИН-4-ОЛОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ НА 

БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ 

86. Чалов Т.К., Алдабергенов М.К., Назаров П.А. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕПЛОВОЙ ОСМОТИ- 

ЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ С «СПИРТОВОДЯНЫМИ» РЕАГЕНТАМИ 

87. Чернецова Е.С., Овчаров М.В., Бочков П.О., Хомяков Ю.Ю., Варламов А.В., Абрамович Р.А. 

МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ DART: НОВЫЙ ПОДХОД К УСТАНОВЛЕНИЮ СОСТАВА 

ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

209 

214 

215 

216 

220 

221 

226 

229 

232 

235 

238 

241 

245 

249 

254 

256 

258 

263 

264 

274 

279 

284 

286


88. Черных В.В., Турмуханова М.Ж., Литвиненко Г.С. СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 3-МЕТИЛАМИНО-2-ГИДРОКСИПРОПИЛБЕНЗОЛА – 

СТРУКТУРНОГО ИЗОМЕРА ЭФЕДРИНА 

89. Черных В.В., Турмуханова М.Ж., Литвиненко Г.С., Абилов Ж.А., Келжанова Н.К. 

СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ 

2-МЕТИЛДЕКАГИДРОХИНОЛИН-4-ОНА 

90. 

АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

291 

297 

91. Germi F., Gabdushev B.Y., Zakiyev T.M. KARACHAGANAK FIELD - INNOVATIONAL METHOD 301 

OF DIRECT DETERMINATION OF SATURATES-WAXES-AROMATICS- RESINS-ASPHALTENS 

BY TLC-FID TECHNIQUE 

92. Mamedova S.Sh., Gadjieva S.R., Khanlarov T.G., Jafarova N.M.,Akhundova N.A. POLYMERIC 306 

SORBENTS FOR TREATING OF WATER FROM HEAVY METALS 

93. Адекенова А.С., Ивасенко С.А., Тулеуова Г.Х. АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В 310 

ПОЛУЧЕНИИ СУБСТАНЦИИ АРГЛАБИНА НАТИВНОГО 

94. Балықбаева Г.Т., Мусабеков К.Б., Тусупбаев Н.К. ТЕРМИЯЛЫҚ-ҚЫШҚЫЛДЫҚ 311 

АКТИВТЕЛГЕН БЕНТОНИТ САЗЫНА МЕТАЦИД АДСОРБЦИЯСЫ 

95. Долгова Н.Д. СОРБЦИЯ ПЛАТИНЫ И ПАЛЛАДИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ИОНООБ- 314 

МЕННЫМИ СМОЛАМИ 

96. Зайцев П.М., Сурмелева К. В., Красный Д.В. ЛАБОРАТОРНЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ СЕРИИ 318 

"ЭКОТЕСТ ® " И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

97. Кусаинова М.Ж., Султанбаева Г.Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ 320 

ГЛАУКОНИТА НА МОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ «H 2 O-CU 2+ » 

98. Михалченко В.Н., Зюзикова М.А., Бектурганова Г.К. МЕТОДИКИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО 324 

ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА 

99. Муинов Б.Б., Агзамходжаев А.А., Хамраев С.С. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЩЕЛОЧНОГО 327 

ГИДРОЛИЗА ОТХОДА ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКНА «НИТРОН» 

100. Муминов С.З. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СОРБСТРИКЦИИ МОНТМОРИЛЛОНИТА 332 

101. Пиль Л.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АНИОНОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В РАСТИ- 334 

ТЕЛЬНОМ МАСЛЕ 

102. Пиль Л.И. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОСВЕННОЙ pH-ПОТЕНЦИОМЕТРИИ ДЛЯ ОПРЕ- 336 

ДЕЛЕНИЯ ЛЕТУЧИХ КИСЛОТ 

103. Пиль Л.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФУНДАЗОЛА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 337 

104. Хамитова К.К., Демеев Б.Б., Могильный В.В. ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАТОРА НА 338 

СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ШУНГИТА 

105. Цюпко Т.Г., Темердашев З.А., Воронова О.Б., Николаева Н.А, Фролова Н.А. ОЦЕНКА 343 

СУММЫ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ФИТОМАТЕРИАЛОВ ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ 

АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ 

СОВРЕМЕННОЕ ХИМИЧЕСКОЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВЫСШЕЕ 

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

106. Дедков Ю.М., Петренко Д.Б. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ 346 

ОСОБЕННОСТИ КУРСА «СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ХИМИИ» В 

СИСТЕМЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЕЙ ХИМИИ В ВУЗЕ 

107. Каримов А.Н. ЭКОЛОГИЯЛЫҚ МАРКЕТИНГ ЖӘНЕ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ҚАУІПСІЗ ӚНІМ 347 

МӘСЕЛЕЛЕРІ 

108. Лисун Н.М. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ В КУРСЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ 348 

109. Мажренова Н.Р., Биримжанова З.С. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ И ИНТЕРАКТИВНЫХ 350 

МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ В ОБРАЗОВАНИИ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ 

110. Матакова Р.Н., Бадавамова Г.Л. ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ – 353 

НАДЕЖНЫЙ ФАКТОР ДОСТИЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ 

111. Нечепуренко Е.В. О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАДАЧ В ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЯХ 356 

ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

112. Тартынова М.И., Бакибаев А.А., Медведев Д.М. ИННОВАЦИИ В ХИМИЧЕСКОМ 359 

ОБРАЗОВАНИИ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 

113. Шелпакова Н.А., Ларина Н.С. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ 361 

ОБРАЗОВАНИЕ В ВУЗЕ 

114. Washington Braida. CHALLENGES LINKING ENVIRONMENTAL SPECIATION AND ECO- 363 

TOXICITY OF TUNGSTEN

10 


СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ В КАЗАХСТАНЕ 

Наурызбаев М.К. 

Казахский национальный университет им.аль-Фараби 

Казахстан, г.Алматы, nauryzbaev@cfhma.kz 

Становление и развитие аналитической химии в Казахстане связано с именами 

М.Т.Козловского, О.А.Сонгиной, Д.П.Щербова, С.К.Калинина, А.И.Зебревой и др. 

Под руководством заведующего кафедрой аналитической химии академика 

М.Т.Козловского на химическом факультете КазГУ им. С.М.Кирова с 50-х годов ХХ века 

сложилось научное направление "Электрохимические методы анализа, получения цветных и 

редких металлов и исследование их свойств", которое затем разрабатывалось его учениками 

профессорами О.А.Сонгиной, А.И.Зебревой, Е.Ф.Сперанской, В.П.Гладышевым, С.П.Бухман 

и др. Это направление включает в себя разработку химических и электрохимических методов 

анализа, исследование кинетики процессов на ртутном и амальгамных электродах, разработку 

методов разделения и концентрирования элементов, получения металлов высокой чистоты. 

При разработке этого направления была создана научная школа химиков-аналитиков Казахстана, 

которая вносит достойный вклад в развитие электрохимических, химических и фазовых 

методов анализа и получения чистых металлов. 

Начатые по инициативе М.Т.Козловского работы по исследованию и анализу минерального 

сырья методами вольтамперометрии и амперометрического титрования с твердыми 

электродами стали затем самостоятельным направлением, которое возглавила чл.-корр. АН 

КазССР О.А.Сонгина с учениками (доцент З.Б.Рождественская, профессора В.А.Захаров, 

Х.К.Оспанов и др.). 

Школой О.А.Сонгиной разработаны вольтамперометрические методы исследования и 

анализа минерального сырья с использованием в качестве электродов различных металлов, 

минеральных угольно-пастовых и др. материалов. Широкое применение в практике заводских 

лабораторий нашел амперометрический метод титрования, теория которого разработана 

на кафедре химии редких элементов КазГУ им. С.М.Кирова. 

Большой вклад в развитие аналитической службы в геологии был внесен в Казахском 

институте минерального сырья профессором Д.П.Щербовым. Им разработан ряд методик 

спектрофотометрического определения различных элементов, введены понятия о цветовом 

насыщении окрашенных растворов, установления "эффективных пределов" реакций, применяемых 

в фотометрии. Д.П.Щербов является основоположником развития и внедрения в 

практику лабораторий геологической отрасли люминесцентного метода анализа. Им с сотрудниками 

разработан флуориметр ФО-1, серийно выпущенный заводом "Геологоразведка". 

В Институте геологических наук АН КазССР под руководством чл.-корр. АН КазССР 

С.К.Калинина разработаны методы определения ряда редких металлов (осмий, рений и др.), 

создана серия атласов спектральных линий значительного количества элементов, которые до 

сих широко используются специалистами спектрального анализа. 

На сегодня научные и научно-методические разработки в области аналитической химии 

проводятся в КазНУ им. аль-Фараби, ряде НИИ МОН РК, Региональных и Национальных 

научных центрах РК. 

Аналитические проблемы промышленных предприятий горнометаллургического, 

нефтяного и нефтехимического комплексов обеспечиваются разработками заводских лабораторий, 

база которых обеспечена дорогостоящими универсальными приборами многоцелевого 

назначения. 

Квалифицированные специалисты аналитического профиля готовятся в КазНУ им. аль- 

Фараби, КарГУ им. Е.А.Букетова и других вузах Республики Казахстан.


Подготовка кадров высшей квалификации по аналитической химии ведется в ВУЗах 

Алматы, Караганды, Астаны, Шымкента и Уральска и аттестуются в диссертационном совете 

химического факультета КазНУ им. аль-Фараби. За последние пять лет по специальности 

аналитическая химия защищены 6 докторских и более 15 кандидатских диссертаций. 

В 1995 г. на химическом факультете открыт Центр физико-химических методов исследования 

и анализа (ЦФХМА КазНУ им. аль-Фараби), который прошел аккредитацию в 

госорганах стандартизации и метрологии в 2007 г. и повторно аккредитован в 2010 году. В 

задачи ЦФХМА входят: разработка новых технологий, способов получения и методов анализа 

чистых веществ и химических материалов из органического и минерального сырья Казахстана; 

аналитическое сопровождение фундаментальных и прикладных исследований в РК; 

создание системного аналитического контроля (сертификации) продукции различных отраслей 

промышленности, сельского хозяйства и объектов окружающей среды. 

В ЦФХМА созданы аттестованные госорганами лаборатории химии нефти, металлов, 

лекарственных препаратов, электрохимических методов анализа, лаборатория экологии биосферы, 

лаборатория радиационной экологии. 

Как известно, экстракция и сорбция являются наиболее эффективными методами концентрирования 

и очистки химических веществ. Использование в качестве экстрагентов легкоплавких 

органических веществ (ЛОВ), впервые предложенное Ф.И. Лобановым, нашло 

широкое применение в аналитической химии вследствие простоты, избирательности и экспрессности. 

На кафедре аналитической химии и химии редких элементов КазНУ имени аль- 

Фараби на основе теоретически обоснованных процессов экстракции легкоплавкими органическими 

веществами ряда цветных, редких и благородных металлов разработаны методики 

их анализа с использованием на финише различных физических методов. 

На основании проведенных исследований последних лет /1-4/ показано, что природа 

минеральной кислоты оказывает существенное влияние на извлечение циркония и ряда других 

редких металлов. Установлено, что экстракция исследованных металлов расплавом 

Д2ЭГФК-ВКК протекает по катионообменному механизму. Подобраны оптимальные условия 

количественного извлечения хрома, титана, циркония, молибдена, вольфрама, рения и 

ряда благородных металлов расплавами Д2ЭГФК-ВКК и ТОФО-ВКК; установлены составы 

экстрагируемых комплексов металлов; рассчитаны концентрационные константы экстракции 

и определены условия разделения и выделения их в чистом виде. На основе этого разработаны 

методики экстракционно-рентгенофлуоресцентного и экстракционнорентгенрадиометрического 

определения благородных, цветных и редких металлов в технологических 

растворах, сплавах, горных породах, рудах, природных и сточных объектах (профессор 

А.И.Зебрева, доцент Е.В.Злобина и др.). 

В течение последних лет в ЦФХМА в рамках Государственной программы развития 

космической деятельности РК исследуется экологическая ситуация в Центральном Казахстане, 

образовавшаяся при падении первых ступеней тяжелых ракет-носителей, запускаемых 

с космодрома "Байконур". Составлены карты загрязнений и проводится экологический мониторинг 

огромной территории в Центральном Казахстане /5-12/. 

Разработаны методики определения 1,1-диметилгидразина и ряда его производных в 

воде, почве и растениях методами ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием и 

ГХ/МС. Впервые разработана методика определения 1-метил-1Н-1,2,4-триазола в образцах 

почвы методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием, который 

может служить маркером исходного загрязнения почвы 1,1-диметилгидразином. Методики 

определения 1,1-диметилгидразина в образцах воды, почвы и растений методом высокоэффективной 

жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием 

аттестованы в Республике Казахстан и могут использоваться в качестве арбитражных. 

Для координации аналитических служб Казахстана на базе ЦФХМА организованы 

(1995, 1998, 2001, 2003, 2007 г.г.) научные конференции по аналитической химии. 

Аккредитованный Центр физико-химических методов исследования и анализа Казахского 

национального университета им. аль-Фараби успешно прошел межлабораторные срав-

12 


нительные испытания на следующие виды продукции: руда полиметаллическая на показатели: 

FeO, Fe 2 O 3 (Fe общ.), MnO, MgO, CaO, Na 2 O, K 2 O, Cu, Pb, Zn, C, Ag, Au; руда золотосодержащая 

на показатели: Cu, Pb, Zn, Cd, Au. 

Результаты фундаментальных и прикладных исследований, проводимых аналитиками 

Казахстана, за последние годы были достойным вкладом в развитие химической науки РК и 

нашли широкое применение на практике. 

В Караганде аналитические лаборатории Института Органического синтеза и углехимии, 

Химико-металлургического института и Института фитохимии вносят заметный вклад в 

успешное выполнение программ фундаментальных и прикладных исследований Центрально- 

Казахстанского региона, обеспечивая также экспрессность анализа и качество продукции 

многих новых наукоемких технологий, разработанных учеными этих институтов и реализованных 

на производстве. 

Лаборатория физико-химических методов исследования Института химических наук 

им. А.Б.Бектурова (проф. К.М.Бекетов) обеспечивает инструментальную поддержку фундаментальных 

и прикладных исследований, проводимых институтом. В ней разработаны высокоэффективные 

методы определения ряда химических загрязнителей почвы и воды Центрального 

Казахстана. 

В лаборатории радиохимии Института ядерной физики разработаны методы разделения 

и концентрирования малых количеств радиоактивных и токсичных элементов неорганическими 

сорбентами, сейчас она переименована в лабораторию «Радиохимии и производства 

изотопов» (руководитель к.х.н. Чиркова Е.Т.) и занимается изготовлением радиохимических 

изотопов. 

Аккредитованная Химико-аналитическая лаборатория АО «ЦНЗМО» (руководитель 

к.х.н. Ташута Г.Н.) проводит физико-химический анализ твердых и жидких фаз; аналитическое 

сопровождение и сертификационные испытания готовой продукции; обеспечение потребностей 

химико-технологических исследований в аналитических работах; усовершенствование 

стандартных и разработка новых методик анализа сырья, продуктов и природных 

объектов; создание банка данных по методам и методикам анализа. 

В лаборатории разработаны атомно-абсорбционные, спектрофотометрические и др. методы 

определения редких, цветных и благородных металлов в минеральном сырье и продуктах 

их переработки. Разработан ряд экспрессных и точных методик эмиссионноспектроскопического 

определения примесей в белой саже, перренате аммония; элементного 

состава цементов; анализа материалов на содержание РЗЭ. 

Сосредоточенные в лаборатории физико-химических методов исследования РГП 

―ИОКЭ им. Д.В.Сокольского‖ (зав. лабораторией к.х.н., доцент А.Д.Бродский) приборы и 

методы позволяют анализировать гетерогенные и гомогенные каталитические системы, исследовать 

процессы коррозии, решать задачи нефтехимии, задачи аналитического характера. 

Спектроскопия In Situ дает возможность выявить влияние генезиса на состояние и 

свойства систем как при их приготовлении, так и непосредственно в ходе химических процессов, 

проводимых этими системами, спектроскопически выделять различные комплексы. 

Методами спектроскопии ЭПР (JES ME ESR, JEOL, JAPAN) исследуются: изменения 

степени окисления ионов переходных металлов под воздействием различных факторов; процессы 

комплексообразования, а также изучаются органические и неорганические радикалы. 

Основной задачей лаборатории физических и химических методов исследований ТОО «Институт 

геологических наук им. К.И.Сатпаева» (зав. лабораторией д.х.н. М.И.Мадин) является 

обеспечение требуемой точности при измерении показателей качества сырья и товарной 

продукции. 

В лаборатории проводится измерение нормируемых показателей качества горных пород, 

руд, минералов, нерудного сырья, технологических промпродуктов (концентратов, хвостов 

обогащения, отвальных хвостов и др.), цветных и черных металлов, их лома и отходов, 

редких и редкоземельных металлов и их соединений. Лаборатория участвует в межлабора-


торных экспериментах по аттестационному анализу состава стандартных образцов и контрольных 

смесей. 

В области аналитических исследований лаборатория осуществляет выполнение разделов 

программ фундаментальных исследований (ПФИ) по госзаказу Комитета науки МОН РК 

и научно-техническое сотрудничество с различными предприятиями цветной и редкометальной 

промышленности республики. В лаборатории разработаны и усовершенствованы методики 

выполнения измерений редких элементов (ниобия, тантала, бериллия, ванадия, рения, 

осмия, кадмия и молибдена) в минеральном сырье разнообразного состава различными аналитическими 

методами. Основное внимание уделялось снижению пределов обнаружения 

указанных элементов, что достигалось применением современных способов пробоподготовки 

и метода оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой с помощью 

спектрометра ―Intrepid II‖. 

На базе аналитических исследований составлены экологические карты загрязнения тяжелыми 

металлами почв г.Алматы, пригородов Павлодара, Семипалатинска, Усть- 

Каменогорска (ученые Казахского Национального университета им. аль-Фараби, Казахского 

Национального технического университета им. К.И.Сатпаева, Семипалатинского и Восточно-Казахстанского 

университетов). 

Стратегия инновационно-индустриального развития вызывает необходимость кардинального 

изменения уровня аналитического контроля, служб стандартизации и сертификации 

товаров и услуг. Возрастает роль аналитического контроля как экономического инструмента. 

Результаты анализа в первую очередь влияют на оценку качества продукции и, естественно, 

на ее стоимость. В связи с этим обеспечение качества аналитического контроля 

приобретает особое значение. Это, в свою очередь, требует расширения ассортимента и повышения 

качества государственных стандартных образцов, практически полного обновления 

стандартов на методы анализа, большинство которых разработаны в советские годы (т.е. более 

20 лет назад) и не соответствуют современному уровню науки и техники и существующим 

международным нормативным документам /13-15/. Необходимо разработать Казахстанскую 

систему аккредитации аналитических лабораторий, нуждающуюся в гармонизации с 

современной мировой практикой, которая будет способствовать усилению конкурентоспособности 

отечественной продукции /13, 16/. 

В этой связи особую обеспокоенность вызывает подготовка высококвалифицированных 

кадров аналитиков всех уровней – от бакалавра до доктора наук. К сожалению, этот недостаток 

нельзя исправить в короткое время. Поэтому проблемой пополнения аналитических 

лабораторий компетентными специалистами нужно заботиться незамедлительно и повсеместно 

/17, 18/. 

В целом, следует сказать, что перед казахстанской аналитикой стоят крупномасштабные 

задачи, которые при государственной поддержке могут быть успешно выполнены. 

Список литературы 

1. Файзуллина А.В., Злобина Е.В., Зебрева А.И. Разработка методики определения 

хрома в сточных водах // Материалы Международной конференции «Экоаналитика Центральной 

Азии», КазНУ им. аль-Фараби «Вестник». - № 5(49).- 2007. - с. 315-319. 

2. Исмаилова А.Г., Злобина Е.В. Экстракционное распределение молибдена (VI) в системе 

Д2ЭГФК-парафин // Материалы Международной конференции «Экоаналитика Центральной 


3. Устакова И.Р. Экстракция титана (IV) и циркония (IV) расплавами фосфорорганических 

реагентов и ее применение в анализе // Автореферат диссертации на соискание ученой 

степени кандидата хим. наук. – 2008. 

4. Долгова Н.Д., Злобина Е.В., Исмаилова А.Г., Устакова И.Р., Файзуллина А.В. Экстракция 

расплавами в рентгенофлуоресцентном анализе редких и благородных металлов //

14 


Тез докладов II Международного форума «Аналитика и аналитики», 22 – 26 сентября 2008 

г., Воронеж.- С.267. 

5. Nauryzbaev M.K., Batyrbekova S.Ye., Tassibekov Kh.S., Kenessov B.N., Vorozheikin 

A.P, Proskuryakov Yu.V. Ecological Problems of Central Asia Resulting from Space Rocket Debris 

// History and Society in Central and Inner Asia Toronto Studies in Central and Inner Asia, №7 

Asian Institute, University of Toronto. - Toronto, 2005. - P. 327-349. 

6. Nauryzbaev M., Batyrbekova S., Kenessov B., etc. Investigation on the dynamics of behavior 

of rocket fuel components in chain ―soil-water-plants‖ // Proceeding of the International 

Conference of Reservoir Operation and River Management (ICROM‘05). - Guangzhou and Three 

Gorges, China, 2005. - P. 74. 

7. Tassibekov Kh., Batyrbekova S., Kenessov B., Lyu Ye., Nauryzbaev M. Asymmetric dimethylhydrazine 

as an organic pollutant of the soils of fall regions of rocket-carriers ―Proton‖ separating 

parts // Geophysical Research Abstracts. – 2005. - Vol. 7. - 11175. - SRef-ID: 1607- 

7962/EGU05-A-11175. 

8. Batyrbekova S., Tasibekov Kh., Kenessov B., Nauryzbayev M. Character of distribution of 

1,1-dimethylhydrazine concentration fields of fall places of rocket-carriers first stages // Abstracts 

of 5th International Conference-Exhibition on Soils, Sediments and Water ―Intersol‘2005‖. - Paris, 

France, 2005, 20 April, session 2. - Paris, France, 2005. - 13H40-14H00. 

9. Lars Carlsen, Mikhail К. Nauryzbaev, Olga A. Kenesova, S. Batyrbekova. A preliminary 

assessment of the potential environmental and human health impact of unsymmetrical dimethylhydrazine 

as a result // Chemosphere, v. 67, 2007.- p.1108-1116. 

10. Lars Carlsen, Mikhail K. Nauryzbaev, Olga A. Kenesova, S. Batyrbekova. 1,1- 

Dimethylhydrazin - Raketbraendstof og et muligt Milj0- og// Dansk Kemi, v. 88-1, 2007. - p. 30-32. 

11. Кенесов Б.Н. Определение 1-метил-1Н-1,2,4-триазола в почве методом газовой 

хроматографии // Материалы Международной конференции «Экоаналитика Центральной 


12. Kenessov B., Batyrbekova S., Nauryzbaev.M., Bekbassov T., Alimzhanova M., Carlsen 

L. GC-MS Determination of 1-Methyl-1H-1,2,4-triazole in Soils Affecte by Rocket Fuel Spills in 

Central Kazakhstan // Chromatographia, 2008, 67, p. 421-424. 

13. Корчагина Е.Н., Тарасов С.В., Юшкевич В.Ф. О межлабораторных сравнительных 

испытаниях различных образцов углей // Зав. лаборатория. Диагностика материалов. №4. – 

2006. т. 72. – с. 62-69. 

14. Добровинский И.Е., Осинцева Е.В., Терентьев Г.И., Скутина А.В. Стандартные образцы 

в системе качества измерений в аналитической химии // Зав. лаборатория. Диагностика 

материалов. №4. – 2007. т. 73. – с. 73-76. 

15. Баскин .Н. Стандартные образцы цветных металлов и сплавов // Зав. лаборатория. 

Диагностика материалов. №12. – 2006. т. 72. – с. 65-67. 

16. Ерошина О.А. Международные организации по аккредитации лабораторий // Заводская 

лаборатория. Диагностика материалов. №10. – 2007. т. 73. – с. 72-78. 

17. Шпигун О.А. Повышение квалификации химиков-аналитиков // Заводская лаборатория. 

Диагностика материалов. №8. – 2008. т. 74. – с. 3. 

18. Абилов Ж.А., Мун Г.А., Мусабеков А.А. Подготовка конкурентоспособных Ph.D. в 

Казахском национальном университете им. аль-Фараби на примере химического факультета 

// Материалы XXXVIII научно-методической конференции ППС КазНУ им. аль-Фараби. – 

Книга 1. – Алматы «Қазақ университеті». – с. 14-19.


ЭКОЛОГИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 

ЭКОЛОГИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, РАДИОЭКОЛОГИЯ 

PARTIAL ORDER RANKING IN INTEGRATED ENVIRONMENTAL ASSESSMENTS. 

QUALIFYING THE DPSIR APPROACH 

Carlsen L. 

Awareness Center, Linkøpingvej 35, Trekroner, DK-4000 Roskilde, Denmark 

LC@AwarenessCenter.dk 

The DPSIR (Driving forces, Pressures, State, Impacts, Responses) framework takes into account a chain of past 

and present situations as well as suggests future activities as responses aiming at improving the environmental health. 

Thus, DPSIR constitutes an advantageous directive for integrated environmental assessments. 

The driving forces are centered on economic sectors and human activities, i.e. activities in the society that 

directly or indirectly are causing the pressures on the environment. The pressures on the environment develop from the 

human activities that are associated with the above mentioned ‘needs’ (driving forces). The state refers to the 

environmental and human health as a result of the pressures. The impacts refer to environmental and economic factors 

changing the physical, chemical or biological states of the environment as well as impacts on human health. The 

responses comprise a priori the reactions by authorities, regulators or society in general to the changes induced 

through the other element in the DPSIR chain. 

The paper will discusses the qualification of the DPSIR approach by applying partial order ranking to the single 

stages of the assessment, eventually applying the hierarchical partial ranking (HPOR) methodology in order to select 

the more appropriate responses. 

Further the paper will describe the possible involvement of expert groups in the assessment process applying a 

partial order based DPSIR approach. 

1. Introduction 

Integrated environmental assessments are often complicated as a wide variety of features and 

parameters must be taken into account. The DPSIR (Driving forces, Pressures, State, Impact, 

Responses) approach constitutes a logical framework for such studies. However, within all 5 

compartments of the DPSIR framework ranking between several options appears important. Often 

this maybe neglected or done based on subjective evaluations. The present paper suggests a 

qualification of the DPSIR approach by introducing rankings based on partial order ranking within 

any of the single compartments, eventually leading to an overall ranking of the possibly responses 

taking both driving forces, pressures, states and impacts into account by applying the Hierarchical 

Partial Order Ranking approach (Carlsen, 2008). 

2. Methodology 

2.1. DPSIR 

The DPSIR (Driving forces, Pressures, State, Impacts, Responses) framework (Kristensen, 

2004) takes into account a chain of past and present situations as well as suggests future activities as 

responses aiming at improving the environmental health. 

2.1.1. Driving forces 

The driving forces are centered on economic sectors and human activities, i.e. activities in the 

society that directly or indirectly are causing the pressures on the environment. Roughly speaking 

the driving forces can be classified as those creating the nuisance and those consuming resources. 

Thus, in broad terms driving forces comprise population, economy, land use and societal 

development. More specific examples of driving forces comprise manufacturing and industry, 

energy production, transport systems, agricultural activities, fisheries, households and consumers

16 


and waste treatment, the list by no means being exhaustive. In sum driving forces can be regarded 

as ‗needs‘ for individuals, industry or society. 

2.1.2. Pressures 

The impacts (pressures) on the environment develop from the human activities that are 

associated with the meeting of the above mentioned ‗needs‘ (driving forces). Thus, the pressures are 

results of production or consumption processes, such as non-sustainable use of resources, changes 

in land use, and direct and indirect emissions of chemicals, waste, etc to air, water and soil. 

2.1.3. State 

The state refers to the environmental and human health as a result of the pressures. Hence, the 

state comprises a combination the physical, chemical and biological quality of the various 

environmental compartments, i.e., soil, water and air, as well as their mutual interplay with respect 

to, e.g., the biodiversity, vegetation water and soil organisms within a specific ecosystem, a specific 

type of landscape, a given population etc. 

2.1.4. Impacts 

The impacts refer to environmental and economic factors. Thus, the possible changes in the 

physical, chemical or biological states may unambiguously cause impacts on the environmental and 

human health, e.g., as a result of increasing concentrations of hazardous chemicals in the 

environment and eventually on both the economic and social performance of society. 

Ultimately the impacts focus on changes in the human welfare comprising both physical and 

mental health as a result in changes in the quality, e.g., state, of the environment. However, also the 

possible changes in the environmental health due to changes in the physical, chemical and/or 

biological state may be covered here. 

2.1.5. Responses 

The responses comprise a priori the reactions by authorities, regulators or society in general to 

the changes induced through the other element in the DPSIR scheme. Thus, responses could 

comprise both passive and active measures. Hence a passive measure, relating to driving forces 

could be initiatives, to change people‘s transport pattern from private cars to public transportation 

by making zones where private cars are not allowed, whereas an active measure would be an 

increase of taxes on gasoline to motivate people to use alternative modes of transportation. 

Responses related to pressures would be various regulations aiming at a reduction of the 

emissions of hazardous chemicals to the environment, whereas responses related to state would 

comprise, e.g., cleaning up or remediation projects of contaminated land. 

It is noted, that basically all responses are caused by the impact element. Impacts are results of 

possible changes in driving forces, pressures and/ or state. Obviously, if there are no changes in 

these elements and thus no changes in impacts, imposing responses as the above mentioned, it 

cannot be argued. In Fig. 1 the complete DPSIR framework is visualized. 

Figure 1 - The interrelation between the single elements in the DPSIR framework 

(adopted from Kristensen, 2004)


2.2 Partial order ranking 

The theory of partial order ranking is presented elsewhere (Brüggemann and Carlsen, 2006; 

Davey and Priestley, 1990). In brief, Partial Order Ranking is a simple principle, which a priori 

includes ―‖ as the only mathematical relation. If a system is considered, which can be described by 

a series of descriptors p i , a given site A, characterized by the descriptors p i (A) can be compared to 

another site B, characterized by the descriptors p i (B), through comparison of the single descriptors, 

respectively. Thus, site A will be ranked higher than site B, i.e., B A, if at least one descriptor for 

A is higher than the corresponding descriptor for B and no descriptor for A is lower than the 

corresponding descriptor for B. If, on the other hand, p i (A) > p i (B) for descriptor i and p j (A) 

for descriptor j, A and B will be denoted incomparable. Obviously, if all descriptors for A are equal 

to the corresponding descriptors for B, i.e., p i (B) = p i (A) for all i, the two sites will have identical 

rank and will be considered as equivalent, i.e., A = B. In mathematical terms this can be expressed 

as 

B A p i (B) p i (A) for all i (1) 

It further follows that if A B and B C then A C. If no rank can be established between A 

and B these sites are denoted as incomparable, i.e., they cannot be assigned a mutual order. 

Therefore POR is an ideal tool to handle incommensurable attributes. 

In partial order ranking – in contrast to standard multidimensional statistical analysis – neither 

any assumptions about linearity nor any assumptions about distribution properties are made. In this 

way the partial order ranking can be considered as a non-parametric method. 

The sets to be partially ordered, the so-called posets, are typically given in the form (X, IB), 

where X are the elements, x i , to be ranked by the set of descriptions, d i , contained in the information 

database, IB (Bruggemann, 1995a). Thus the data matrix has the following form, where q s,t denotes 

the numerical value of descriptor d s for element x t . 

d 1 d 2 • d m 

x 1 q 11 q 21 • q m1 

x 2 q 12 q 22 • q m2 

x 3 q 13 q 23 • q m3 

• • • • • 

x n q 1n q 2n • q mn 

The graphical representation of the partial ordering is often given in a so-called Hasse diagram 

(Brüggemann et al. 2001; Halfon and Reggiani, 1986; Hasse, 1952; Brüggemann, et al., 1995b) In 

practice the partial order rankings are performed using, e.g., the PyHasse software (Brüggemann 

and Voigt, 2009). 

2.2.1. Averaged ranks 

Comparison of elements characterized by a multitude of criteria will typically not lead to a 

linear order, but to a partial order. However, often a linear order is desirable or even required. For 

this purpose the average ranks of the single elements are advantageously used as the most probable 

rank for a given element thus leading to the most probably linear rank of the elements studied. The 

generation of the average rank of the single object in the Hasse diagram has been obtained in 

various theoretically based ways (Bubley and Dyer, 1999; De Loof et al., 2006; Sørensen et al., 

2001; Lerche et al., 2002; Lerche et al., 2003) as well as useful approximations, based on the 

concept of a Local partial order model, introduced by Brüggemann et al. (2004) and further 

improved by Brьggemann et al., (2005) and most recently by Brüggemann and Carlsen, (2011).

18 


In the present study average ranks for the first 4 compartment of the DPSIR approach, i.e., 

D av , P av , S av , and I av , are thought of as derived by any of the methods mentioned above, supposing 

that for each of the four compartments indicators are available, describing objects like geographical 

units, chemicals etc. 

2.2.2. Hierarchical POR 

The weak linear order (in simple words: an order without incomparabilities but with equivalencies), 

derived as average ranks for a partial ordering can be regarded as meta-descriptors. If a 

series of such meta-descriptors are generated from a set of partial order rankings, like D av , P av , S av , 

and I av , they subsequently may constitute the basis for further ranking in a second stage, i.e., a 

consecutive POR denoted Hierarchical Partial Order Ranking (Carlsen, 2008) leading to an ranking 

of objects related to the compartment ‗responses‘ R av . 

3. Discussion 

The process for applying the DPSIR framework will initially be based on elucidating the 

single driving forces (D i ), pressures (P i ), states (S i ), impacts (I i ), and responses (R i ), respectively. 

This may well be a result of a conventional brain storming process involving appropriate expert 

groups. Subsequently, the experts should be asked to assign values to the single, D i ‘s, P i ‘s, S i ‘s and 

I i ‘s, respectively, according to their importance in relation to the possible responses. Several 

methods for deriving these numerical are available, as, e.g., an analytical hierarchy process (Saati, 

1994) or accumulation partial order ranking (APOR) as suggested by Carlsen and Brüggemann 

(2008). These numericals |X ij | (X= D, P, S, I) denotes the j‘s descriptor for the i‘s response, R i , 

which subsequently will be applied as descriptors for partial order ranking of the responses with 

respect to driving forces, pressures, states and impacts, respectively. 

Thus, the following posets are studied: (R i , |D ij |) (R i , |P ij |), (R i , |S ij |) and (R i , |I ij |), respectively, 

eventually leading to the weak linear orders of the responses, |R avD |, |R avP |, |R avS |, and |R avI | based on 

the D, P, S and I, dimensions, respectively, i.e., the most appropriate responses directly to D, P, S, 

and I. 

In order to elucidate the most appropriate overall responses simultaneously taking both 

driving forces, pressures, states and impacts into account a subsequent partial order ranking of the 

responses, R i , using the four individual average rankings |R avD |, |R avP |, |R avS |, and |R avI | as so-called 

meta-descriptors (Carlsen, 2008) is performed. Letting |R av i | denote the information database 

consisting of the four meta-descriptors the poset to study is (R i , |R av i |) the resting partial order and 

subsequently the average rank |R av | will hence suggest the more appropriate responses (measures) to 

be taking to secure a minimum damage and hazard to the environmental and human health. 

Further this approach to the DPSIR approach allows us to elucidate additional features to 

studying a series of available posets like (D i , |P ij |), (P i , |S ij |), (S i , |I ij |), (D i , |S ij |), (D i , |I ij |), and (P i , |I ij |). 

Obviously, studying these posets with give us valuable information on which driving forces lead to 

the highest pressure, which pressure causes the most hazardous states, which state leads to the most 

significant impacts, which driving forces lad to the most hazardous states and most significant 

impacts and which pressures cause the most significant impact, respectively. 

The information obtain this way may elucidate if some of the driving forces and/or the 

pressures call for immediate action, e.g., by recourse the precautionary principle. 

4. Conclusions and Outlook 

The present paper has elucidated how partial order ranking techniques may constitute an 

advantageous decision support tool for integrated environmental assessments including giving 

important background whether the precautionary principle possibly should be invoked.


References 

1. Brüggemann, R.; Halfon, E.; Bücherl, C., 1995a. Theoretical base of the program ―Hasse‖. 

GSF-Bericht 20/95, Neuherberg. 

2. Bruggemann, R., Schwaiger, J. Negele, R.D., 1995b. Applying Hasse diagram technique 

for the evaluation of toxicological fish tests. Chemosphere 30, 1767-1780. 

3. Brüggemann, R.; Halfon, E.; Welzl, G.; Voigt, K.; Steinberg, C.E.W., 2001. Applying the 

concept of partially ordered sets on the ranking of near-shore sediments by a battery of tests. J. 

Chem. Inf. Comput. Sci., 41, 918-925. 

4. Brüggemann, R., Lerche, D., Sørensen, P.B. and Carlsen, L., 2004. Estimation of average 

ranks by a local partial order model, J.Chem.Inf.Comput.Sci., 44, 618-625. 

5. Bruggemann, R., U. Simon, and S. Mey. 2005. Estimation of averaged ranks by extended 

local partial order models. MATCH - Commun.Math.Comput.Chem. 54, 489-518 

6. Brüggemann, R., Carlsen, L., 2006. Partial Order in Environmental Sciences and 

Chemistry, Brüggemann, R., Carlsen, L., Eds.; Springer, Berlin. 

7. Bruggemann, R. and Voigt, K., 2009., Analysis of Partial Orders in Environmental 

Systems Applying the New Software PyHasse, in: Wittmann Jochen, Flechsig Michael, Simulation 

in Umwelt- und Geowissenschaften, Workshop Potsdam 2009, pp.43-55, Shaker Verlag, Aachen. 

8. Brûggemann, R. and Carlsen, L., 2011. An improved estimation of average ranks of partial 

orders, MATCH - Commun.Math.Comput.Chem, 65/2, 000-000. 

9. Bubley, R. and M. Dyer, 1999. Faster random generation of linear extensions. Discr.Math. 

201, 81-88. 

10. Carlsen, L., 2008. Hierarchical partial order ranking, Environ.Pollut., 155, 247-253. 

11. Carlsen, L. Brüggemann, R., 2008. Accumulating partial order ranking, Environ.Mod. 

Software, 23 (2008) 986-993. 

12. Davey, B.A.; Priestley, H.A., 1990. Introduction to lattices and Order. Cambridge 

University Press, Cambridge. 

13. De Loof, K., De Meyer, H., and De Baets, B., 2006. Exploiting the lattice of ideals 

representation of a poset. Fundamenta Informaticae, 71, 309-321. 

14. Halfon, E.; Reggiani, M.G., 1986. On the ranking of chemicals for environmental hazard. 

Environ. Sci. Technol., 20, 1173-1179. 

15. Hasse, H. Über die Klassenzahl abelscher Zahlkörper. Akademie Verlag: Berlin, 1952. 

16. Kristensen, P., 2004. The DPSIR Framework, Paper presented at the 27-29 September 

2004 workshop on a comprehensive/detailed assessment of the vulnerability of water resources to 

environmental change in Africa using river basin approach. UNEP Headquarters, Nairobi, Kenya, 

2004. 

17. Lerche, D., Brüggemann, R., Sørensen, P., Carlsen, L. and Nielsen O.J., 2002. A 

comparison of partial order technique with three methods of multi-criteria analysis for ranking of 

chemical substances, J.Chem.Inf.Comput.Sci., 42, 1086-1098. 

18. Lerche, D., Sørensen, P.B. and Brüggemann, R., 2003. Improved estimation of ranking 

probabilities in partial orders using random linear extensions by approximation of the mutual 

ranking probability, J.Chem.Inf.Comput.Sci., 43, 1471-1480. 

19. Saaty, T.L., 1994. How to make a decision; The analytical hierarchy process. Interfaces 

24, 19-43. 

20. Sørensen, P.B., Lerche, D.B., Carlsen and L., Brüggemann, R., 2001. Statistically 

approach for estimating the total set of linear orders. A possible way for analysing larger partial 

order sets In: Order Theoretical Tools in Environmental Science and Decision Systems 

(Brüggemann, R., Pudenz, S. and Lühr, H.-P. Eds), Berichte des IGB, Leibniz-Institut of 

Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Berlin, Heft 14, Sonderheft IV, pp. 87-97.

20 


ECOLOGICAL ASPECTS OF INFLUENCE OF IONIZING RADIATION ON BONE - 

BRAIN HAEMOPOIESIS ANIMALS 

Vishnjakov A.I. 

The Orenburg State University, 

Russian Federation, Orenburg, ferupin@mail.ru 

In researches on the chickens subjected to the general gamma irradiation in a dose of 6,0 Gr, by means of 

elektronno-microscopic metodov it is shown that intensity of destructive processes of cages of bone brain depends not 

how many on increase in a dose of radiation, and how many from time which has passed after an irradiation. Processes 

destruction accrue in direct ratio to quantity of the hours which have passed after an irradiation. 

Last decades in domestic and world practice appears more and more the facts about 

consequences of large radiating accidents: failures on atomic power stations, nuclear tests, leaks of 

radioactive fuel. This problem gets a special urgency because in the territories polluted radioactive 

nuclide, live the big contingents of people, agricultural animals and a bird (Topurija G.M., 2003) 

are grown up. 

The Orenburg region is included into number of territories of Russia, on a surface and which 

bowels the centres of artificial radioactive pollution are created. Besides air land explosion of a 

nuclear bomb on army doctrines in Totsky area in 1954 (a unique case in world practice of army 

doctrines), in its limits with 1970 for 1973 it is blown up underground five nuclear charges. In three 

cases they are made for the purpose of a construction of capacities for storage of a gas condensate 

and gas. Underground gas storehouses are built in thickness of stone salt on depth of 1141 m, 

maintained within fifteen years then they have been preserved because of filling of capacities with a 

radioactive brine. Measures were taken for preservation of working volume of capacities and 

prevention of capture of radioactive substances by storage products on removal of brines from 

capacities. Operations were spent without due accuracy and have led to radiating failure on all 

objects (Zhukov A.P., 1999). 

As it is known, the blood system is one of the most radio sensitive, so-called «сritical 

systems». In some cases changes in blood arise at action on an organism of rather small doses of 

radiation and can be unique diagnostic indicators of beam diseases and their consequences. 

Meanwhile, available experimental hematology materials are received basically on laboratory 

animals. However dose and time parametres of defeat and restoration of blood cells cannot be 

identical to all animals, including for a bird as the analysis dose dependences of marrowy 

destruction has revealed considerable specific distinctions (Semenova E.G., 1997; Starix O.N., 

2002; Safonova V. A, Starix O.N., 2002). 

The urgency of the designated problems has caused a choice of a direction of our researches 

in which we have made an attempt to explain laws of change in system кроветворения at birds 

under the influence of an ionising radiation. 

As object of research chickens-broilers of daily age served. The general unitary gamma 

irradiation carried out on telescale-therapeutic to installation «Agate Р-1» at capacity of a dose of 

0,6 Gr/minutes, in a uniform field in the size 0,2 х 0,2 m, distance from a source to a surface – 0,75 

m. In experience irradiated a bird with a dose of 6,0 Gr. Sampling carried out in 1, 3, 6, 12 and 24 

hours. For ultrathin research a marrow fixed in 2,5 %-th solution glutaraldehyde on the phosphatic 

buffer with the subsequent hour dofixation 1 %-th solution OsO 4 on the same buffer. After 

processing by the sated solution of uranil-acetate on 70 % th ethanol a material dehydrated in spirits 

of an ascending fortress and concluded in epon. Ultrathin cuts studied in an electronic microscope. 

At an irradiation of a bird a dose of 6,0 Gr, in 1 hour and in 3 hours morphological changes of 

cages of a marrow in expressiveness degree widely varied. In some haemopoetic cages were 

observed both damage signs, and indemnifications directed on restoration intracelylaris of elements


and maintenance of integrity of all cage. In such cages of damage were not so considerable. So the 

most widespread signs of damage of cages were swelling mitochondrion and partial disorganisation 

in them growthis, expansion perinuclearis spaces. Indemnification reactions were characterised by 

increase of activity of a cellular kernel, strengthening of intranuclear synthesis of fiber, increase in 

the area of a surface of nuclear membranes and plasmalemmas cages. 

The first type meeting stromalis reticular cages – actively functioning phagocytic cages were 

with light kernels and with a considerable quantity large phagolisosom in the cytoplasm, the second 

type - with atrophy signs – a little compressed extended cages with very dense dark cytoplasm and a 

narrow long kernel. 

Young cages - predecessors (blast cages) a marrow of chickens have been presented as large 

cages, from 20 to 30 microns in diameter, and the smaller size, from 8-10 till a micron. 

Keeping the structure seldom meeting in sight of the cage were roundish or slightly oval form, 

with a large roundish or oval kernel more often. Cytoplasm extensive, containing small light 

bubbles, small vials, vesicle, a small amount small mitochondrias and short expanded almost 

roundish tanks GER, set of free ribosomes and polyribosomes, sometimes individual small 

complexes of Goldzhi. Despite safety of the majority endocellular organellas, in a kernel changes in 

a kind of disappearance peripheral heterochromatin and easings of density and dispersion of kernels 

often came to light, and in cytoplasm of such cages signs of reduction of quantity of ribosomes and 

polyribosomes already came to light. That is it were available all signs of decrease in albuminous 

synthesis. At many blastes cages in different degree of expressiveness extended perinuclear spaces, 

beginning from weak degree to the strong. At separate cages at a full enlightenment karyoplasm it is 

strong emergence vacuoles in cytoplasm. Signs apoptosis blastic cages in the form of specific dense 

figures were defined also. 

As to cages monocytes of some a marrow of chickens at an irradiation in a dose of 6,0 Gr in 1 

and 3 hours in promonocytes endocellular destructive processes were different degree of 

expressiveness, from poorly shown to average degree, and kernels very expressed in the form of a 

full enlightenment and cytoplasm because of destruction chromatin in a kernel and organell in 

cytoplasm. In cages disappeared growth in mitochondrion, emergence vacuoles channels GER and 

tanks of a lamellar complex of Goldzhi, the quantity of ribosomes and the policy in cytoplasm 

considerably decreased. Came to light also mature monocyte with more dark cytoplasm and a 

kernel, and accordingly monocyte with optical light cytoplasm and a kernel. Geterochromatin in 

kernels of these cages remained partially. 

In cytoplasm dark monocyte channels GER, emergence vacuoles in mitochondrias have been 

a little expanded, but there were many ribosomes and polyribosomes, came to light small lisosomes, 

the lamellar complex of Goldzhi has been well expressed. Optically light monocyte, possibly, 

represented population of the cages less steady against radiation, to them the endocellular elements 

participating in synthesis of fiber, such as ribosomes, GER, a kernel were exposed to partial 

destruction, poorly extended perenuclear space, emergence vacuoles in mitochondrias. 

Separate promonocyte kept the structure. A body of cages more often the oval form, with 

large oval a kernel with not-considerable quantity peripheral heterochromatin and one-two kernels. 

Cytoplasm is extensive, contains sometimes, except small mitochondrial, lamellar KG with adjacent 

centrioles, roundish tanks GER, set of free ribosomes and polyribosomes. In separate cages the 

nuclear material collapsed everything, in cytoplasm the dystrophic phenomena in a kind emergence 

vacuoles, full destruction organellis and occurrences in cytoplasm of residual little bodies were 

shown. 

Mielocyte and metomielocyte to differentiate on specific granules it was not represented 

possible as in all meeting cages of the given number these granules were exposed expressed 

destraction. Granules as though lysing or were dissolved. Cytoplasm of cages emergence vacuoles 

owing to destruction kristes in mitochondrias and their swelling, and also strong expansion of tanks 

GER. Chromatin and kernels in a kernel dissipated. Sharing mielocytes it was not found out. 

Sometimes met mielocyte, having except the changes set forth above the expressed fragmentation

22 


of the condensed parts of cytoplasm and constriction a nuclear material along with formation of the 

endocellular «emptiness». From the mature differentiated cages of a described cellular number met 

basophilic granulocytes. They had horseshoe-shaped a kernel consisting of two segments, rich 

heterochromatinas. Cytoplasm is filled by small KG, small mitochondrial, short flat tanks GER, 

varying number of free ribosomes, numerous particles glycogenen and certain number lisosomes. 

At cytoplasm there were big, specific granules limited to a single-layered membrane, about 1,5 

microns in diameter, varying under the form, the sizes. The surface of cages sometimes formed 

cytoplasmatic growthis. 

Megakariocyte on preparations were not found out. From cages lymphopoaesis occasionally 

met remained lymphoblastis in the form of large mononucleus cages, to 25 microns in diameter, a 

having big roundish or oval kernel numerous grains heterochromatin on periphery and 1 - 3 

expressed kernels. Cytoplasm contained a little spherical mitochondrion, poorly developed KG, 

some short tanks GER and considerable quantity RNA in the form of congestions of free ribosomes 

and polyribosomes. Lymphocyte it is frequent almost at full safety of a kernel had cytoplasm with 

the expressed dystrophic changes in a kind destraction endocellular organellas, enlightenments and 

cytoplasm expansions. Met also lymphocytes signs apoptosis in the form of the expressed 

condensation chromatin and fragmentations of a kernel, strong consolidation of cytoplasm (fig. 1). 

Drawing 1 – Signs apoptosis lymphocyte in a marrow of a chicken in 3 hours after an irradiation in 

a dose of 6,0 Gr. Electron-diffraction pattern. Has withdrawn. Х10000 

Simultaneously in such cages signs destraction mitochondrionis, tanks GER, others organellas 

were found out also. Nearby there were plasmatic cages with developed channels GER and 

corpulent cages with typical granules at cytoplasm. Occasionally met macrophagis signs of easing 

of functional activity in the form of accumulation in cytoplasm of large not digested residual little 

bodies. 

Remained erythroblastesis islets consisted from erythroblast‘s with expanded perinucleus 

spaces and destroyed endocellular organellas. Occasionally came to light proerythroblastes with big 

vacuoles in the cytoplasm, possibly arisen on a place destroyed mitochondrions and tanks GER. In 

light it karyoplasm the clarified kernel in the form of a mosaic figure was well looked through. In 

separately lying from reticularis cages polychromatophilous erythroblast‘s partially collapsed 

nuclear heterochromatin, extended perynucleus space, vacuoles rare mitochondrionis and channels 

GER. 

In 6 hours after influence on chickens of radiation in a dose of 6,0 Gr morphological changes 

were more expressed, than in the previous group. The majority of cages was difficult for 

differentiating, as in their cytoplasm collapsed almost all organelles. For example, what is a young 

cage myeloid a number it was possible to guess only under the roundish form and small quantity 

organelles though in cytoplasm the majority of ribosomes and polyribosomes, and in a kernel


collapsed – chromatin and a kernel. The mononuklearnye cages having the big roundish or oval 

kernel with rather considerable quantity heterochromatin in a kernel and with destroyed organelles 

in cytoplasm, possibly, were lymphocytes or their predecessors. Stromalis reticular cages have been 

presented sometimes optically light because of collapsing organelles in cytoplasm and nuclear 

chromatini by the extended large cages. In others reticular cages along with majority preservation 

organelles came to light vacuoles channels GER, expansion perynucleus spaces, presence in 

cytoplasm big roundish phagolysosome. 

Cages granulocytes of some also often did not give in to differentiation as in most cases in 

cytoplasm remained only big roundish basophili granules, others organelles collapsed completely. 

In some cages it was defined strong expansion of channels GER, vacuoles in cytoplasms with 

expansion perynucleas spaces. In others granulocytas except destruction organelles in cytoplasm the 

kernel was exposed also. Chromatin by separate sites it was strongly condensed, in some sites as 

though fused, the nuclear cover was broken off. 

Eritroblastichesky islets as those collapsed, only sometimes nearby vacuoles and the 

destroyed cages met separate escaped polychromatophilous or basophilous erythroblast‘s with 

expanded perynuclear spaces. Sometimes came to light young blastics cages of a marrow with the 

signs of a hypostasis expressed in the form of expansion perynucleas of space, vacuoles in 

mitochondrion, with considerable reduction of quantity of ribosomes and polyribosomes in 

cytoplasm. 

In 24 hours after radiation influence on chickens destructive processes in a marrow so 

increased in a dose of 6,0 Gr that the majority a number of lying cages ceased to differ from each 

other. In karyoplasma collapsed chromatin, it was clarified, in cytoplasm almost all organelles 

disappeared. Sometimes there were light or dark cages with kernels in the form of a dumbbell, but 

to tell, what it is cages, was impossible because of absence organelles in cytoplasm. In reticularis 

cages to which adjoined collapsing erythroblast ‘ s, were often condensed both cytoplasm and a 

kernel. Sometimes met stroma reticularis cages a dense dark kernel and with vacuoles in cytoplasm. 

Thus, ultrastructural changes of cages stroma a marrow and haematogenic cages come to light 

soon after radiation action. Intensity of strengthening of destructive processes of cages of a marrow 

after an irradiation in a dose of 6,0 Gr depends not how many on increase in a dose of radiation, and 

how many from time which has passed after an irradiation. Processes destruction accrue in direct 

ratio to quantity of the hours which have passed after an irradiation. Most likely that it occurs under 

the influence of accumulation of products peroxide the oxidations, formed after an irradiation 

therefore the initial radiating effect amplifies in due course. 

References 

1. Zhukov A.P.reactance of a horned cattle in various ecological conditions of Southern Ural 

Mountains (its change and correction): The author's abstract of the dissertation of the doctor 

veterinary sciences. – St.-Petersburg, 1999. - 45 p. 

2. Safonova V. A, Starix O.N. Dinamika of total number of leukocytes of blood of rats at an 

irradiation against application aerakond // The veterinary science bulletin. Release 5.- Orenburg, 

2002. - P. 187 - 189. 

3. Semenova E.G. Some indicators of blood of the irradiated rats against application 

thymogen //Environmental problems of a pathology, pharmacology and therapy of animals: 

Materials International meetings - Voronezh, 1997. – P. 255. 

4. Starix O.N. Vyzhivaemost and average life expectancy of the irradiated rats against сочетанного 

applications aerakond and dymexid //Materials of the international scientifically-practical 

conference «Problems of a regional government risks on objects of agriculture». – Orenburg, 2002. 

– P. 199 – 201. 

5. Topurija G.M. Gipofunktsija of a thyroid gland at calfs in the conditions of environmental 

contamination xenobiotic //Questions of physical and chemical biology in veterinary science: the 

Collection of proceedings / MSAVM & B K.I.Skryabin's name.- М., 2003. – P. 90 – 92.

24 


ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ НЕФТИ В 

ПОЧВАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОСЧАГЫЛ МЕТОДАМИ ГАЗОВОЙ 

ХРОМАТОГРАФИИ И ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ 

Алимжанова М.Б., Абилев М.Б., Кенесов Б.Н., Батырбекова С.Е. 

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, химический факультет 

Казахстан, г. Алматы, mereke.84@mail.ru 

В работе представлены результаты сравнения методов определения суммарного содержания углеводородов 

нефти в почвах месторождения Косчагыл методами газовой хроматографии и ИК-спектрометрии. 

Установлено, что метод ИК-спектрометрии позволяется определять суммарное содержание всего спектра 

нефтяных фракций; а метод газовой хроматографии является более чувствительным к легким фракциям 

нефти, чем и объясняется меньшие значения концентрации углеводородов нефти, полученных методом газовой 

хроматографии по сравнению с ИК-спектрометрией. 

Среди зон экологического напряжения Казахстана особое место занимает часть Прикаспийского 

региона в административных границах Атырауской области. Бурное развитие 

нефтегазового комплекса Атырауской области породило множество экологических проблем. 

Жылыойский район Атырауской области, на территории которого расположены нефтепромыслы 

Доссор, Макат, Искене, Косчагыл и др., характеризуется насыщением промышленными 

и транспортными объектами: нефте-газодобыча, подготовка, транспортировка и переработка 

углеводородного сырья, включая газо- и нефтепереработку и частично нефтехимию, 

объекты энергетики и связи. Наращивание добычи нефти и газа, высокая агрессивность извлекаемого 

сырья негативно влияют на всю экосистему региона. Идет процесс интенсивного 

загрязнения атмосферы, поверхностных вод, атмосферных осадков, снежного покрова, а через 

них почвенного и растительного покрова, в которых накапливаются нефтепродукты, тяжелые 

металлы, радионуклиды и другие вредные вещества. Загрязнение почв нефтепродуктами 

отмечено на территории всех нефтегазовых промыслов и на всех стадиях разработки 

месторождений, начиная с поискового бурения, строительства нефтегазодобывающих скважин, 

эксплуатации, транспортировки сырья и кончая условиями их хранения /1-3/. 

Нефть и нефтепродукты являются одним из основных и крупномасштабных загрязнителей 

почв, которые при аварийных разливах проникают в глубокие слои почвы, вплоть до 

грунтовых вод, и благодаря высокой адсорбирующей способности почв надолго задерживаются 

в них, негативно изменяя физико-химические и биологические свойства почв. Ни один 

другой загрязнитель не может сравниться с нефтью и продуктами ее трансформации по широте 

распространения, уровню химических нагрузок на все компоненты природной среды. 

При попадании нефти и нефтепродуктов в почву происходят глубокие и часто необратимые 

изменения морфологических, структурных, физических, физико-химических и микробиологических 

свойств почвы /4/. 

Таким образом, загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами вызывает необходимость 

определения суммарного содержания углеводородов нефти в почвах, для реальной оценки 

опасности нефтяного загрязнения регионов западного Казахстана и принятья мер по ликвидации 

последствий загрязнения. 

Материалы и методы 

Для определения суммарного содержания углеводородов нефти в почвах использовали 

методы газовой хроматографии и ИК-спектрометрии. 

Определение компонентов нефти проводили на газовом хроматографе с массспектрометрическим 

детектором Agilent 6890N/5973N (Agilent, Santa Clara, USA), оснащенном 

автосамплером Agilent ALS 7683 и ИК-спектрометре Thermo Nicolet IR200.

S, x10 -6 


Хроматографирование проводили при следующих параметрах: объем вводимой пробы 

1 мкл; температура устройства для ввода пробы 260С; режим ввода пробы – без деления потока; 

колонка HP Innowax 30 м x 0,25 мм, толщина пленки 0,25 мкм; скорость газа-носителя 

(гелий) – 1 мл/мин (постоянный поток); температура хроматографирования 40С – 10 мин, 

20С/мин нагрев до 240С, выдержка 40 мин; температура интерфейса МСД 240С. Детектирование 

проводили в режиме регистрации полного ионного тока в диапазоне массовых чисел 

m/z 34-650. 

Результаты и обсуждение 

Для приготовления рабочего раствора с концентрацией 10 мг/мл 94 мкл нефти, что соответствует 

массе 100 мг, растворяли в 10 мл гексана. 

Для построения градуировочных зависимостей в качестве стандартов использовали 

растворы нефти, отобранной с месторождения «Косчагыл» с концентрациями 10-1000 мг/л. 

Далее готовили градуировочные растворы, растворяя рабочий раствор в гексане согласно 

таблице 1. 

Таблица 1 – Приготовление градуировочных растворов нефти 

№ V гексан , мл V раб. р-р , мкл С нефть , мг/л 

1 10,0 10 - 

2 10,0 20 - 

3 10,0 50 - 

4 10,0 100 99 

5 9,80 200 200 

6 9,50 500 500 

7 9,00 1000 1000 

На основе полученных результатов методом газовой хроматографии была получена 

градуировочная зависимость, представленная на рисунке 1. 

250 

y = 0.226x 

R 2 = 0.9995 

200 

150 

100 

50 

0 

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 

Рисунок 1 – Градуировочная зависимость площади пика углеводородов нефти 

от их концентрации в пробе 

Как видно из рисунка 1, градуировочная зависимость площади пика компонентов нефти 

от их концентрации в рабочих растворах является линейной в интервале концентраций 10- 

1000 мг/л, а коэффициент аппроксимации составляет 0,9995. 

Для определения нефтепродуктов методом ИК - спектрометрии была построена градуировочная 

зависимость, каждый градуировочный раствор нефти помещали в кювету из NaCl 

C, mg/L

Оптическая плотность 

Оптическая плотность 

26 


с длиной оптического пути 3 мм и анализировали с использованием ИК-спектрометра 

Thermo Nicolet IR200, регистрируя спектр поглощения в диапазоне волновых чисел 4000-400 

см -1 с использованием Фурье-преобразования при 32 сканах. Образец регистрируемого спектра 

поглощения в ИК-области градуировочного раствора нефти представлен на рисунке 2. 

0.6 

0.5 

y = 0.0006x - 0.0075 

R 2 = 0.9997 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 

Cнп, мг/л 

Рисунок 2 – Градуировочная зависимость оптической плотности раствора углеводородов 

нефти от их концентрации при 2925 см -1 

Затем на полученном ИК-спектре с использованием программного обеспечения определяли 

оптические плотности при максимумах пологщения, находящихся в районе 2925 см -1 и 

2960 см -1 , которые соответствуют группам CH 2 и CH 3 , соответственно. Полученные значения 

оптических плотностей A 2925 и A 2960 использовали для построения градуировочных зависимостей, 

по оси абсцисс откладывая концентрацию углеводородов нефти в пробе. Полученные 

калибровочные графики представлены на рисунках 2-3. 

1 

0,9 

y = 0,0009x - 0,0089 

R 2 = 0,9998 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 

Снп, мг/л 

Рисунок 3 – Градуировочная зависимость оптической плотности раствора углеводородов 

нефти от их концентрации при 2960 см -1 

По полученным калибровочным графикам определяли суммарное содержание углеводородов 

нефти в почвах месторождения «Косчагыл» по формуле: X=CV/m, где С – концентрация 

углеводородов нефти в пробе, найденная по калибровочному графику, мг/мл; V – 

объем исходного элюата, мл; m – навеска пробы, г. Образец получаемых ИК-спектров показан 

на рисунке 4. С использованием полученной градуировочной зависимости было определено 

содержание углеводородов нефти в пробах почв, отобранных с месторождения «Косчагыл» 

методами газовой хроматографии и ИК-спектрометрии (таблица 2).


Рисунок 4 – ИК-спектр образца №1 

Таблица 2 – Результаты анализа суммарного содержания компонентов нефти в пробах почв, 

отобранных с месторождения «Косчагыл» 

Шифр 

С УН , мг/кг 

ИК-спектрометрия Газовая хроматография 

№2 34300 17200 

№3 916 476 

№6 8470 4530 

№10 1600 821 

Как показано в таблице 2, метод ИК-спектрометрии позволяет зарегистрировать 

наибольшие концентрации НП в почвах, что, по-видимому, вызвано его возможностью регистрировать 

весь спектр углеводородов нефти. 

Метод газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием позволяет 

регистрировать лишь летучие и полулетучие фракции углеводородов нефти, содержание которых 

в нефти месторождения «Косчагыл» не превышает 60%, что и объясняет тот факт, что 

методом ГХ-МС было зарегистрированы в 2 раза меньшие концентрации по сравнению с 

ИК-спектрометрией. 

Таким образом, для определения общего содержания компонентов нефти в почве рекомендуется 

использовать метод ИК-спектрометрии, а для определения компонентного состава 

целесообразно использовать метод газовой хроматографии. 

В качестве эффективных методов анализа объектов окружающей природной среды на 

содержание нефтяных углеводородов рекомендуется использование методов газовой хроматографии 

в комплексе с ИК-спектрометрией для получения более точных и информативных 

результатов. 


1. Абиева Л.К. Экологическое состояние почвенного покрова территории нефтегазовых 

промыслов Восточного Прикаспия // «Нефть и газ». – 2004. – № 2. – С.105-109. 

2. Трофимов С.Я., Амосова Я.М., Орлов Д.С. и др. Влияние нефти на почвенный покров 

и проблема создания нормативной базы по влиянию нефтезагрязнений на почвы // 

Почвоведение. – 2000. – № 2. – С.30-33. 

3. Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. Охрана окружающей среды в 

нефтегазовой промышленности. – М.: Недра, 1997. – 470 с. 

4. Диаров М.Д. Экология и нефтегазовый комплекс. – Алматы: Изд-во «Гылым», 2003. – 

Том 2, 4. – 832 с.

28 


РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

В КАЗАХСТАНЕ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ 

Аскарова У.Б. 

Казахский национальный медицинский университет им.С.Д.Асфендиярова 

Казахстан, г. Алматы, askarova0755@mail.ru 

В статье изложены основная радиационная обстановка в РК, ее влияние на здоровье людей и меры, принимаемые 

в стране для ее улучшения. 

Последствия экологических проблем обходится дорого для общества - экологический 

кризис оборачивается ухудшением состояния здоровья, снижением уровня продолжительности 

жизни, особенно, в зонах экологического бедствия. Экологические проблемы занимают 

одно из первых мест в общественном сознании, растет беспокойность за состояние окружающей 

среды. Экологические проблемы - это не только бедствия, катастрофы и катаклизмы, 

но и события морально не терпимые, поскольку именно они угрожают здоровью и благополучию 

людей. Знания законов природы должно способствовать ее значимости, чтобы стремление 

обуздать природу не входило в противоречие с потребностью ее сохранения как сферы 

обитания человека. Существенным является то, что человечество в своих взаимоотношениях 

с биосферой выходит далеко за рамки /2/. 

В Казахстане очень уязвимая природная среда. Территорию республики в основном составляют 

степи, полупустыни и пустыни. Существуют уникальные внутриконтинентальные 

моря и озера, такие как Каспий, Арал, Балхаш, Зайсан, Алаколь. В результате антропогенных 

нагрузок практически на всей территории Казахстана нарушена естественная способность 

природной среды к гомеостазу. Еще есть много земель, которые пока не относятся к категории 

нарушенных, к ним относятся военно-промышленный комплекс, большая часть которых 

была нарушена и загрязнена, в том числе и радиацией в ходе ядерных испытаний, взрывов 

или замусорена небесным "космическим мусором" в местах падения остаточных частей ракет 

с компонентами радиоактивного топлива. Предприятиями военно-промышленного комплекса 

был нанесен непоправимый ущерб почвенному покрову республики. До недавнего 

времени эти почвы и их место нахождение было засекречено. Не меньшую опасность представляли 

последствия радиоактивного загрязнения почв. Сильному загрязнению почвы были 

подвержены и все другие компоненты экосистемы в районах месторождений урана. Во впадине 

Карагие вблизи города Актау длительное время добывали урановую руду и обогащали 

ее в пригородном секторе на предприятии Прикаспийский горно-металлургический комбинат. 

Радиоактивные отходы обогащали и накапливались в озере Кошкар-ата, расположенном 

недалеко от города и Каспийского моря. Эти отходы представляют собой угрозу для окружающей 

среды. Большая вероятность, что подземными стоками они могут попасть в море /1/. 

Огромные территории Казахстана пострадали от деятельности военных полигонов и 

запусков космической техники. За период между 1949 и 1991 годами на Семипалатинском 

испытательном ядерном полигоне было проведено 470 ядерных взрывов. Невозможно точно 

подсчитать число погибших; количество облученных достигло полумиллиона человек. На 

территории бывшего Семипалатинского ядерного полигона около 2 млн. га сельскохозяйственных 

угодий подвержено радиоактивному заражению. Аральский и Семипалатинский 

регионы объявлены зонами экологического бедствия, где произошли разрушение естественных 

экологических систем, деградация флоры и фауны и, вследствие неблагополучной экологической 

обстановки, нанесен существенный вред здоровью населения. Зоны экологического 

бедствия представляют собой реальную угрозу внутренней безопасности страны /2/.


В настоящее время в районах, прилегающих к бывшему Семипалатинскому полигону 

(85 населенных пунктов с численностью населения 71,9 тыс. человек), отмечается высокий 

уровень онкологической заболеваемости и смертности населения, болезней системы кровообращения, 

пороков развития среди новорожденных и эффектов преждевременного старения. 

Смертность возросла в семь раз, снизилась деторождаемость, наблюдается тенденция к 

росту психических заболеваний и самоубийств. Помимо Семипалатинского полигона в разные 

годы на территории Казахстана было произведено 38 ядерных взрывов различной мощности 

в 28 местах. Наиболее активно в этих целях использовалась Атырауская область, где 

произошло 17 испытаний оружия массового уничтожения. По существу, Казахстан за 40 лет 

испытаний атомного оружия стал местом ядерной катастрофы. Ее масштаб и последствия до 

сих пор остаются не известными. Для устранения радиоактивного заражения нужны огромные 

средства и многие десятилетия. В зоне экологического бедствия Приаралья (178 населенных 

пунктов с населением 186,3 тыс. человек) наблюдается высокий уровень желудочнокишечных 

заболеваний и анемии, особенно, среди женщин и детей, детской смертности и 

врожденной патологии. Наглядным негативным экологическим последствием чрезмерного 

воздействия человека на природную среду стало возникновение новых «болезней века» /1/. 

Несмотря на прекращение ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне, радиационная 

обстановка здесь остается нестабильной. К такому выводу пришли специалисты 

Национального ядерного центра (НЯЦ) РК в ходе исследований, проведенных на полигоне в 

рамках различных проектов. В частности, специалистами Института радиационной безопасности 

НЯЦ РК, в результате проводимого радиоэкологического мониторинга было выяснено, 

что остаточная радиация продолжает циркулировать по территории полигона. В частности, в 

результате ветровой эрозии (пыления) загрязненных участков концентрация техногенных 

радионуклидов, в том числе наиболее опасных изотопов цезий-137, плутоний-239, плутоний- 

240, стронций-90, на контрольных участках резко увеличивается. 

Таким образом, создается опасность переноса загрязненных частиц на расстояния. Лабораторные 

анализы отобранных проб показали в целом незначительное содержание радионуклидов, 

однако, при радиохимической обработке некоторых фильтров были обнаружены 

―горячие‖ плутониевые частицы с высокой активностью /2/. 

Напряжена обстановка с утилизацией и захоронением радиоактивных отходов - в более 

чем 100 местах хранения сосредоточено около 50 млн. тонн радиоактивных отходов общей 

интенсивностью более 50 тыс. кюри. Ситуация усугубляется в связи со сменой собственников 

рудников, шахт, порой остающихся без хозяев. 

Длительное воздействие малых доз физических факторов оказывает неблагоприятное 

воздействие на здоровье людей, особенно на генетический фонд человека. Например, израильские 

и украинские ученые обнаружили новые доказательства того, что катастрофа на 

Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к генетическим мутациям. У людей, родители которых 

подверглись облучению, взяты пробы ДНК и исследованы через 15 лет и оказалось в 

7 раз больше мутаций, чем у других детей /3/. 

Детский организм наиболее чувствительный индикатор, определяющий благополучие 

окружающей среды. Дети, постоянно живущие в кризисной зоне экологического неблагополучия, 

отстают от своих сверстников в физическом развитии. Частота отставания длины тела 

у девочек составляет 31,1%, а у мальчиков - 31,5%. Более чем у половины детей (54,8-52,2%) 

отстают и показатели масса тела. Уровень минерализации воды в районе города Аральска в 3 

раза превышает норму, нитритов в 13,6 раза, ядохимикатов -2,3 раза, нефтепродуктов – 1,3 

раза. В Кызылординской области железодефицитная анемия детского населения превышает 

общереспубликанскую заболеваемость в 3,5 раза (2899 на 100000 населения), при этом этот 

показатель растет ежегодно в 1,8 раза /1/. 

В настоящее время на территории Республики Казахстан функционируют четыре военно-испытательных 

полигона и комплекс "Байконур". Реальную экологическую угрозу представляют 

упавшие и падающие на землю фрагменты ракет, разливы высокотоксичного топлива 

и другие факторы, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и проживающее 

в непосредственной близости население. Пуски ракет-носителей с космодрома

30 


"Байконур" обеспечены наличием районов падения отделяющихся частей общей площадью 

12,24 млн. гектаров. В этих условиях оценка состояния окружающей среды занимает важное 

положение в решении проблемы предотвращения и ликвидации техногенного воздействия в 

местах производства, испытаний, хранения и эксплуатации космических средств, военной 

техники и военных объектов, а также в местах размещения промышленных организаций, 

дислокации воинских частей и соединений, осуществляющих ракетно-космическую деятельность 

/4/. 

Таким образом, серьезную реальную угрозу экологической безопасности Казахстана 

представляет радиоактивное загрязнение, источники которого подразделяются на четыре основные 

группы: отходы неработающих предприятий уранодобывающей и перерабатывающей 

промышленности (отвалы урановых рудников, самоизливающиеся скважины, хвостохранилища, 

демонтированное оборудование технологических линий); территории, загрязненные 

в результате испытаний ядерного оружия; отходы нефтедобывающей промышленности 

и нефтяного оборудования; отходы, образовавшиеся в результате работы ядерных реакторов, 

и радиоизотопная продукция (отработанные источники ионизирующего излучения). 

В Казахстане имеются шесть крупных ураноносных геологических провинций, множество 

мелких месторождений и рудопроявлений урана, которые обусловливают повышенный 

уровень естественной радиоактивности, отходы, накопленные на уранодобывающих предприятиях 

и в местах проведения ядерных взрывов. На 30 % территории Казахстана существует 

потенциальная возможность повышенного выделения природного радиоактивного газа 

- радона, который представляет реальную угрозу для здоровья человека. Опасным является 

использование для питьевых и хозяйственных нужд воды, зараженной радионуклидами. 

На предприятиях Казахстана находится более 50 тысяч отработанных источников ионизирующих 

излучений, и при радиационном обследовании было обнаружено и ликвидировано более 

700 неконтролируемых источников, из которых 16 - смертельно опасные для человека. 

Комплексное решение проблемы должно включать создание специализированной организации 

по переработке и захоронению радиоактивных отходов. Результатом проведения данных 

мероприятий будет снижение облучения населения и радиоактивного загрязнения окружающей 

среды /5/. 

В настоящее время проводятся научно-исследовательские работы по бюджетной программе 

"Мониторинг экологического состояния участков территории Республики Казахстан, 

подверженных ракетно-космической деятельности". Также в рамках Программы развития 

ресурсной базы минерально-сырьевого комплекса страны на 2003-2010 годы, утвержденной 

постановлением Правительства Республики Казахстан от 29 декабря 2002 года №1449, начаты 

комплексные гидрогеологические и геоэкологические исследования территорий военноиспытательных 

полигонов. Поскольку, в решении ряда задач космическим средствам нет 

альтернативы, то снижение воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую 

среду и здоровье населения, обеспечение экологической безопасности ракетно-космических 

комплексов приобретают все большую актуальность. Интенсивное загрязнение воздуха, воды 

и почв, деградация животного и растительного мира, истощение природных ресурсов 

привели к разрушению экосистем, опустыниванию и значительным потерям биологического 

и ландшафтного разнообразия, росту заболеваемости и смертности населения. Следствием 

подобных изменений является снижение качества жизни населения и неустойчивое развитие 

республики. В то же время остаются самыми низкими среди стран Евразии государственные 

расходы на охрану окружающей среды. Они составляют не более 0,5 долл. США в год на одного 

человека /5/. 

Не случайно после приобретения независимости в Республике Казахстан взят курс на 

сближение с правовой базой развитых стран мира в области охраны окружающей среды и 

внедрение мезжународных стандартов в целях обеспечения экологической безопасности 

населения, которая является основной составляющей национальной безопасности страны. В 

этом направлении Республикой Казахстан были подписаны 19 международных конвенций и 

разработаны национальные планы действий по их реализации. Приняты «Концепция экологической 

безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 гг», (2003 г.), «Концепция о пе-


реходе РК к устойчивому развитию на 2007-2024 гг.» и др, где четко указаны цели, задачи и 

пути решения этих задач для обеспечения экологической безопасности населения, достижения 

благоприятного уровня экологически устойчивого развития общества по основным параметрам 

такие, как средняя продолжительность жизни граждан, качество жизни, эффективность 

использования ресурсов и т.д., снижения воздействия на окружающую среду и управления 

качеством окружающей природной среды /6/. 


1. Кенесариев У.И, Жакашов Н.Ж. Экология и здоровье населения: Учебник для медицинских 

ВУЗов и колледжей. Алматы. 2002.-260с. 

2. Аскарова У.Б. Экология и охрана окружающей среды: Учебник для вузов. Алматы. 

2007 г. 

3. Родионова И.А. Глобальные проблемы окружающей среды. М., 1995 г. 

4. «Экологический Кодекс РК», Астана, 2007 г. 

5. «Концепция экологической безопасности населения РК на 2004-2015 гг.», Астана, 

2003. 

6 «Концепция о переходе РК к устойчивому развитию на 2007-2024 гг», Астана, 2006 г. 

ВОДОРОСЛИ ФИТОПЛАНКТОНА КАСПИЙСКОГО МОРЯ - ИНДИКАТОРЫ 

САПРОБНОСТИ ВОДЫ 

1 Ахундова Н.А., 1 Кадимова Н.С., 2 Мамедова С.Ш. 

1 Азербайджанский Государственный Экономический Университет, 

факультет технологии и дизайна 

2 Бакинский Государственный Университет, химический факультет 

Азербайджан, г.Баку, sura93@rambler.ru 

В азербайджанском секторе Каспия выявлены некоторые виды фитопланктона – индикаторы загрязнения. 

В последние годы загрязнение Каспийского моря продолжается, хотя масштаб его уменьшился. Особенно 

опасным для гидробионтов Каспия является содержание нефти и нефтепродуктов в морской вод. Индикаторные 

организмы дифференцированно реагируют на различные загрязнения морских вод, поэтому они 

используются при изучении динамики водных масс, годовых климатических изменений гидрологического режима 

и при ведении промысловой разведки в море. Слабое, массовое или нормальное развитие фитопланктона 

говорит о степени загрязнения отдельных районов Каспийского моря. 

Фитопланктон Каспийского моря состоит в основном из солоноватоводных и пресноводных 

видов. Последние обитают главным образом в Cеверном Каспии. Каспийский фитопланкотон 

отличается бедностью морской флоры, причиной этого является пониженная соленость 

и значительное различие солености от океанической по отношению отдельных солей 

и их сумм. В основе биологической продуктивности Каспийского моря лежит процесс фотосинтеза. 

Скорость этого процесса зависит от абиотических и биотических факторов, которые 

непрерывно меняются в различных участках Каспия. Фитопланктон является специфической 

группировкой морских водоемов. Главную роль в развитии фитопланктона играют температура 

воды, соленость, свет и биогенные элементы. Поэтому необходимо изучить фитопланктон 

в зависимости от сезона года в различных участках моря. Поверхсностные соли Каспия 

на различных участках получают различное количество солнечной энергии, в разной степени 

обогащены необходимыми для развития фитопланктона биогенными элементами. Поэтому в 

видовом и количественном распределении фитопланктона наблюдается различие по месяцам 

и сезонам года. На распределение фитопланктона в Каспийском море большое влияние оказывают 

также береговые зоны и прибрежное мелководье, определяющих снабжение эвфоти-

32 


ческих слоев биогенными элементами. Поэтому необходимо изучить видовое разнообразие и 

количественное развитие фитопланктона в различных районах моря. 

В Каспийском море обнаружены 557 видов и форм водорослей, среди них по числу видов 

преобладают диатомовые (34,3%), второе место занимают зеленые (30,3%) и третье – синезеленые 

(25,7%). В Северном Каспии доминируют зеленые, в Среднем и Южном Каспии – 

диатомовые водоросли. Количество видов фитопланктона от севера на юг уменьшается от 

475 до 213 за счет выпадения пресноводных видов. Значение отдельных групп водорослей в 

планктоне Каспийского моря характеризуется следующим образом. Диатомовые водоросли 

распространены по всей акватории моря, их видовой состав не только наиболее разнообразен, 

но и наиболее устойчив к абиотической среде. 

Виды и роды синезеленых, диатомовых и зеленых водорослей составляют основу флористического 

богатства фитопланктона Каспийского моря. Видовой состав и таксономическая 

структура фитопланктона Каспия состоит из разнообразных родов и видов. По данным 

(1996) в западной и восточной частях Южного Каспия в 1991-1992 гг. обнаружены 118 видов, 

45 родов, 30 семейств, 18 порядков и 9 классов. В их числе одна форма Lyngbya 

kuetzingii f. ukrainica впервые обнаружена в Южном Каспии. Она является новым вселенцем 

Каспия, распространена в Черном, Баренцовом, Карском, Беренговом, Японском, Северном и 

Средеземном морях, а также у побережья Калифорнии. 

Развитие морской добычи нефти в Каспийском море, загрязнение его нефтью и сточными 

водами требует выявление сапробных видов водорослей. Известно, что около 2/3 от 

общего поступления загрязняющих веществ в морской среде приходится на долю береговых 

источников и атмосферного переноса, составляюших 44 и 33% соответственно. Все компоненты 

сырой нефти и ее фракций имеют плотность менее 1г/см 3 , и большинство из них переходит 

в растворенное состояние. Одновременно происходит процесс испарения легколетучих 

фракций. В среднем около 1-3% (иногда до 15%) сырой нефти растворяется в воде, тогда 

как испаряется от 10 до 40% от ее исходного количества. Особенно быстро идет испарение 

низкомолекулярных алканов, циклоалканов и бензолов. 

В последние годы загрязнение Каспийского моря продолжается, хотя масштаб его 

уменьшился. Особенно опасным для гидробионтов Каспия является содержание нефти и 

нефтепродуктов в морской воде летом, когда окисление их приводит к уменьшению кислорода. 

В зимнем сезоне, в результате хорошей аэрации морских вод влияние нефти на содержание 

кислорода в воде незначительно уменьшается, но вред, приносимый загрязнением 

нефтью жизни моря, не сокрящается: часть нефти осаждается на дне, что приводит к отравлению 

и уменьшению численности бентосных животных. Нефть, выброшенная на мелководье, 

угнетает рост и развитие гидробионтов. 

В азербайджанском секторе Каспия выявлены/1,2/ некоторые виды фитопланктона – 

индикаторы загрязнения.Индикаторные организмы дифференцированно реагируют на различные 

загрязнения морских вод, поэтому они используются при изучении динамики водных 

масс, годовых климатических изменений гидрологического режима и при ведении промысловой 

разведки в море.В западной части Среднего и Южного Каспия наблюдалось, что распределение 

планктонных водорослей – индикаторов находится в прямой зависимости от степени 

загрязнения морских вод. Так, с продвижением от берега к середине моря происходит 

уменьшение загрязнения и соответственно выпадение из планктона ряда видов водорослей - 

индикаторов. 

Кроме того, в загрязненных участках Каспия встречаются различные виды водорослей 

– индикаторов. Так, например, в районе Бакинской бухты, где наблюдается сильное нефтяное 

загрязнение преобладают диатомовые водоросли, в частности Мелосира монилиформис 

в. octogona, Melosira монилиформис в. монилиформис , а у берегов г.Сумгайыт с промышленными 

загрязнениями значительное развитие достигает Eutreptia lanowii.Численность Мелосира 

монилиформис в монилиформис в центральной части Бакинской бухты составляла 

свыше 133,5 млн. кл/м 3 , с продвижением в открытую часть моря – 2,0 млн.кл/м 3 . 

В Каспийском море основным биоиндикатором загрязнения является Мелосира монилиформис 

в. сubglobosa. Распределение ее в море связано с распределением сточных вод


нефти. В чистой морской воде Мелосира монилиформис в. сubglobosa не встречается.В слабозагрязненных 

районах западной части Среднего и Южного Каспия в значительном количестве 

встречаются Thalassiosira hustedii v. vana, Chaetoceros socialis, Ch. seiracanthus, 

Coscinodiscus granii, Rhizosolenia calcar-avis, Prorocentrum cordata, Oscillatoria sp., Lyngbya 

martensiana, Spirulina и Spirogira.В районе Сумгайытского побережья и около о. Пиралахи 

преобладает по численности Eutreptia lanowii и в единичном количестве встречается 

Dinobryon pellucidum. Эти виды в других местах не обнаружены и поэтому их можно считать 

сапробными организмами. Интересно отметить, что с переходом из загрязненных участков в 

незагрязненные количество Eutreptia lanowii уменьшается о 112 млн.кл/м 3 до 400 тыс.кл./м 3 . 

В загрязненных участках западной части Среднего и Южного Каспия обнаружены 65 

видов водорослей – индикаторов сапробности, из них 21 вид принадлежит олигосапробам, 16 

видов – к бетамезосапробам, 11 видов – альфамезосапробам и 7 видов – к полисапробам. По 

характеру загрязнения Среднего и Южного Каспия можно выделить три зоны: чистая, сильнозагрязненная 

и умеренно-загрязненная. Халастическая зона моря считается чистой зоной, 

где из водорослей по численности доминируют олигосапробные формы. 

В Бакинской бухте, Красноводском заливе и прибрежных водах островов Пираллахи, 

Хара-зире доминируют полисапробы, среди которых по численности преобладают 

Coscinodiscus gigas, Chaetoceros subtilis v. кnipowitschii и Ch. mülleri, в небольшом количестве 

встречаются Rhizosolenia calcar-avis, Cylindrotheca tenuirostris и бетамезосапробы – 

Gomphosphaeria aponina f. аponina, Melosira varians, Melosira moniliformis v. мoniliformis. В 

умеренно-загрязненых зонах наибольшее развитие достигают бета- и альфамезосапробные 

виды водорослей. Так, в восточной части Южного Каспия, около м. Челекен, где ведется добыча 

нефти, чаще встречаются Cylindrotheca tenuirostris, C. acicularis, Nodularua spumigena, 

N. harveyana, Sceletonema subsalsum, Chaetoceros rigidus, Ch. subtilis f. knipowitschii, Nitzschia 

seriata. В умеренно- загрязненных зонах Южного Каспия широко распространены 

Thalassiosira weissalogii, Chaetoceros socialis f. socialis, Rhizosolenia calcar-avis, Lyngbya 

martensiana и Spirulina tenuissima. Они же обнаружены в прибрежных водах островов Бакинского 

и Абшеронского архипелагов. 

Таким образом, развитие водорослей – биоиндикаторов зависит от степени загрязнения 

морских вод. Обычно водоросли планктона избегают сильно загрязненые зоны моря, за исключением 

небольшого числа биоиндикаторов. Поэтому слабое, массовое или нормальное 

развитие фитопланктона говорит о степени загрязнения отдельных районов Каспийского моря. 


1.Ахундова Н.А. Фитопланктон Южного Каспия (состав, экология, количественное 

развитие, значение). – Автореф. канд. дисс., Баку, 1996, 24с. 

2.Бабаев Г.Б. К фитопланктону прибрежных частей островов Бакинского архипелага. – 

Матер. Закавказ. конфер. по споровым растениям. Баку: изд-во АН Азерб. ССР, 1965, с. 24- 

28. 

3.Касымов А.Г., Аскеров Ф. С. Биоразнообразие: Нефть и биологические ресурсы Каспийского 

моря.Баку: изд-во «Print Studio», 2001, 325 с. 

4.Касымов А.Г., Роджерс Л., Аскеров Ф.С. Экологическая концепция Каспийского моря 

- Баку, 1998, 95с.

34 


КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ГОРОДЕ АЛМАТЫ 

СОВРЕМЕННЫМИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ 

Байматова Н.Х., Сайлауханулы Е., Кенесов Б.Н. 

Казахский национальный университет имени аль-Фараби 

Центр физико-химических методов исследования и анализа 

Казахстан, г.Алматы, mereke.84@mail.ru 

Осуществлена идентификация органических загрязнителей в образцах воздуха г.Алматы с использованием 

метода твердофазной микроэкстракции в сочетании с газовой хроматографией/масс-спектрометрией 

(ТФМЭ/ГХ/МС). 

Экологические проблемы города Алматы имеют комплексный характер. Главной проблемой 

города является загрязненный атмосферный воздух, оказывающий негативное влияние 

на здоровье населения, на состояние почвенного покрова, флоры, фауны, поверхностных 

и подземных вод. Основным источником загрязнения атмосферы города стал постоянный 

рост выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом. 

В сложной экологической ситуации в города очень важную роль играет проведение достоверной 

идентификации загрязнителей атмосферного воздуха. Однако применяемые в Казахстане 

методики определения загрязнителей не позволяют провести полномасштабный 

скирининг, ввиду своей недостаточной эффективности и сложности анализов. 

В настоящее время [1-4] газовая хроматография является наиболее эффективным методом 

исследования качества воздуха, воды и почвы, который широко используют в экологической 

химии. Анализ работ последних лет показывает [2-4], что хроматографические методы, 

в особенности газовая хроматография, превалируют в большинстве методик, предназначенных 

для определения в воздухе летучих органических соединений (ЛОС). 

Анализ атмосферного воздуха на содержание загрязнителей требует применения методов, 

обеспечивающих низкие пределы обнаружения токсичных соединений, и эффективных 

методов пробоподготовки. К ним можно отнести метод твердофазной микроэкстракции, который 

является принципиально новым методом пробоподготовки, включающим в себя пробоотбор 

и концентрацию в одной стадии, и позволяющим прямое введение веществ в газовый 

хроматограф. ТФМЭ исключает применение растворителей, является быстрым методом 

и легко автоматизируется. Метод можно использовать для анализа жидких, газовых и «грязных» 

проб. 

Целью работы является качественный анализ атмосферного воздуха в городе Алматы 

с использованием метода газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием 

с предварительной твердофазной микроэкстракцией и определение основных органических 

загрязнителей. 

Экспериментальная часть 

Реактивы и оборудование. Гелий марки «А» (Оренбург, РФ), виалы объемом 10 мл с 

магнитными крышками и ультрачистыми силиконовыми прокладками, газовый хроматограф 

с масс-спектрометрическим детектором Agilent 6890N/5973N (Agilent, Santa Clara, USA), 

оснащенный автосамплером CTC Combi-Pal (CTC Analytics AG, Switzerland) с возможностью 

проведения твердофазной микроэкстракции и станцией кондиционирования волокон. 

Методика хроматографирования. Для хроматографирования использовали следующие 

параметры: температура устройства для ввода пробы 240С, режим ввода пробы – без деления 

потока, колонка HP-INNOWAX 30м x 0,25мм, толщина пленки 0,25 мкм, скорость газаносителя 

(гелий) – 1 мл/мин (постоянный поток), температура хроматографирования 40С –


10 минут, 10С/мин нагрев до 240С – 10 минут, температура интерфейса МСД 240С. Режим 

детектирования – полный ионный ток в диапазоне массовых чисел m/z 34-400. Идентификацию 

соединений проводили с использованием библиотек масс-спектров Wiley 7 th edition и 

NIST‘05 (общее количество спектров – более 550 тыс.). Для интегрирования хроматограмм 

использовали ChemStation интегратор, вручную настроенный на наибольшую чувствительность. 

Методика твердофазной микроэкстракции. Образцы воздуха отбирали при температуре 

окружающей среды, обнажая сорбционное волокно на 10-15 минут для адсорбции загрязнителей. 

Анализируемые вещества десорбировали в испарителе газового хроматографа 

при температуре 240ºС в течение 300 с. Волокно кондиционировали при температуре 250ºС в 

потоке гелия перед процессом экстракции в течение 2 минут и после стадии десорбции 5 минут. 

В качестве сорбционного волокна использовали полидиметилсилоксан/карбоксен 

(CAR/PDMS) c толщиной пленки 75 мкм. 

Результаты и их обсуждение 

1. Анализ воздуха в районе скопления автомобильного транспорта 

Для проведения исследований основных загрязнителей воздуха образцы отбирались с 

различных точек города Алматы. Полученные хроматограммы приведены на рисунке 1. Соединения, 

идентифицированные на данных хроматограммах, показаны в таблице 1. 

Рисунок 1 - Хроматограммы образцов воздуха, отобранных на перекрестках улиц: а) Байтурсынова 

и Карасай батыра; б) Толе би и Сейфуллина 

Таблица 1 - Основные соединения, идентифицированные на хроматограммах образцов воздуха 

Соединение 

(перекресток улиц 

Байтурсынова и 

Карасай батыра) 

Время 

удерживания 

Площадь 

пика, 

х10 -3 


(перекресток улиц 

Толе би и Сейфуллина) 

Время 

удерживания 

Площадь 

пика, 

х10 -3 

Метилбензол 5,528 1471 Ацетальдегид 6,788 68 

Ксилол 12,405 1552 2,4,6-триметилоктан 17,430 17 

Триметилбензол 14,229 7529 Уксусная кислота 18,356 60 

1,3,5-триметилбензол 15,134 2709 Нанодекан 18,931 40 

1-этил-2- 

метилбензол 

14,675 807 Бензонитрил 20,418 84

36 


1-этил-3,5- 

диметилбензол 

16,093 451 Метилнанодекан 21,494 19 

1,2,3-триметилбензол 16,284 631 1,1-оксибисоктан 22,090 38 

1,2,3,4- 

тетраметилбензол 

17,852 330 Гексадекан 22,638 16 

1,2,3,5- 

тетраметилбензол 

18,024 390 Гексановая кислота 23,200 16 

Уксусная кислота 19,085 3037 2-метилнафталин 23,345 12 

2,2-этоксиэтанол 20,563 10151 Тетрадеканаль 24,001 16 

Метилфенилоксим 22,242 3987 

6-диметил-3- 

гексагидропиридион 

24,336 30 

Этилбензальдегид 23,144 948 Формамид 25,009 29 

Метилнафталин 23,391 443 Нанональ 25,090 17 

3-фенилпропаналь 23,512 341 

2-морфолинометил-1,3- 

дифенил-2-пропанол 

26,479 279 

2-амино-Nметилбутанамид 

26,499 17848 Гептадеканол 28,300 25 

4-битоксибутанол 29,245 1450 п-Изопропенилфенол 28,995 25 

Нонадекан 30,150 1317 

4-метилфениловый эфир 

2- 

трифторметилбензойной 

кислоты 

29,959 49 

Эйкозан 34,880 2584 Додецилфталат 31,095 20 

Как видно из рисунка 1 и таблицы 1 в воздухе г. Алматы преобладают такие классы 

веществ, как ароматические углеводороды, н-алканы, полициклические ароматические углеводороды, 

которые попадают в воздух в результате неполного сгорания автомобильного 

топлива (дизель, бензин). 

Для проверки данного предположения был проведен анализ выхлопных газов автомобилей 

различных годов выпуска, целью которого было установить типичный химический состав 

выхлопных газов автомобильного транспорта. 

Для проведения эксперимента были выбраны автомобили, оснащенные различной системой 

питания двигателей: 

1) карбюратор (УАЗ-3962, 1998 г.в.); 

2) распределенный впрыск (Toyota Caldina, 1993 г.в.); 

3) распределенный впрыск с системой рециркуляции отработанных газов Euro-4 

(Mitsubishi Pajero, 2007 г.в.). 

Основные соединения, идентифицированные в данных образцах, приведены в табл. 2. 

Таблица 2 - Основные соединения, идентифицированные на хроматограммах выхлопных газов 

автомобилей 

Площадь пика, х10 -3 

Время удерживания, 

мин 

опасности 

Класс 

Соединения 

Toyota УАЗ- 

Caldina 3962 

1 3,3 Бензол 2 17678 9614 н/о 

2 5,5 Метилбензол 3 149344 98726 473 

3 9,4 Этилбензол 3 38042 28822 н/о 

4 9,9 Диметилбензол 3 34039 292850 н/о 

№ 

п/п 

Mitsubishi 

Pajero


5 10,3 Ксилол 3 85325 н/о 629 

6 13,1 Пропилбензол 3 13845 4746 н/о 

7 14,5 Стирол 2 2820 н/о н/о 

8 15,0 Триметилбензол 3 78970 28851 965 

9 17,3 Метилиндан н/у н/о 1273 н/о 

10 18,7 1Н-Инден н/у 6595 7620 н/о 

11 19,3 Бензальдегид н/у 17633 1664 н/о 

12 22,1 Нафталин 4 12968 2599 492 

13 24,9 Фенол 2 6095 н/о н/о 

По полученным данным было установлено, что в выхлопных газах автомобилей содержится 

около 200 химических соединений, среди которых наибольшие концентрации имеют 

высокотоксичные ароматические и полициклические углеводороды (таблица 2). Как показали 

проведенные исследования, выхлопы двигателей наиболее современных автомобилей, 

оснащенных сложными и высокоэффективными системами рециркуляции выхлопных газов 

и каталитическими нейтрализаторами, содержат лишь следовые количества токсичных компонентов. 

Эффективность сгорания автомобильного бензина существенно зависит от температуры 

двигателя. Целью данного эксперимента было провести сравнение хроматограмм выхлопов 

автомобиля УАЗ-3962, оснащенного карбюраторным двигателем, при температурах двигателя 

– 10°С и 85°С (рисунок 2). 

Как показано на рисунке 2, выбросов основных загрязнителей, таких как толуол, ксилол 

и этилбензол, в выхлопах при температуре двигателя – 10°С обнаруживается больше, 

чем при 85°С, что подтверждает ранее сделанное предположение. 

10° 

С 80° 

С 

1 – Толуол; 2 – п-Ксилол; 3 – о-Ксилол; 4 – Этилбензол 

Рисунок 2 - Хроматограммы выхлопов автомобиля УАЗ при 

температурах двигателя – 10°С и 85 °С 

2. Анализ бензинов 

Известно, что эффективность сгорания бензина напрямую зависит от его химического 

состава и качества. Для изучения данного эффекта были проанализированы бензины марок 

АИ-93 и АИ-96, отобранные на заправке ТОО «Гелиос» (таблица 3), и полученные результа-

38 


ты были сопоставлены с результатами анализа выхлопных газов автомобилей, приведенных 

выше. 

Анализ показал, что бензин, реализуемый ТОО «Гелиос» имеет сложный химический 

состав и содержит главным образом ароматические и алифитические углеводороды, а также 

октаноповышающую присадку – метил-трет-бутиловый эфир в случае АИ-96. Наибольшую 

долю в составе бензина занимают ароматические углеводороды (более 60% по площадям пиков), 

эффективность сгорания которых в двигателе существенно ниже эффективности сгорания 

предельных углеводородов, что и обуславливает высокие концентрации первых в выхлопных 

газах и полное отсутствие вторых. Стоит отметить, что исследуемый автомобильный 

бензин содержит лишь малое количество изо-алкановой фракции, которая позволяет добиться 

высокого октанового числа при высокой эффективности сгорания. 

Таблица 3 - Основные соединения, идентифицированные на хроматограммах бензинов ТОО 

«Гелиос» марок АИ-93 и АИ-96 

№ 

п/п 

Время удерживания, 

мин 

Соединения 

Площадь пика, % 

АИ-93 АИ-96 

1 1,68 2-метилпропан 1548 н/о 

2 1,75 Бутан 2139 6050 

3 2,00 2-метилбутан 1243 12655 

4 2,15 Пентан 5409 н/о 

5 2,23 Пентен-2 1877 н/о 

6 2,33 2-метил-бутен-2 3162 н/о 

7 2,74 2,3-диметилбутан 5293 н/о 

8 2,79 2-метилпентан 15121 18566 

9 2,87 2-метокси-2-метилпропан н/о 23260 

10 2,99 3-метилпентан 12054 15229 

11 3,28 Гексан 10812 17146 

12 3,92 Метилциклогексан 6118 н/о 

13 4,80 2-метилгексан 13565 12819 

14 5,13 Бензол 18504 35084 

15 5,79 1,3диметилциклопентан 1968 н/о 

16 6,38 Гептан 10017 12311 

17 11,80 Толуол 47897 51062 

18 20,40 Этилбензол 21002 24343 

19 21,700 о-Ксилол 36996 н/о 

20 23,71 п-Ксилол 24856 38673 

21 29,00 Пропилбензол 13783 н/о 

22 29,95 1-этил-2-метилбензол 38207 18781 

23 36,40 Индан 3717 4333 

Заключение 

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы: 

1. Основными загрязнителями атмосферного воздуха в районах скопления автомобильного 

транспорта являются ароматические углеводороды, образующиеся в результате неполного 

сгорания автомобильного бензина, содержание которых превышает 60% (по площа-


дям пиков), а также продукты их неполного окисления (фенолы, ароматические альдегиды и 

др.). 

2. Использование эффективной системы рециркуляции отработанных выхлопных газов, 

которыми оснащены современные автомобили, позволяет существенно снизить концентрации 

ароматических углеводородов в выхлопе. 

3. Анализ мирового опыта и полученных результатов показал, что улучшение экологического 

качества автомобильного бензина достигается снижением содержания ароматических 

углеводородов и повышением в нем содержания алкилатной фракции. 


1. Другов Ю.С., Родин А.А. Пробоподготовка в экологическом анализе // Практическое 

руководство – СПб: «Анатолия», 2002.-755 с. 

2. Сонияси Р., Сандра П., Шлет К. Анализ воды: органические микропримеси (Хьюлетт- 

Паккард) // Практическое руководство. Пер. с англ./ред. Исидоров В.А. – СПб: «ТЕЗА», 

2000.-320 с. 

3. Ed. Keit L.H. Compilation of EPA‘s Sampling and Analysis Methods – N-Y: Lewis Publ. 

Inc., 1991. - pp. 803. 

4. Крылов А.И. Журн. аналит. Химии. – 1995. - т.65, № 3. - 230-241 с. 

ГУМИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА – КОМПОНЕНТЫ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ: 

ДВА ВЗГЛЯДА НА ПРОБЛЕМУ 

Жернов Ю.В., Аввакумова Н.П., Кривопалова М.А. 

ГОУ ВПО Самарский государственный медицинский университет Росздрава 

Кафедра общей, бионеорганической и биоорганической химии 

Россия, г. Самара, zhernov@list.ru 

Гуминовые вещества занимают место абиотического компонента в экологических системах, принимая 

активное влияние в жизни биотического компонента. Целью работы явилось оценка роли гуминовых веществ в 

водных экосистемах природного и антропогенноизмененного характера. Гуминовые вещества обладают детоксикационной 

активностью, способностью к увеличению питательной базы для биообъектов, протекторной 

активностью, включаются в процессы самоочищения водоемов и эвтрофикации в водной экосистеме. Гуминовые 

вещества проявляют отрицательные характеристики лишь при антропогенном воздействии на водную 

экосистему, что может быть устранено при правильном подходе к водоподготовке на водоочистных 

станциях. 

С момента открытия гуминовых веществ Францем Карлом Ахардом прошло уже более 

220 лет, но по сей день, данная группа природных высокомолекулярных органических соединений 

относится к одной из менее изученных групп химических веществ. 

Проблема структурного и функционального анализа гуминовых веществ связана со 

стохастическим характером их структуры. Только в 70х годах ХХ столетия Д. Кляйнхемпель 

предположил гипотетический структурный фрагмент гумусовых веществ /3/ (рисунок 1), основываясь 

на данных количественного анализа химических элементов в полученном из торфа 

органическом веществе. 

На протяжении 40 лет ученые всех стран предпринимают попытки описать единую 

формулу для всех фракций гуминовых веществ, но все эти попытки остаются безуспешными.

40 


Рисунок 1 – Гипотетический структурный фрагмент гумусовых кислот 

Процесс образования в природе гуминовых веществ – процесс гумификации – является 

неупорядоченным, и не описывается законами биохимического синтеза веществx /1/. С другой 

стороны можно утверждать, что гумификация ведет к унификации органического субстрата 

– лигнина, целлюлозы, производных кониферилового спирта под действием специфических 

микроорганизмов (бактерий и плесневых грибов) при определенных условиях окружающей 

среды: количество кислорода, температура, давление, степень обводненности и др. 

Как было описано выше, гумификация сугубо почвенный процесс, но так как порядка 

71% поверхности Земле занимает вода, то гуминовые вещества стали неотъемлемой частью 

водных экосистем. Гумусовые вещества попадают в воду из почвы в большей части с подземными 

водами: почвенными, грунтовыми, межпластовыми, артезианскими, минеральными, 

а также с талыми, дождевыми и ливневыми водами. Малая часть гумусовых кислот вносится 

в водоемы вместе с пылью и образуется непосредственно в водоеме в процессе биотрансформации 

живого органического вещества. Это определяет распределение концентрации 

гуминовых веществ (ГВ) в зависимости от природы источника: болотные и озерные воды 

содержат до 300 мг/л ГВ, речные воды – до 20 мг/л, морские воды – до 1 мг/л, океанические 

воды содержат остаточные количества ГВ /2/. Гуминовые вещества являются постоянными 

компонентами водных экосистем. 

ГВ занимают место абиотического компонента в экологических системах, принимая 

активное влияние в жизни биотического компонента. Влияние ГВ на экосистему изучали методом 

моделирования экосистемы in vitro. Зная функциональную способность ГВ к процессу 

комплексообразованию, была изучена их детоксикационная активность к ионам металлов 

ксенобиотиков. 

Целью работы явилось оценка роли гуминовых веществ в водных экосистемах природного 

и антропогенноизмененного характера.

pH среды ГК (Vгк=10мл; Cгк=0,01М) 


Этапы исследования: 

I этап – подбор оптимальной буферной смеси для поддержания pH водной экосистемы; 

II этап – изучение детоксикационной активности гуминовых кислот пелоидов на ветвистоусых 

рачках Daphnia magna Straus; 

III этап – изучение протекторной активности гуминовых кислот пелоидов на сперматозоидах 

крупного рогатого скота. 

Для исследования использовались различные фракции гуминовых веществ низкоминерализованных 

иловых сульфидных грязей оз. Молочка санатория «Сергиевские минеральные 

воды» (Самарская область): гуминовые, фульвовые, гиматомелановые и гумусовые кислоты. 

В качестве ионов металлов-детергентов были использованы двухзарядные катионы металлов, 

широко присутствующие в различных водных экосистемах: ионы меди (II), свинца, 

кадмия, цинка и ртути (II). 

При моделировании экосистемы необходимым условием является постоянство кислотности 

среды. Установлено, что гуминовые кислоты нейтрализуют катионы металлов и образуют 

гуматы, смещая рН среды в кислую сторону. Для поддержания постоянства водной 

экосистемы, при моделировании взаимодействия гуминовых кислот пелоидов с солями тяжелых 

металлов, необходимо было подобрать буферную систему с рН = 7,4±0,05. 

Для этого были использованы биологически инертные буферные смеси – бикарбонатная, 

фосфатная, глициновая и глицил-глициновая. 

Методика подбора буферной смеси заключалась в том, что к 10 мл 0,01% раствора гуминовых 

кислот пелоидов добавляли 1 мл 0,1 М раствора буфера, на ионометре измеряли 

начальный уровень рН. Далее прибавляли по 0,1 мл 0,01М раствора соли тяжѐлого металла, 

постоянно фиксируя изменения рН среды. По результатам строили график зависимости рН 

раствора от объѐма соли тяжелого металла. 

В ходе подбора буферных систем были выявлены общие закономерности, которые показаны 

на примере зависимости рН раствора от объема раствора соли меди (II) и фракции 

гуминовых кислот пелоидов (рисунок 2). 

8 

7,5 

7 

6,5 

6 

5,5 

5 

4,5 

4 

3,5 

3 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 

V(СuSO4) (Ссоли=0,01М) 

глициновый буфер 

фосфатный буфер 

Рисунок 2 – График зависимости рН среды гуминовых кислот пелоидов от объема добавляемого 

раствора сульфата меди (II) 

Из графиков видно, что глициновый и глицил-глициновый буферы способны сохранять 

рН среды, и при добавлении 1,6 мл происходит коагуляция и седиментация раствора ГВ. Зависимость 

биологических буферов является логарифмической, для глицинового буфера имеет 

вид рН ≈ log0,24V + 4. Фосфатный буфер хорошо удерживает значение рН, но он обладает 

способностью осаждать поливалентные катионы, и во многих биологических системах выступать 

в качестве метаболита или ингибитора. Зависимость фосфатного буфера выражается 

формулой рН ≈ -0,2923V + 7,4. Наиболее стабильным является бикарбонатный буфер, он оптимально 

держит значение рН = 7,4 + 0,05, и не зависит от объема добавляемой соли метал-

42 


ла, но его необходимо готовить перед работой, так как имеет место реакция разложения 

угольной кислоты до углекислого газа, который уходит во внешнюю среду. Зависимость 

бикарбонатного буфера рН ≈ 7,4 ± 0,05. 

В ходе эксперимента было установлено, что для дальнейшего моделирования водной 

экосистемы целесообразно использовать бикарбонатную и фосфатную буферные смеси. 

После подбора буферной смеси при моделировании водной экосистемы основным биотическим 

компонентом были выбраны ветвистоусые рачки Daphnia magna Straus. 

Для биотестирвания использовалась синхронизированная культура дафний, возраст не 

превышал 1 суток. Эксперимент проводился в смоделированной экосистеме с соблюдением 

требований к температуре, продолжительности фотопериода (термолюминостат) и качеству 

культивационной воды в течение 96 часов. Объем биотеста был постоянен, и составлял 2 мл. 

Были поставлены реперные точки, которые показывали время жизни дафний в растворах содержащих 

только катионы металла концентрацией 0,01М. 

По результатам определения детоксикационной функции гуминовых кислот пелоидов 

на биотестах были установлены усредненные показатели времени жизни Daphnia magna Straus 

(∆t ср ) (рисунок 3). 

Рисунок 3 – Гистограмма зависимости времени жизни Daphnia magna от концентрации 

гуминовой кислоты в растворе, содержащим катионы тяжѐлого металла 

Результаты биотестирования показывают, что в пробирках с реперными точками дафнии 

погибали в течение 1,5 часов, когда в пробирках с 1 мл гуминовых веществ время их 

жизни увеличилось в 3 раза. 

Проведенный эксперимент доказывает детоксикационную способность гуминовых веществ 

пелоидов по отношению к исследуемым катионам металлов-детергентов. 

По данным исследования гуминовые вещества пелоидов обладают детоксикационной 

способностью, вступая в реакцию комплексообразования с металлом ксенобиотиком, тем 

самым нейтрализуя металл и снижая токсичность всей экосистемы для дафний. 

В ходе эксперимента было установлено, что гуминовые кислоты опосредованно влияют 

на рост кормовой базы дафний – одноклеточных сине-зеленых водорослей Spirulina и одноклеточных 

зелѐных водорослей Chlorella, то есть запускают процессы эвтрофикации водной 

экосистемы.


Изучение протекторной функции гуминовых веществ пелоидов при воздействии катионов 

металлов проводилось также на сперматозоидах крупного рогатого скота с использованием 

прибора определения токсичности АТ-03. В капиллярах прибора были смоделированы 

контрольные и опытные среды. 

Для приготовления контрольного глюкозо-цитратного раствора навеску 2 г глюкозы и 

0,5 г цитрата натрия растворяли до 50 мл в дистиллированной водой. Опытные растворы готовились 

аналогично контрольным, но они доводились до метки не водой, а экспериментальным 

образцом – 0,1% раствором гуминовых кислот. К приготовленным растворам добавлялись 

растворы с катионами металлов-ксенобиотиков концентрацией 0,01М. 

Результаты свидетельствуют, что в контрольном образце сперматозоиды погибли за 10 

циклов (300 секунд). В образце, содержащим только катионы меди, количество клеток уже в 

1-м цикле (первые 30 с) составило порядка 70 штук, что в 1,5 раза меньше контроля, а к концу 

7 цикла (210 с) все сперматозоиды погибли. 

В образце, содержащим смесь катионов меди с гуминовыми кислотами, жизненный 

цикл клеток совпал с контрольным образцом, что свидетельствует о полном связывании металла-ксенобиотика 

гуминовыми кислотами (рисунок 4). 

Рисунок 4 – Зависимость количества популяции сперматозоидов, находящихся в 

разных средах, от времени 

Результаты теста доказывают протекторную активность гуминовых веществ пелоидов 

при воздействии на экосистему ксенобиотиков. 

Рассмотренные модели систем относятся к закрытым природным экосистемам, но по 

мере развития человечества и всѐ большей интенсификации труда воздействие человека на 

природу все заметней. Возникновение большого числа антропогенноизмененных экосистем 

является сейчас прогрессивным процессом. 

Наиболее актуальным вопросом влияние гуминовых веществ на водные антропогенноизмененные 

экосистемы является вопрос хлорирования воды и дальнейшее поступление этой 

воды в водоемы.

44 


Хлорирование воды является основным методом обеззараживания воды для населения 

Российской Федерации. Для хлорирования воды на водопроводных очистных станциях используется 

жидкий хлор и хлорная известь (для станций малой производительности). При 

введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты, хлорид и гипохлорит 

ионы. 

При наличии в воде гуминовых веществ, образовавшиеся гипохлорит ионы взаимодействуют 

с ними, образуя низкомолекулярные галогенпроизводные гуминовых и фульвовых 

кислот – тригалометаны (THM): хлороформ CHCl 3 , дихлорбромметан CHCl 2 Br, дибромхлорметан 

CHBr 2 Cl. Тригалометаны обладают высокой канцерогенной опасностью для 

человека и животных. В свою очередь гуминовые и фульвовые кислоты были отнесены к 

веществам, обладающим коканцерогенными свойствами, то есть е. способные в результате 

внешнего воздействия превращаться в производные с канцерогенной опасностью. 

Санитарно-эпидемиологическое законодательство РФ пошло по пути нормирования 

гуминовых веществ в водных объектах, в то время как в США и во многих государствах Европы 

стали отказываться от причины образования канцерогенных производных – самого 

процесса хлорирования природных вод, и замене его значительно более эффективным и благоприятным 

к окружающей среде озонированием. 

Необходимо отметить, что ГВ в значительной степени влияют на органолептические 

свойства воды, создавая неприятный вкус и запах, затрудняют дезинфекцию и получение 

особо чистой воды. 

Но этот компонент легко устраняется при правильной и современной водоподготовке 

на водоочистных станциях путем мембранной фильтрации, с возвращением гуминовых веществ 

в природную экосистему. Тем самым не нарушается природная водная экосистема водоема 

и человек получает воду высокого качества. 

Таким образом, гуминовые вещества обладают детоксикационной активностью, способностью 

к увеличению питательной базы для биообъектов, протекторной активностью, 

включаются в процессы самоочищения водоемов и эвтрофикации в водной экосистеме. 

В заключении отметим, что гуминовые вещества являются активным компонентом 

экологических систем, принося пользу всем компонентам экологического режима, и проявляют 

отрицательные характеристики лишь при антропогенном воздействии на водную экосистему, 

что может быть устранено при правильном подходе к водоподготовке на водоочистных 

станциях. 


1. Орлов Д.С.//Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. Изд-во МГУ, 

М., 1990, 320с. 

2. Biopolymers, Lignin, Humic Substances and Coal//Hofrichter M., Steinbuechel (Eds.), 

Wiley-VCH, 2001, 523p. 

3. Kleinhempel D.//Albrecht-Thaer-Archiv., 1970, 14(1), pp.3-14.


ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД ОЗЕР ЛЕСОСТЕПНОГО 

ПРАВОБЕРЕЖНОГО ПРИИШИМЬЯ 

1 Катанаева В.Г., 2 Селянин А.В., 1 Ларин С.И. 

1 Тюменский государственный университет 

Россия, г. Тюмень, seljanina92@mail.ru 

2 ОАО «Гипротюменнефтегаз» 

Россия, г. Тюмень, gtng@gtng.ru 

Знание особенностей химического состава вод необходимо для решения вопроса интенсивного 

использования ресурсов озер. Озерный фонд юга Тюменской области богат и 

разнообразен. На юге области насчитывается 2974 озера, площадью 0,3 млн. га. Озера используются 

в рыбохозяйственных целях, для водоснабжения населенных пунктов, водопоя, 

но в полной мере озерный фонд не задействован. Озера юга Тюменской области представляют 

интерес для развития в данном регионе не только рыбного, но и сельского, охотнопромыслового 

хозяйства и рекреации. Эффективность мероприятий по коренному улучшению 

эксплуатации водоемов и увеличению их промысловой продуктивности зависит от полноты, 

достоверности и своевременности аналитического контроля состояния и изменений 

водоема. В этой связи актуально получение количественной информации о химическом составе 

вод озер. 

Авторами изучен химический состав вод озер восточной части Сладковского района 

Тюменской области, выявлены его особенности и установлены корреляционные зависимости 

ионного состава вод. 

Наблюдения проводились в августе 2005 г. на 27 озерах лесостепного правобережного 

Приишимья, расположенных в долине древнего Ишима. Для определения ионного состава 

вод было отобрано 158 проб воды с поверхности (на глубине 30 – 40 см) и у дна. В отобранных 

пробах определяли такие интегральные показатели, как жесткость, общая минерализация 

и перманганатная окисляемость (ПО), а также рН, растворенный кислород, сероводород, 

2 2 2 2 

главные ионы, биогенные элементы, тяжелые металлы ( Сu , Zn , Cd , Pb ). 

Для исследованных озер характерна овальная форма, озера мелководны (средняя глубина 

2,1-2,4 м), площадь варьирует от 8 до 750 га, в основном озера имеют площадь 50 – 80 

га. Уникальным является оз. Соленое, отличающееся сложной формой, с извилистой береговой 

линией, воды которого представляют слабый рассол. 

Озера характеризуются высоким разнообразием химического состава вод. Минерализация 

вод варьирует от 0,6 до 57,8 г/дм 3 . Воды исследуемых озер могут быть отнесены к 

пресным, соленым и рассолам. По общему содержанию солей исследованные озера разделены 

на пять групп: I- менее 1 г/дм 3 (пресноватые); II- 1-3 г/дм 3 (слабосолоноватые); III- 3-5 

г/дм 3 (среднесолоноватые); IV- 5-10 г/дм 3 (сильносолоноватые); V- 50-75 г/дм 3 (рассолы слабые). 

Основная масса озер (74%) относится к соленым: слабосолоноватые составляют 56%, 

среднесолоноватые – 11%, сильносолоноватые- 7%, пресные составляют 22%, рассолы- 4%. 

Все исследованные озера относятся к непроточным, что создает условия для засоления 

озер. Установлено значительное изменение минерализации озер: 37% исследованных 

озер превратились из пресных в слабосолоноватые, 44% слабосолоноватых озер увеличили 

степень минерализации. В 60-х годах из исследуемых озер пресными были 20 озер, в настоящее 

время их осталось только шесть. 

Воды озер по преобладающим ионам относятся к классу хлоридных (70%), хлоридносульфатных 

(26%) и хлоридно-карбонатных (4%), натриевой группы, типа II a. Преобладающими 

являются озера с водами хлоридного класса – 18 из 27.

46 


Высокое разнообразие химического состава вод проявляется в том, что даже в озерах, 

расположенных в непосредственной близости друг от друга, часто отмечаются различия в 

составе и минерализации вод. При этом возможны следующие случаи: одинаковый химический 

тип воды, но разная минерализация; различный тип воды и различная минерализация. 

Соленые озера располагаются в непосредственной близости с пресными. Их связывает генетическое 

родство: котловины этих озер связаны с древними долинами стока. 

Установлены линейные зависимости между общей минерализацией (г/дм 3 ) вод хлоридного 

класса и содержанием хлорид-ионов (мг/дм 3 ) в пресных и соленых водах, а также 

водах хлоридно-сульфатного класса. Для озер, сгруппированных по степени минерализации 

и классу вод, выявлена зависимость между свободными членами А и угловыми коэффициентами 

К корреляции общей минерализации и содержания хлорид-ионов. Высокое значение 

коэффициента регрессии свидетельствует о правомерности такого деления и отнесения вод 

к хлоридному и хлоридно-сульфатному классу. Для озер хлоридно-сульфатного класса установлены 

линейные зависимости общей минерализации вод (С мин ) от содержания сульфатионов 

( C 

SO ) и суммарного содержания сульфат- и хлорид- ионов ( SO , Cl ): 

4 

4 

C 0,0037С 0,344 r0,96 

мин 

 

SO 

4 

C 0,0016 С , С 0,4863 r0,98 

мин SO 

4 

CL 

В водах ряда соленых озер обнаружен сероводород, концентрация которого коррелирует 

с содержанием сульфатов при логарифмическом типе зависимости. Отмечена хорошая 

корреляция между концентрацией меди и общей минерализацией вод при степенном типе 

зависимости. 

ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОКАТАЛИЗАТОРОВ В ПРОЦЕССАХ ОКИСЛЕНИЯ 

КОМПОНЕНТОВ ВОД 

1 Кельина С.Ю., 2 Дедков Ю.М. 

1 Национальный университет кораблестроения им. адм. Макарова 

Украина, Николаев, 54025, пр. Героев Сталинграда, 9 

2 Московский государственный областной университет 

Москва, 105005, ул Радио, д.10а, j13021936@gmail.com 

Приведена обзорная информация о применении фотокатализа в процессах очистки и анализе различных 

типов вод. Показана перспективность применения нано-TiO 2 , который характеризуется высокой фотохимической 

стабильностью, экологической безопасностью, возможностью возбуждения солнечным и УФ светом и 

сравнительно невысокой стоимостью. Указан механизм действия фотокатализатора 

Процессы окисления широко применяются в различных методах обработки и анализа 

воды, однако часто применение химических окислителей только частично решает проблемы 

очистки и анализа, поэтому разработка новых методов окисления является актуальной задачей. 

В последнее время внимание ученых привлекает каталитическое фотоокисление. В качестве 

катализаторов применяют полупроводниковые оксиды и соли металлов − TiO 2 , α- 

Fe 2 O 3 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , CdS, ZnS, проявляющие фотоактивность при облучении УФ светом 

(λ = 185…390 нм).


Увеличение спектральной чувствительности в длинноволновой области возможно при 

введении (допировании) переходных металлов (Pt, Pd, Au, Ni, Cr, Mo, Nb, W, Mn, Fe, Се, Co 

и др.), применении двойных и тройных металлооксидных систем и др. /1/. Отмечено, что 

скорость фотоката-литической деструкции значительно возрастает при совместном использовании 

гомогенного (в присутствии ионов Fе 3+ , Ag + , Cu 2+ , Hg 2+ , Cr 6+ ) и гетерогенного катализаторов 

/2/. 

В наибольшей степени используются две кристаллические модификации TiO 2 (анатаз 

и рутил), которые характеризуются высокой фотохимической стабильностью, экологической 

безопасностью, возможностью возбуждения солнечным и УФ светом и сравнительно невысокой 

стоимостью. Применение других веществ ограничено их меньшей, по сравнению с 

TiO 2 , эффективностью, токсичностью или растворимостью в воде /3/. 

В качестве фотокатализаторов в основном исследовались системы на основе нано-TiO 2 

(titania) − Degussa Р-25, Hombikat UV-100, Aldrich и др. Наиболее часто используемый 

Degussa Р-25 представляет собой непористый порошок смеси анатаза и рутила в соотношении 

70:30 с площадью поверхности 55 ± 15 м 2·г −1 и размерами кристаллитов до 30 нм в частицах 

диаметром 0,1 мкм, Aldrich выпускает несколько марок нано-TiO 2 , одна из них − 

анатаз с размером частиц < 25 нм со степенью чистоты 99,7 %. 

Разработаны методы получения новых наноструктурных композитов на основе оксидов, 

сульфидов, галогенидов, селенидов металлов. Положительный эффект при использовании 

таких систем (TiО 2 /CdS, ZnO/CdS, ZnO/ZnS, ZnO/ZnSe и др.) достигается стабилизацией 

электронов, фотогенерируемых в солях (CdS, ZnS, ZnSe и др.) переходом в зону проводимости 

оксидов (TiO 2 , ZnO и др.). Эти композиты обладают более высокими фотокаталитическими 

свойствами, а также термо- и химостойкостью по сравнению с исходным TiO 2 . 

Наибольшую активность в фотостимулированных каталитических реакциях проявляет 

диоксид титана в анатазной модификации. Усиление фотоактивности объясняется более высоким 

положением уровня Ферми у анатаза (3,3 – 3,4 эВ) по сравнению с рутилом (3.1 – 3.2 

эВ) и брукитом (2,96 эВ). Однако в некоторых работах указывается, что наилучшие результаты 

достигаются при использовании смеси обеих форм в различных соотношениях, или 

при наличии трех фаз − аморфной, анатазной и рутильной. Это можно объяснить увеличением 

величины потенциала пространственного заряда, который создается при контакте двух 

фаз и благодаря присутствию локализованных электронных состояний аморфной фазы /4/. 

Принцип работы катализатора TiO 2 заключается в следующем. Как полупроводник, 

TiO 2 характеризуется заполненной валентной зоной и пустой зоной проводимости. При облучении 

фотонами (УФ диапазон с λ = 185…390 нм), электроны возбуждаются и из зоны валентности 

переходят в зону проводимости (ē), оставляя в зоне валентности положительные 

вакансии − дырки (h + ): 

TiO 2 

hν 

h + + ē 

Дырки − мощные окислители (Е 0 достигает +3,5 В), способные окислить практически 

все органические вещества, встречающиеся в природных и сточных водах, воду и гидроксильные 

ионы /3/. Они инициируют образование высокоактивных гидроксильных радикалов, 

обуславливают положительный заряд на поверхности частиц и непосредственно взаимодействуют 

с органическими соединениями-восстановителями (R): 

h + + TiO 2 + 2H + → ≡Ti 3+ + 2OH − 

h + + H 2 O → ·OH + H +

48 


h + + НО − адс → НО·адс 

h + + R→· · ·→ CO 2 + H 2 O 

Высокая окислительная способность системы связана не только с взаимодействием дырок, 

но также обусловлена образованием различных кислородсодержащих радикалов, которые 

образуются на освещенной ультрафиолетом поверхности: 

·OH + R→ · · · → CO 2 + H 2 O 

О 2 + ē → ·О 2 

− 

адс 

·О 2 

− 

адс + Н + → ·О 2 Н адс 

·О 2 

− 

адс + ē + 2Н + → Н 2 О 2адс 

Деструкция компонентов вод осуществляется дырками валентной зоны TiO 2 на его поверхности 

и высокоактивными кислородсодержащими радикалами в прилегающем к TiO 2 

слое раствора. 

Наряду с процессом фотогенерирования пар электрон-дырка, параллельно происходит 

их активная рекомбинация, снижающая квантовый выход реакции. Для предотвращения этого 

нежелательного процесса в систему вводится окислитель. В исследованиях по очистке 

вод для этой цели чаще других применяются Н 2 О 2 (E 0 = 1,776 В), О 2 (E 0 = 0,68 В), а также 

О 3 , S 2 O 2− − 

8 , С1О 3 и др. Они играют роль поглотителя (скейвинджера) фотоэлектронов. 

Скорость рекомбинации электронно-дырочных пар в ФК при этом снижается и образуются 

дополнительные радикалы /1/: 

О 2 + 2Н + + 2ē → Н 2 О 2 

Н 2 О 2 + ē → ·О 2 Н 2 − → ОН − + ·ОН 

Н 2 О 2 + 2Н + + 2ē → 2Н 2 О 

S 2 O 8 

2− 

+ ē → SО 4−· + SО 4 

2− 

SО 4−· + H 2 О → SО 4 2− + ·ОН + H + 

Кроме того, молекулярный кислород при взаимодействии с электроном способен дополнительно 

образовывать радикал, увеличивая тем самым окислительную способность катализатора: 

О 2 + ē → ·О 2 

− 

Вследствие амфотерности TiO 2 , его каталитические свойства зависят от рН воды. В 

кислой среде (рН 1− 2) степень очистки > 95 %, в нейтральной ~ 50 %, а в щелочной < 10 %. 

Сообщается, что изоэлектрическая точка P-25 TiO 2 находится при pH 6,25. При pH < 6,25 

его поверхность становится электроположительной, что благоприятствует адсорбции анионов-окислителей. 

При слишком большой кислотности раствора становится возможным непосредственное 

взаимодействие органики окислителями, что является нежелательным процессом. 

Таким образом, меняя значение рН можно регулировать степень разложения загрязнителей.


В присутствии ТiO 2 и при облучении органические примеси в воде окисляются до СО 2 

и Н 2 О. В настоящее время имеется множество работ, показывающее, что этому процессу 

подвергается большая часть распространенных органических поллютантов − углеводороды 

(алканы и ароматические), алифатические спирты и фенолы, кислоты, хлорпроизводные углеводородов. 

Именно для галогеноорганических соединений впервые была установлена 

перспективность использования гетеролитического фотокатализа. Во многих работах приведены 

возможные механизмы фотодеструкции и указаны основные интермедиаты. 

При разложении азотсодержащих соединений (нитро, амины, амиды и др.) кроме СО 2 и 

Н 2 О образуются ионы NH 4 + , NО 2 − и NО 3 − . При разложении гуминовых кислот под действием 

УФ-света (λ > 300 нм) на TiО 2 достигается высокая степень фотокаталитической минерализации 

(> 80 % по ООУ) и снижение цветности воды (до 99 %). Исследована фотокаталитическая 

активность различных форм TiO 2 в реакции деструкции о-нитрофенола. Показано, 

что адсорбция на анатазе протекает интенсивнее и полнее, из двухфазных систем 

наилучшая сорбция наблюдалась на образце механической смеси 18 % анатаза и 82 % рутила 

/5/. 

Загрязнение водоемов красителями является серьезной экологической проблемой, поскольку 

они обладают высокой стойкостью к биоразложению и токсичностью. При фотоокислении 

красителей, в состав которых входят атомы N, О и S достигается глубокая деструкция 

с образованием СО 2 и Н 2 О, ионов NH 4 4+ и SО 4 2− . В /6/ описана деструкции красителя 

прямого алого в водных растворах с применением Degussa P-25. В качестве окислителя 

использовался пероксид водорода. Введение в систему пероксида водорода и подкисление 

раствора позволило повысить степень деструкции красителя до 99,99 %. 

В /7/ приведены результаты исследования окисления нерастворимых (иргафор, циановый 

краситель Ес 2169) и растворимых красителей (метиленовый голубой, сафранин, оксазин 

1, эозин и др.) с использованием ФК TiO 2 в рутильной форме. Нерастворимые красители 

переводили в раствор солюбилизацией ионогенными и неионогенными ПАВ (природа ПАВ 

не оказывала существенного влияния на скорость процесса). Концентрация ПАВ в растворах 

была 2 г/см 3 , что значительно превышает ККМ, т.е. ПАВ находились в растворе в мицеллярной 

форме. Кинетика деструкции красителей в отсутствии ПАВ описывается экспотенциальным 

законом, в присутствии ПАВ эта закономерность нарушается. Авторы объяснили 

этот факт параллельной деструкцией ПАР. 

В реакциях разложения азокрасителей (реактивного R15 и катионного голубого X-GRL) 

при массовом отношении TiО 2 /SiО 2 в ФК 3 : 7 достигается трехкратный фотокаталитический 

эффект относительно чистого TiО 2 за счет прививки и последующей кристаллизации последнего 

на поверхности частиц силикагеля, являющегося одновременно носителем и диспергатором 

ФК. 

Деструкции ПАВ уделяется большое внимание, поскольку они не разлагаются при 

микробиологической очистке. При очистке воды от катионных ПАВ на основе пиридинпроизводных 

значительный положительный эффект достигается в присутствии кислорода, пероксида 

водорода, озона и других кислородсодержащих окислителей, а также с применением 

ФК на основе легированного переходными металлами TiО 2 . В /7/ приведен процесс деструкции 

тетрадецилпиридиний хлорида, описаны зависимости степени деструкции от типа ФК 

(были исследованы спектрально чистые анатаз, рутил, их смеси), получены кинетические 

уравнения сорбции. 

При глубоком фотокаталитическом разложении пестицидов различных классов в водных 

средах образуются СO 2 , Н 2 О, CI − , SO 4 2− , NH 4 + , NO 2 , NO 3 − и др. В работе /4/ рассмотрен 

процесс деструкции бензтиазолов, обладающих высокой химической стойкостью и чрезвычайной 

токсичностью. Это вещество входит в состав красителей, пестицидов, ускорителей 

вулканизации и т.д. В качестве реакционной среды для его фотодеструкции использовали 

смесь гомогенного катализатора − цитратноаммиачного комплекса железа (III) состава 

[2C 6 H 5 O 7 Fe·C 6 H 6 O 7 (NH 4 ) 2·nH 2 O], пероксида водорода и мелкодисперсного TiO 2 .

50 


Окисление дырками органических компонентов вод и восстановление окислителей 

фотогенерированными электронами происходят одновременно в стехиометрических соотношениях, 

поэтому, по изменению концентраций окисленной или восстановленной форм 

окислителя можно косвенно определить ХПК. 

В работе /8/ исследовано фотокаталитическое окисление в системе нано- 

ТiO 2 −K 2 Cr 2 O 7 . Реактор для определения представлял собой химический сосуд, погруженный 

в термостат. В центр сосуда помещалась УФ-лампа мощностью 11 W (λ max = 253,7 нм) в 

кварцевом кожухе. В анализируемый раствор вводился раствор дихромата калия и порошок 

нано-TiO 2 , который поддерживался во взвешенном состоянии при помощи магнитной мешалки. 

Фотокаталитическое окисление происходило при УФ освещении и сопровождалось 

стехиометрическим увеличением концентрации ионов Cr 3+ , образованных при восстановлении 

2Cr 2 O 2− 7 . 

После 10 мин облучения водные образцы центрифугировались и фильтровались через 

мембранные фильтры для удаления частиц катализатора. Концентрация Сr(III) определялась 

фотометрически при λ = 600 нм. ХПК определялось по градуировочному графику, 

построенному в координатах ХПК − А(Cr 3+ ). В качестве стандартного раствора использовался 

раствор d-глюкозы. 

С помощью разработанной методики были определены ХПК сточных вод химических 

и пищевых производств методом введено-найдено. Результаты хорошо кореллировали с данными, 

полученными при определении ХПК Cr стандартной методикой. 

Главный недостаток методик, использующих частицы нано-ТiO 2 состоит в необходимости 

проведения длительного процесса фильтрации. В литературе появились сведения о 

нанесении порошкового катализатора на различные подложки − нержавеющую сталь, кварц, 

пирекс и стекловолокно. 

Быстрота захвата дырок может быть увеличена модификацией поверхности TiO 2 , за 

счет увеличения количества генерированных поверхностью ·OH радикалов. Одним из путей 

модификации является поверхностное фторирование TiO 2 . Адсорбция F − -ионов на поверхности 

фотокатализатора имеет эффект экранирования, и, следовательно, способствует накоплению 

более высокой концентрации ·OH радикалов. 

В работе /9/ предложен новый метод для определения ХПК, основанный на фотокаталитической 

окислительной деструкции с использованием системы фторид-TiO 2 -KMnO 4 . 

Определение ХПК сводится к прямому определению затраченного MnO − 4 . При оптимизированных 

условиях этим методом можно определять ХПК в диапазоне 0,1…280 мгдм −3 , с порогом 

чувствительности 0,02 мгдм −3 ХПК. 

Быстрота и степень окисления органических поллютантов в системе УФ-нано-TiO 2 - 

KMnO 4 зависят от pH, достигая максимума при pH 3,0. Степень фторирования TiO 2 также 

имеет максимум при pH 3…4, т.к. при возрастании кислотности раствора концентрация F − 

уменьшается вследствие образования НF, приводя к уменьшению формирования группировок 

Ti-F. Кроме того, при pH < 6,25, поверхность катализатора является электроположительной, 

что способствует адсорбции MnO − 4 -анионов и увеличивает их фотокаталитическое 

восстановление. С использованием этого метода ХПК Mn было определено в образцах воды 

хозяйственно-бытового назначения, озерных вод и сточных водах бумажного производства. 

Метод является экспрессным, не оказывает вредного влияния на окружающую среду, легкий 

в исполнении. 

Предложен также метод определения ХПК в присутствии нано-TiO 2 , основанный на 

измерении изменения концентрации кислорода в течение фотокаталитической деструкции, с 

использованием пары кислородных электродов. Полученные величины коррелировали с 

данными стандартных методик определения ХПК Mn /10/.



1. Соболева Н.М., Носонович А.А., Гончарук В.В. Гетерогенный фотокатализ в процессах 

обработки воды // Химия и технология воды, −2007. − Т. 29, № 2. − С. 125-159. 

2. Костоглод Н.Ю., Подрезов O.H., Сычѐв M.B., Гончарук В.В. // Материалы 

конф."Регион, эконом, пробл. Крыма и пути их решения "(Севастополь. 2 -4 сентября 

1991).−Севастополь, 1991. −С. 28. 

3. Yihao Chai, Hongchun Ding, Zhonghai Zhang, Yuezhong Xian, Zhensheng Pan, Litong 

Jin. Study on photocatalytic oxidation for determination of the low chemical oxygen demand using 

a nano-TiO 2 –Ce(SO 4 ) 2 coexisted system // Talanta 68. − 2006.− Р. 610–615 

4. Ковалева О.В., Дука Г.Г., Ковалев В.В. и др. Мембранная фотокаталитическая деструкция 

бензтриазолов в водной среде // Химия и технология воды, −2000. − Т. 31, № 5. − 

С. 522-533. 

5. Шимановская В.В., Халявка Т.А., Капинус Е.И., Викторова Т.И. Фотокаталитическая 

деструкция о-нитрофенола в водных растворах на дисперсных ТіО 2 // Химия и технология 

воды, −2006. − Т. 28, № 4. − С. 333-341. 

6. Царенко С.А., Кочкодан В.М., Самсони-Тодоров А.О., Гончарук В.В. Очистка водных 

растворов от красителя прямого алого в фотокаталитическом мембранном реакторе // 

Химия и технология воды, −2006. − Т. 28, № 5. − С. 446-454. 

7. Капинус Е.И., Халявка Т.А., Викторова Т.И. Фотокаталитическое обесцвечивание 

органических красителей на рутиле в водных растворах ПАВ// Химия и технология воды. 

−2006, −Т. 28, № 5. − C. 453 − 461. 

8. Ai Y., Li J.Q., Yang Y., Gao M.N., Pan Z.S. Study on photocatalytic oxidation for 

determination of chemical oxygen demand using a nano-TiO 2 –K 2 Cr 2 O 7 system // Anal. Chim. Acta 

. – 2004. –T. 509. – Р. 237-241. 

9. Lihua Zhu, Yu‘e Chen, Yinghui Wu, Xiurong Li, Heqing Tang . A surface-fluorinated- 

TiO 2 –KMnO 4 photocatalytic system for determination of chemical oxygen demand // Anal. Chim. 

Acta. – 2006. – T. 571. – Р. 242-247. 

10. Yoon-Chang Kim, Kyong-Hoon Lee, Satoshi Sasaki, Kazuhito Hashimoto, Kazunori 

Ikebukuro, Isao Karube. Photocatalytic Sensor for Chemical Oxygen Demand Determination 

Based on Oxygen Electrode// Anal. Chem. −2000. −Т.72. − Р. 3379-3382.

52 


УДК 541.18 

КИНЕТИКА ОСВЕТЛЕНИЯ САЖЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД В 

ПРИСУТСТВИИ ПОЛИМЕРА СУМАК 

Кобланова О.Н., Абзалова Д.А. 

Узбекистан, г. Ташкент 

Основными направлениями экономического и социального развития страны поставлена 

задача шире использовать малоотходную, безотходную и энергосберегающую технологию. 

Важная роль в решении указанной задачи принадлежит созданию технологических 

процессов, снижающих производственные выбросы в окружающую среду и 

обеспечивающих комплексное исползование сырья. 

В связи с этим, наибольший научный и практический интерес преставляет разработка 

способов и технолгии получения сухих, дешовых и высокоэффективных реагентов на 

основе отходов пройзводства. 

Водорастворимые полиэлектролиты (ВРП) относятся к необычайно интересному 

классу органических высокомолекулярных соединений, так как они сочетают в себе свойства 

как полимеров, так и электролитов. Эта их особенность обуславливает ряд специфических 

свойств, проявляющихся при взаимодействии с различными дисперсными системами, и 

позволяет применять полиэлектролиты во многих отраслях народного хозяйства. Благодаря 

высокой вязкости растворов и полярности ионогенных функциональных групп ВРП с 

успехом могут быть использованы как загустители натуральных и синтетических латексов 

при шлихтовании нитей печатных красок, в качестве стабилизаторов для повышения 

устойчивсти дисперсных систем, а также флокулянтов при очистке мутных паводковых или 

сточных вод, обезвоживании и сгущении рудных пульп, в качестве стабилизаторов для 

повышения устойчивости дисперсных систем, связующего пигментированных красок в 

кожанной промышленности, основы водоразбавляемых эмульсионных красок и в 

строительной промышленности для отдельки фасадов, в качестве основы антикоррозионных 

грунтовок и др /1/. 

Применнение ВРП для регулирования свойств дисперсных систем практиковалось еще 

давно до широкого производства их синтетических аналогов. Для этих целей применялись 

такие природные высокомолекулярные срединения, как агар-агар, желатина, крахмал и др. 

Эти вещества характеризовались малой чувствительностью к действию поливалентных 

катионов и их можно было применять в широкой области рН. 

В народном хозяйстве широко используются высокомолекулярные полимерные 

поверхностно-активные вещества в качестве реагентов-регуляторов свойств промышленноважных 

дисперсных систем. 

Кроме того, применяемые в различных отраслях народного хозяйства ВРП (ГИПАН, 

К-4, К-9, ППА и др.) представляют собой 8-10%-ные водные растворы, что затрудняет 

транспортировку, хранение и применение в различных климатических условиях. При 

длительном хранении водных растворов протекает дальнейший гидролиз, приводящий к 

увеличению количества карбоксильных и уменшению амидных групп, т.е. ухудшается 

стабилизирующая способность ВРП. Протекание гидролиза увеличивается при применении, 

хранении и транспортировке этих ВРП в жарких районах области. 

Поэтому поиски новых способов получения ВРП, сырья для них и нахождения новых 

областей их применения являются актуальной задачей современности. При этом следует 

руководствоваться следующими необходимыми условиями: 

а) изыскание перспективного недефицитного сырья; 

б) возможностью получения в сухом состоянии;


в) необходимостью содержания в конечном продукте таких функциональных групп, 

которые обеспечивают не только адсорбционную способность, но и устойчивость к 

электролитам и высокым температурам и давлениям. 

В этом аспекте наиболее рентабельным считается использование полимерных отходов, 

что обеспечивает не только экономию ресурсов, энергии, но и предотврашает загрязнение 

окружающей среды и является дополнительным источником расширения ассортимента 

водорастворимых полиэлектролитов для применения их в различных областях народного 

хозяйства. 

Разработан способ получения углещелочного реагента СУМАК (синтезированного на 

основе гуминовых кислот из отходов производства путем гидролиза дешевого бурого угля 

Ленгерского месторождения, содержащего в основном гуминовые кислоты иметакриловой 

кислоты. Найдены оптимальные условия получения СУМАК : соотношение угля к 

гидроксиду натрия, равное 1:0,3, температура гидролиза 338-343К, время гидролиза – 3,0- 

3,5час. Показано, что компонентный состав представлен в основном гуматами натрия, а 

функциональный состав – гидроксильными и карбоксилатными группами. Выяснено, что 

водные дисперси СУМАК обладает полиэлектролитным характером и поверхностноактивными 

свойствами. 

В качестве омылющего агента в этих реакциях применяли 40% -ные водные растворы 

гидроксида натрия. Реакцию проводили путем добавления гуминовых кислот в водную среду 

и иницировали ее персульфатом амония. Метакриловая кислота и щелоч добавляли 

последовательно при интенсивном перемешивании в подогреваемую на водяной бане смесь. 

Полимер СУМАК в виде пастообразного продукта 10%-ной концентрации, он хорошо 

растворим в холодной и горячей воде. Водорастворимость его объясняется наличием в нем 

карбоксилатных, карбоксильных, амидных, имидных и нитрилных групп. 

Критерием оценки получения требуемых полиамфолитов служило их 

стабилизирующее действие на дисперсии Дарбазинской глины с различным содержанием 

дисперсной фазы. 

Для определения состава и изучения свойства исходных и синтезированных 

полимерных препаратов выбраны современные физико-химические (термография, ИКспектроскопия, 

визкозиметрия, потенциометрия, кондуктометрия) и аналитические методы 

исследования. 

На предпрятиях химической промышленности общее водопотребление составляет 

более 9млрд.м 3 в год. Около 74% воды используемой на предпрятиях отрасли, расходуется 

на охлождение, остальное количество воды применяется главным образом в 

технологических процессах получения продукции, выполняя функции химического реагента, 

экстрагента, растворителья реакционной среды. В промышленности нашли 

широкоеприменение различные методы очисткилокальных потоков сточных вод, но даже с 

их использованиемпроизводственные сточные воды, поступающие на внеплощадные 

соружения, как правило, содержат много соединений трудно или вообще не поддающихся 

биохимическому окислению БПК сточных вод обычно составляет 30-40%, максимально 50% 

общего содержания органических соединений, определяемых по ХПК /2/. 

Кроме того, сточные воды ряда производства имеют очень высокую минерализацию. 

Для повторного использования в производстве таких сточных вод следует после очистки 

внеплощадных сооружениях передавать их на сорбционную доочистку и обессоливание. На 

предприятиях химической промышленности вследствие большого разнообразия 

используемого сырья и получаемой продукции, высоких специфических условий проведения 

каждой технологической операции сброс сточных вод в водоем можно исключить только 

при создании локальных замкнутых систем технического водоснабжения, регенерации всех 

отработанных технологических растворов и переработки всех концентрированных сточных 

вод.

54 


Эффект осветления исследуемых образцов вод определяли по значениям оптической 

Д 

0 

Д 

Р 

плотности, измененной до (Д 0 ) и после (Д Р ) обработки вод реагентами: Э осв. = . 100 

Д 

0 

Определение оптической плотности проводили в пробах, отобранных через 24 часа из 

цилиндров, емкостью 1000см 3 с глубины 5см от поверхности /3/. 

Осветвление сточных вод осуществляли по методике, сущность которой состояла в 

следующим: в стеклянные, градуированные цилиндры, емкостью 100см 3 наливали 95мл 

исследуемой жидкости и добавляли 5мл раствора реагента различных концентраций с тем, 

чтобы доза СаО для кислых сточных вод составляла 50-100мг/л, А1 2 [SO 4 ] 3 – для мутных вод 

– 20-100мг/л, а флокулянта СУМАК – 0,1-2мг/л. 

Содержимое цилиндров перемешивали в течение 2-3 минут и оставляли в покое для 

отстаивания и осаждения образовавшихся хлопьев. После отстаивания сифонов отбирали 

пробы осветленной воды и определяли в них концентрацию взвещанных веществ. 

Процессы разделения твердой фазы в сточной воде изучали по изменению объема 

осадка и оптической плотности отстоя. При отстаивании во времени происходит осаждение 

твердой фазы в результате флокуляции. Об эффективности флокуляции судили по 

изменению объема осадка и оптической плотности осветленной части жидкости над осадком 

через 30 минут отстаивания. Осветлениесточных вод в присутствии полиэлектролитов 

СУМАК происходит при добавлении 0,3∙10 -4 кг/м 3 воды полиэлектролита. В случае 

использования полиэлектролитов серии ―К‖ также идет процесс разделения твердой фазы, но 

лишь при добавке 0,3∙10 -3 кг/м 3 воды, что в 10 раз превышает расход полиэлектролита 

СУМАК. 

При обычно используемых дозах коагулянтов степень пересыщения воды 

малорастворимыми продуктами гидролиза соответствует метастабильной зоне, где энергия 

пересыщения может оказаться недостаточной для возникновения зародышей твердой фазы. 

Поэтому внесение искусственных замутителей, частицы которых играют роль 

дополнительных центров конденсации продуктов гидролиза способствует ускарению 

коагуляции примесей сточных вод. Замутнение резко усиливает флокулирующее действие 

полиэлектролитов. Кроме этого, замутняющее вещество способно сорбировать растворенные 

примеси, вследствие этого возрастает глубина очистки воды. Частным случаем такой 

сорбции является поглашение глинами катионов водорода, образующихся при гидролизе 

коагулянтов /4/. 

Наиболее раствоространенный замутитель – глины, так как преимуществами глин, как 

замутителей являются: 

1) эффективность действия при любых значениях рН; 

2) отсутствие влияния на органолептические показатели качества воды. 

В наших исследованиях в качестве замутителя была применена порошковая 

бентонитовая глина, в качестве флокулянта при осветлении сточных вод, использован 

перспективный, водорастворимый полиэлектролит СУМАК совместно с насыщенным 

раствором хлористого кальция. Для сравнения осветление осуществляли также 

полиэлектролитом К-9. 

Процесс осаждения сточных вод происходит в следующей последовательности: берут 

1л сточной воды, добавляют при перемешивании 10г бентонитовой глины или цемента, 

после этого раствор остается стоять в состоянии покоя в течении 15 минут. Затем раствор 

взбалтывают и добавляют 70мл 10%-ного раствора полимера, перемешивают в течении 1-2 

минут и добавляют 0,5мл насыщенного раствора хлористого кальция. В результате 

перемешивания происходит мгновенное расслаивание раствора и выпадение крупного 

хлопьевидного осадка черного цвета. 

Осаждение было проведено в широком интервале концентраций полимера-флокулянта 

для установления его оптимальной концентрации. При добовлении полиэлектролита


СУМАК – 0,07%, К-9 – 0,05% -значение оптической плотности уменьшается, т.е. достигается 

наилучшее осветление воды. Дальнейшее увеличение концентрации добавляемого 

флокулянта ведет к стабилизации системы. 

Изучение кинетики осветвления сточных вод в зависимости от времении (табл. 1) 

показало, что при добавлении полимера СУМАК полное осветвление сточных вод наступает 

в течении 15 минут, с полиэлектролитом К-9 через 1 час. 

Таблица 1 - Кинетика осветления сажесодержащих сточных вод в присутствии полимера 

СУМАК или К-9 хлористого кальция и бентонита 

Содерж. комп. 

мас. % 

бен- Са 

тонит насыщ 

Содержание 

сажи. 

мас. % 

П.Э. 

Концентрация 

полимеров. 

мас.% 

р-р 

1 4 3 0,01 

0,03 

0,05 

0,7 

0,10 

1 4 4 СУМАК 0,01 

0,03 

0,05 

0,07 

0,10 

1 4 5 0,01 

0,03 

0,05 

0,07 

0,10 

1 4 3 0,01 

0,03 

0,05 

0,07 

0,10 

1 4 4 К-9 0,01 

0,03 

0,05 

0,07 

0,10 

1 4 5 0,01 

0,03 

0,05 

0,07 

0,10 

Оптическая плотность отстоя 

(Д) 

15мин. 30мин. 1ч. 8ч. 12ч. 

0,29 

0,22 

0,20 

0,12 

0,20 

0,30 

0,24 

0,20 

0,11 

0,22 

0,32 

0,28 

0,20 

0,12 

0,26 

0,46 

0,38 

0,20 

0,32 

0,52 

0,40 

0,31 

0,22 

0,29 

0,45 

0,40 

0,31 

0,22 

0,29 

0,45 

0,26 

0,20 

0,18 

0,19 

0,22 

0,28 

0,22 

0,19 

0,09 

0,22 

0,29 

0,20 

0,18 

0,09 

0,28 

0,41 

0,32 

0,20 

0,30 

0,49 

0,38 

0,30 

0,20 

0,28 

0,41 

0,38 

0,30 

0,20 

0,28 

0,41 

0,26 

0,20 

0,18 

0,09 

0,22 

0,26 

0,22 

0,19 

0,09 

0,22 

0,29 

0,20 

0,18 

0,09 

0,28 

0,40 

0,31 

0,15 

0,29 

0,40 

0,36 

0,30 

0,21 

0,27 

0,39 

0,36 

0,30 

0,21 

0,21 

0,27 

0,26 

0,20 

0,18 

0,09 

0,22 

0,26 

0,22 

0,19 

0,09 

0,22 

0,29 

0,20 

0,18 

0,09 

0,28 

0,40 

0,31 

0,15 

0,29 

0,40 

0,36 

0,30 

0,21 

0,27 

0,39 

0,36 

0,30 

0,21 

0,27 

0,29 

0,26 

0,20 

0,18 

0,09 

0,22 

0,26 

0,20 

0,19 

0,09 

0,22 

0,29 

0,20 

0,18 

0,09 

0,22 

0,40 

0,31 

0,15 

0,29 

0,40 

0,36 

0,30 

0,21 

0,27 

0,39 

0,36 

0,30 

0,21 

0,27 

0,39 

Таким образом, в результате проведенных экспериментов были установлены 

следующие оптимальные условия осаждения взвешанных частиц сажи в производственной 

сточной воде при совместной обработке полиэлектролитом СУМАК, насыщенным

56 


раствором хлористого кальция и бентонитовой глиной: на 100г сточной воды – 0,7г 

полиэлектролита-флокулянта, 1г глины и 0,4г насыщенного раствора хлористого кальция. 

Исследование кинетики осветления сажесодержащих сточных вод в присутствии 

коагулянта – известкового молока и флокулянта СУМАК показало, что при совместном 

использовании полиэлектролита СУМАК с известью осветления сажосодержащих стоков 

выше, чем без извести, т.к. предельная величина осветления достигается за меньший 

промежуток времени и в системе происходит интенсивное хлопьеобразование и осождение. 

В данном случае это можно объяснить тем, что добавляя известковое молоко вместе с 

полиэлектролитом мы допольнительно вводим в систему: сточная вода – полиэлектролит 

ионы Са 2+ , которые легко вступают во взаимодействие с карбоксильной группой 

полиэлектролита СУМАК, оосаждаясь вместе с ним и уходя в осадок, т.е. флокулирующее 

действие полиэлектролита усиливается. У полиэлектролита К-9 флокулирующее действие 

выражено незначительно, по сравнению с СУМАК, т.к. степень гидролиза, по литературным 

данным, у СУМАК больше, чем у К–9, и он обладает большим числом активных 

функциональных карбоксильных и карбоксилатных групп. 

В результате влияния изучения концентрации водорастворимых полиэлектролитов К–9 

и СУМАК без или совместно с низкомолекулярным коагулянтом известью выявлена 

оптимальная доза СУМАК – 0,03%, а известкового молока -0,6 весовых частей доля вод, 

содержащих 1% взвешенных частиц сажи. 

Для вод, содержащих 5% взвешенных частиц дисперсной фазы, оптимальными 

условиями, при которых происходит мгновенное осаждение взвешенных частиц являются: 

0,05% полимера СУМАК и 0,7 в.ч. известкового молока из расчета на 1м 3 сточной воды. 

Выводы: 

1. На основе экспериментальных результатов было показано, что оптимальными 

условиями получения водорастворимого сополимера из отходов производства волокна 

нитрон (ОВН) и гуминовой кислоты в присутствии гидроксида натрия являются следующие: 

ОВН:ГК:NаОН = 1:0,3:0,5 время омыления 3 часа, температура омыления 368-371К. 

2. С исползованием комплексных химико-аналитических и физико-химических 

метов анализа определен элеметарный и функциональный состав полученных препаратов, 

установлена их полиэлектролитная природа, показано, что является амфолитами. 


1. Ахмедов К.С., Арипов Э.А., Вирская Г.М., ГлекельФ.Л., ЗайнудиновС.А., 

Погорельский К.В., Сидорова Т.П., Хамраев С.С., Шпилевская И.Н. Водорастворимые 

полимеры и их взаимодействия с дисперсными системами. – Ташкент: ФАН, 1975, 

2. Хамраев С.С., АртыкбаевХ., Азимбаев С.А., Ахмедов К.С. – В кн.: Накопление и 

вымывание солей из структурных почв. – Ташкент: ФАН, 1984. 

3. Артыков Ф., Ахмедов К.С., Зайнутдинов С.А., Шушпанская Л.М. Новые 

полиэлектролиты для очистки сточных вод. –В сб.: Вторая республиканская конференция 

―Актуальные проблемы охраны окружающей среды и рационального использования 

природных ресурсов‖. Тезисы докл. – Ташкент, 1980. 

4. Асанов А., Погорельский К.В., Ахметов К.С. Очистка мутных вод с использованием 

водорастворимых полиэлектролитов. – Узб. хим. ж., 1980 № 4.


СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИКРОЭКСТРАКЦИОННОГО 

КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ 

1,2 Крылов В.А., 1 Крылов А.В., 1 Мосягин П. В., 

1 Бочкарева Л.В., 2 Нуштаева Л.Б. 

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского 

603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23 

2 Институт химии высокочистых веществ Российской академии наук 

603950, ГСП-75, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49 

E-mail: k658995@mail.ru 

Концентрирование традиционной жидкостно-жидкостной экстракцией требует больших 

объемов экстрагентов, которые являются дорогостоящими, а зачастую и очень токсичными. 

В связи с этим получили развитие методы микроэкстракционного концентрирования. 

Микроэкстракционное концентрирование нашло широкое применение для определения самых 

разнообразных органических соединений. Микроэкстракционное концентрирование 

позволяет уменьшить объема экстрагента до капельного объема (1-50 мкл). Разработаны три 

разновидности микроэкстракционного концентрирования – классическая капельная экстракция 

(капля на кончике иглы), капиллярно-мембранная экстракция, экстракция с диспергированием 

экстрагента. Классическая капельная экстракция существует более десяти лет и имеет 

несколько вариантов реализации, основным из которых является концентрирование из 

большого объема (0.5-2) мл в каплю (0.5-2 мкл). В последние пять лет ей посвящено 34 % 

всех публикаций по микроэкстракционному концентрированию. Появление капельномембранного 

подхода связанно с необходимостью повышения стабильности экстракционного 

процесса(28 % публикаций). Еще большими потенциальными возможностями обладает 

концентрирование с диспергированием экстрагента. Доля публикаций по этому методу составляет 

38 % и продолжает увеличиваться. Этот способ экстракции позволяет резко повысить 

скорость массообмена и, следовательно, экспрессность анализа и величину коэффициента 

концентрирования примесей. Проведены обширные исследования по изучению влияние 

природы экстрагента, солевых добавок, перемешивания, температуры и других факторов на 

эффективность микроэкстракционного концентрирования. Микроэкстракционного концентрирование 

органично сочетается с самыми различными аналитическими окончаниями: газовой 

хроматографией, хромато-масс-спектрометрией, жидкостной хроматографией, атомной 

абсорбцией, масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой, атомно-эмиссионной 

спектроскопией с индуктивно-связанной плазмой, УФ-спектроскопией. 

В работе приведены оригинальные экспериментальные материалы по микроэкстракционному 

концентрированию хлорорганических веществ, бензола и его гомологов, а также 

полициклических ароматических углеводородов. Достигнутые пределы хромато-массспектрометрического 

обнаружения этих веществ с микроэкстракционным концентрированем 

составляют 10 -11 -10 -12 % масс.

58 


ФОРМЫ НАКОПЛЕНИЯ И МИГРАЦИИ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ДОННЫХ 

ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА ПИКЕТНОЕ* 

Ларина Н.С., Дунаева А.П., Масленникова С.С., Ларин С.И. 

Тюменский государственный университет 

Россия, г. Тюмень, nslarina@yandex.ru 

Для оценки экологического состояния водоемов широко используется анализ вод, а в 

последнее время, все чаще, донных отложений. Донные отложения находятся в постоянном 

обмене с водной средой, они являются системой, накапливающей информацию об истории 

развития водоема. Это свойство определяет их использование в качестве индикатора при 

оценке состояния водных систем и контроле загрязнения. Предсказание поведения тяжелых 

металлов в водных экосистемах, их подвижности и биодоступности для живых организмов, 

процессов захоронения или эмиссии из донных отложений возможно только посредством 

изучения существующих форм тяжелых металлов. 

Поэтому целью данной работы являлось изучение характера послойного накопления 

некоторых элементов, а также форм нахождения и миграции тяжелых металлов в донных отложениях 

озера Пикетное. 

В качестве объектов исследования были использованы образцы донных отложений 

озера Пикетное, расположенного в долине реки Камышловский лог Омской области, где на 

двух станциях были отобраны колонки ДО глубиной 70(ст.1) и 35(ст.2) см, соответственно. 

Определение гранулометрического состава донных отложений показало, что на станции, 

расположенной в центральной части озера (ст.1), преобладают фракции 106-250 мкм и 

300-1000 мкм, то есть согласно классификации Лэйна относятся к очень мелкому песку, а 

также среднезернистому и крупному песку, соответственно; по классификации Страхова – к 

мелко- и крупноалевритовым илам. Донные отложения станции, расположенной в прибрежной 

части, имеют более однородный состав: от 30 до 45% составляет фракция 106-250 мкм; 

содержание фракции 300-1000 мкм колеблется в пределах от 14 до 22%. Следовательно, донные 

отложения этой станции преимущественно состоят из очень мелкого песка по Лэйну и 

относятся к мелкоалевритовым илам -по Страхову. 

Для определения подвижности и биодоступности тяжелых металлов, было проведено 

последовательное фракционирование проб донных отложений. При изучении распределения 

содержания железа было обнаружено, что на обеих станциях четко выражен тренд к увеличению 

его содержания с глубиной, но это возрастание носит ритмично изменяющийся характер. 

Самое высокое значение содержания железа на ст. 1 наблюдается на глубинах 55-60 и 

65-70см (124 и 130 мг/кг, соответственно), и практически такое же значение (128 мг/кг) на 

глубине 30-35 см на ст.2. Согласно литературным данным, для установления механизма осаждения 

металлов в донных отложениях большое значение имеют размеры частиц, причем, 

предполагается, что чем меньше размер частиц, тем больше концентрация металла в этой 

фракции. Нами было проведено разделение частиц на фракции по размерам и в каждой 

фракции определено общее содержание металлов. Полученные данные свидетельствуют, в 

частности, что концентрация железа возрастает по мере увеличения размера частиц на ст.1. 

Данные по ст.2 согласуются с теорией накопления ТМ в различных фракциях ДО: на всех 

слоях наибольшие концентрации железа наблюдаются для самых мелких фракций. На ст.1 на 

глубине 30-35 см зависимость имеет экстремальный характер: минимальное содержание железа 

наблюдается во фракциях от 250 до 300 мкм. 

Проведение последовательного фракционирования проб донных отложений по формам 

нахождения элементов во фракциях разного размера позволило объяснить аномальный характер 

зависимости на глубине 30-35 см распределения железа по фракциям. Этот слой ДО


принципиально отличается по содержанию железа на других горизонтах абсолютным преобладанием 

фракции железо-марганцевых оксидов, отсутствием обменной и карбонатной 

фракций, самым низким по разрезу содержанием остаточной и особенно органической фракций. 

Аналогичные исследования были проведены для ряда других металлов(кадмий, цинк, 

марганец, никель, свинец и медь). 

Таким образом, проведение послойного анализа донных отложений озер позволяет выделить 

некоторые периоды в развитии озера. Не существует однозначной зависимости содержания 

металлов от размеров частиц, слагающих донные отложения. Определяющее значение 

в этом вопросе играют формы нахождения металлов, их подвижность и условия формирования. 

Определение форм миграции тяжелых металлов в донных отложениях методом 

последовательного фракционирования позволяет также оценить степень токсичности металлов, 

содержащихся в донных отложениях. В нашем случае наиболее мобильным, и, следовательно 

опасным для экосистемы озера Пикетное, является кадмий, у которого подвижные 

фракции в поверхностном слое составляют более 70%. 

*Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной 

России», № 2010-1.2.2-220-006-007. 

УРАН И ТОРИЙ В ПОЧВАХ ДОЛИНЫ РЕКИ ШУ 

Назаркулова Ш.Н., Уралбеков Б.М., Абишев Т.Б., Буркитбаев М.М. 


Казахстан, г.Алматы 

Содержание урана в почвах долины реки Шу на участке от с. Шортоба до с. Толе Би варьируется от 

2,5 до 4,4 мг/кг, в то время как содержание тория в почвах составляет в среднем 13,1 мг/кг. Величина торийуранового 

соотношения на исследуемом участке находится в пределах от 2,3 до 4,4. 

Введение 

Естественные и искусственные радионуклиды, содержащиеся в природных компонентах 

среды, создают радиационный фон местности. Основной вклад в радиационный фон и 

радиационную дозу облучения населения приходится на радионуклиды природного происхождения. 

В результате добычи уранового сырья происходит перераспределение радионуклидов 

в окружающей среде, и как следствие образуются места с техногенно-усиленной 

природной радиоактивностью. Поэтому изучение уровней содержания радионуклидов и их 

отношений в объектах окружающей среды позволяет определить техногенную составляющую 

в радиационном фоне подобных районов. 

Технологические работы по добыче и переработке урановых руд в долине реки Шу 

начались с середины пятидесятых годов прошлого столетия. Полный цикл уранодобывающей 

и перерабатывающей промышленности оказался локализованным на относительно небольшом 

густонаселенном районе Южного Казахстана в бассейне реки Шу, где в результате 

образовались многочисленные отходы уранового производства. 

Ранее нами было установлено, что содержание природных радионуклидов в донных отложениях 

возрастает приблизительно в 2,5 раза по течению реки Шу на участке от поселка 

Шортоба до водохранилища Тасоткель /1/. Кроме того, в работах /2-3/ показано, что содержание 

изотопов урана возрастает вниз по течению, достигая максимального уровня в водохранилище 

Тасоткель.

60 


В настоящей работе приводятся результаты определения уровней содержания основных 

радиоэлементов (уран и торий) и их отношений в почвах, отобранных по течению реки 

Шу на участке от села Шортоба до села Толе Би. 


Отбор проб почвы и пробоподготовка 

В ходе летних экспедиционных работ 2008 г. было заложено 11 почвенногеохимических 

профилей поперек долины реки. Почвенные разрезы закладывали на глубину, 

охватывающую гумусово-аккумулятивный горизонт (0-15 см). Образцы почвы отбирали 

вблизи берега реки на площадке, не подверженной паводкам и хозяйственной деятельности. 

В точке отбора проб определяли географические координаты при помощи спутникового 

навигатора (Garmin GPS 12XL). 

Радионуклидный анализ почвы 

Радионуклидный анализ объектов окружающей среды включал три стадии: а) неразрушающий 

гамма - спектрометрический анализ; б) радиохимическое выделение альфа- излучающих 

изотопов из природных компонентов и приготовление счетных образцов для измерений; 

в) альфа - и гамма - спектрометрическое измерение подготовленных счетных образцов. 

В настоящей работе применена гамма-спектрометрия высокого разрешения для идентификации 

и количественного определения гамма - излучающих радиоэлементов в образцах 

почвы. Простота и удобство метода состоит в том, что не требуется проводить вскрытие 

проб, концентрирование и разделение элементов. Гамма - спектральный состав определяли с 

помощью гамма - спектрометра GEM-FX (детектор на основе высокочистого германия) 

«Ortec» (эффективность регистрации 26%, энергетическое разрешение 1,7 кэВ, по линии 60 Со 

1332,5 кэВ) /4/. Химический состав почвы был определен общепринятыми в почвоведении 

методами /5/. 

Анализ химического состава почвы проводили с использованием рентгенофлуоресцентного 

анализа в лаборатории РУМЦ (г. Кара Балта, Кыргызстан). (Авторы благодарны 

руководителю лаборатории Л.Е. Евтеевой). 


Химическая характеристика почв долины реки Шу 

На исследуемом участке долины реки Шу основными почвообразующими породами на 

подгорных равнинах служат пролювиальные отложения, представленные в основном средними 

и легкими суглинками /6/. 

Химический анализ образцов почв (таблица 1), отобранных в ходе полевых исследований, 

позволил дать характеристику особенностей почвенных горизонтов. Для всех почвенных 

разностей характерна слабощелочная и щелочная реакция среды водной вытяжки, значения 

рН колеблются в пределах 8,44-9,22. В толще перечисленных выше почв характерно 

низкое содержание органического вещества, содержание гумуса в которых составляет менее 

2,5 %. 

Методом рентгенофазового анализа нами было установлено, что основными минералами 

в составе почвообразующих пород рассматриваемых почв и донных отложений являются 

кварц и, далее по убывающей последовательности, полевые шпаты, слюда, кальцит, хлорит. 

Содержание карбонатов считается одним из основных генетических признаков сероземов.

Интенсивность 


Таблица 1 – Химический состав почв (в %) в долине реки Шу, глубина отбора 0-15 см 

Место отбора 

pH SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O P 2 O 5 TiO 2 MnO 

водохранилище 

с. Енбекши 8,91 61,85 17,10 3,61 11,69 3,30 2,37 0,02 0,53 0,12 

с. Новый Путь 9,22 64,59 17,19 2,55 11,17 2,73 2,34

62 


в таблице, видно, что почвы, в отличие от донных отложений, обогащены ураном и торием 

из-за наличия в них органогенной составляющей. 

Таблица 2 – Содержание примордиальных элементов и их отношения в почвах и донных 

осадках 

№ 

Почвы 

Донные отложения 

Место отбора 

U, мг/кг Th, мг/кг Th/U U, мг/кг Th, мг/кг Th/U 

1 с. Шортоба 3,1 ± 0,3 12,2 ± 0,6 3,9 1,8 ± 0,3 8,4 ± 0,5 4,6 

2 с. Кишмиши 2,5 ± 0,4 10,1± 0,8 4,0 2,4 ± 0,2 10,2 ± 0,3 4,2 

3 п. Карасу 4,3± 0,4 18,6± 0,7 4,4 3,9 ± 0,3 16,6 ± 0,5 4,2 

4 с. Красный Партизан 3,4 ± 0,4 14,4± 0,7 4,2 3,9 ± 0,3 15,8 ± 0,6 4,0 

5 с. Беткайнар 4,0 ± 0,4 16,2± 0,7 4,1 2,8 ± 0,5 11,7 ± 0,8 4,2 

6 

с. Кайнар (Благовещенка) 

4,0 ± 0,5 15,8 ± 0,9 3,9 3,1 ± 0,3 12,9 ± 0,5 4,1 

7 с. Аксу 4,4 ± 0,7 10,0 ± 0,9 2,3 

3,6 ± 0,4 12,4 ± 0,7 

3,4 

8 

Тасоткельское 

водохранилище 

3,9 ± 0,4 13,4 ± 0,8 3,4 4,2 ± 0,4 21,3 ± 0,7 5,1 

9 с. Енбекши 2,7 ± 0,3 11,1± 0,6 4,2 2,3 ± 0,2 10,2 ± 0,4 4,5 

10 с. Новый Путь 3,1 ± 0,4 10,0± 0,5 3,3 2,7 ± 0,3 9,6 ± 0,6 3,6 

11 с. Толе Би 3,8 ± 0,5 12,3± 0,6 3,2 2,6 ± 0,4 9,5 ± 0,5 3,7 

Среднее содержание 

3,6 

13,1 

3,0 

12,6 

- 

Предельное значение 2,5 4, 4 10,0 18, 

6 1,8 4,2 8,4 21, 3 

- 

Кларк для почв 

(по А.П. Виноградову) 

1 6 - - - - 

Рассчитанные кларки концентрации урана и тория в почвах по течению реки Шу, приведенные 

на рисунке 2, свидетельствуют об их повышенном естественном уровне, обусловленном 

региональной спецификой пород, обогащенных радиоактивными элементами. При 

сравнении геохимических спектров почв по течению реки на участке от п. Карасу до п. Кайнар 

фиксируются более контрастные аномалии урана и тория, что обусловлено также наличием 

рудоносных зон. 

КК КК тория 

3.3 

КК урана 

3.0 

2.7 

2.4 

2.1 

1.8 

1.5 

1.2 

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 

Расстояние, км 

Рисунок 2 – Геохимические спектры урана и тория в кларках концентрации (КК) для почв 

долины реки Шу. КК- отношение содержания элементов в почвах к кларку литосферы


Важным оценочным показателем состояния почв является величина торий-уранового 

отношения (Th/U). Считается /7/, что в почвах, не подверженных техногенному воздействию, 

этот показатель для большинства генетических типов почв различных природноклиматических 

зон в отдельных странах и континентах находится на уровне 3-5 единиц. Эти 

значения соответствуют нормальному отношению тория к урану в большинстве типов геологических 

образований земной коры и планеты в целом. 

В исследованных нами образцах почв отношение Th/U варьируется в пределах от 2,3 до 

4,4, что в целом соответствует их нормальному распределению в почвах. 

Генетическая связь почв и донных отложений находит свое отражение в сходстве радионуклидного 

состава и при сопоставлении данных торий-уранового отношения, которые 

имеют близкие величины. Это объясняется тем, что поступление естественных радионуклидов 

в речной бассейн с твердым стоком связан, прежде всего, с проявлением эрозионноаккумулятивных 

процессов. 

Выводы 

Таким образом, в результате проведенных исследований было определено: 

- впервые получены сведения по содержанию урана и тория в почвах долины реки Шу; 

- рассчитанные кларки концентраций урана и тория в почвах по течению реки Шу свидетельствуют 

об их повышенном естественном уровне; 

- значения отношения Th/U, находясь в пределах от 2,3 до 4,4, соответствуют нормальным 

отношениям тория к урану, определенным для большинства типов геологических образований. 

Работа выполнена при финансовой поддержке МНТЦ в рамках проекта К-1474. 

Список литературы: 

1. Абишев Т.Б., Матвеева И.В., Уралбеков Б.М., Буркитбаев М.М. Распределение естественных 

радионуклидов в донных отложениях реки Шу Южного Казахстана // Материалы 

IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды 

в окружающей среде». - Семей. – 2010. – том 1. – С. 80. 

2. Абишев Т.Б., Матвеева И.В., Уралбеков Б.М., Буркитбаев М.М. Природные радионуклиды 

в донных отложениях реки Шу Южного Казахстана и сопредельной территории 

Кыргызстана // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. – 2010. - №2 (13). 

3. Абишев Т.Б., Матвеева И.В., Уралбеков Б.М., Буркитбаев М.М. Естественные радионуклиды 

в воде и донных отложениях реки Шу Южного Казахстана // Проблемы биогеохимии 

и геохимической экологии. – 2009. - №2 (10). 

4. Burkitbayev, M.M., Uralbekov, B.M. 238 U and 210 Pb determination in geological samples 

by instrumental gamma-spectrometry // Материалы Международной конференций "Экоаналитика 

Центральной Азии". – Алматы: Вестник КазНУ. – 2007. – №5(49). – С. 52. 

5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Из-во Московского 

университета, 1970. - 487 c. 

6. Почвы долины реки Чу / Под. ред. Волов, А.И. – Алма-Ата: Наука, 1971.- 375с. 

7. Смыслов А.А. Радиогеохимические исследования: методические указания. – Л.: 

1974. – 140с.

64 


ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ 

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ 

Нурмаганбетов Д.Ш. 

Исполнительный Комитет Международного фонда спасения Арала 

Казахстан, г.Алматы, nurmaganbetov@ec-ifas.org 

В статье приводится анализ причин загрязнения водных ресурсов и деградации водных экосистем Казахстана. 

Показана типичность причин и последствий неэффективности использования водных ресурсов для 

речных бассейнов, особенно трансграничных. Множество факторов, приводящие к ухудшению качества вод и 

состоянию речной экосистемы носят институциональный характер. Поэтому предлагается изменение тактики 

и стратегии охраны и рационального использования водных ресурсов трансграничных рек. 

Из всех стран Центрально-Азиатского региона Казахстан на большинстве трансграничных 

реках (Сырдарья, Шу, Талас, Орал, Иле) является замыкающей стороной. Такое положение 

в использовании водных ресурсов накладывает свой отпечаток в состоянии речной экосистемы. 

В современных условиях водные ресурсы в республике (таблица 1) в целом покрывают 

потребности в воде. 

Таблица 1 – Водные ресурсы Казахстана 

№№ 

п/п 

Водохозяйственные бассейны 

Зона охвата бассейна 

(территории областей) 

Располагаемые 

водные ресурсы, 

км 3 

13,59 

1 Арало-Сырдарьинское Южно-Казахстанская, 

Кызылординская 

2 Балхаш- Алакольское Алматинская, Карагандинская, 14,5 

Жамбылская, Восточно- 

Казахстанская 

3 Иртышское Восточно- Казахстанская, 

16,9 

Павлодарская 

4 Ишимское Акмолинская, Северо- 

1,21 


5 Нура-Сарысуское Карагандинская 1,51 

6. Тобол-Торгайское Костанайская 1,1 

7 Урало-Каспийское Актюбинская, Уральская, 

3,5 

Атырауская, Мангыстауская 

8 Шу-Таласское Жамбылская, Южно- 

5,35 


При этом, несмотря на высокую водность в бассейнах рек в текущем году, регионы все 

же испытывают недостаток воды и водохозяйственный баланс остается напряженным, особенно 

в сельском хозяйстве, в том числе орошаемом земледелии. Это обстоятельство связано 

с тем, что основным потребителем водных ресурсов в Казахстане является орошаемое земледелие 

(таблица 2), на долю которого приходится свыше 90 % всего потенциала поверхностного 

стока. 

Кроме этого, причины недостатка воды во многих случаях кроются в ряде факторов, 

характерных всем бассейнам рек относительно процесса управления водными ресурсами.


Таблица 2 – Площадь сельскохозяйственных угодий на территории Казахстана 

№№ 

п/п 

Наименование областей 

Сельскохозяйственные угодья * , 

тыс.га 

1 Акмолинская 9208,2 

2 Актюбинская 26521,8 

3 Алматинская 16220,1 

4 Атырауская 9681,5 

5 Восточно-Казахстанская 20120,84 

6 Жамбылская 10486,6 

7 Западно-Казахстанская 13935,6 

8 Карагандинская 35405,2 

9 Костанайская 16598,6 

10 Кызылординская 11989,6 

11 Мангистауская 12608 

12 Павлодарская 8653,5 

13 Северо-Казахстанская 8378,2 

14 Южно-Казахстанская 9591,7 

* данные Института геграфии МОН РК 

Их неполный перечень: несовершенство системы управления водопользованием; слабая 

система мониторинга и информационной базы принятия решений; большие потери воды 

в процессе коммунального использования вследствие изношенности водопроводящих систем; 

изношенность инфраструктуры орошаемых массивов, низкий КПД оросительной системы; 

несоблюдение режима водоохранных зон и полос; загрязнение поверхностного стока; 

деградация водных экосистем. 

Необходимо отметить, что перечисленные причины взаимосвязаны и порождают множество 

последствий экологического и социально-экономического характера/1/, свойственные 

водохозяйственному сектору и структурам водопотребления и водопользования всех отраслей 

экономики (таблица 3). 

Таблица 3 – Основные причины и следствие неэффективного использования водных ресурсов 

№№ 

Причины 

п/п 

1 Отсутствие в рядах водохозяйственного баланса 

речной экосистемы в качестве равноправного 

участника баланса (экологический сток) 

2 Отсутствие современных биологических методов 

определения оросительных норм для орошаемых 

сельскохозяйственных культур 

3 Отсутствие коллекторов для отвода дренажных 

вод 

Следствия 

Количественное и качественное истощение водных 

ресурсов 

Деградация речных, озерных экосистем 

Гибель флоры и фауны экосистем 

Перерасход воды 

Поднятие уровня грунтовых (соленых) вод по фитилевому 

эффекту 

Заболачивания земель 

Засоление земель 

Водная эрозия почв 

Поднятие уровня грунтовых вод 

Загрязнение подземных вод 

Засоление почв 

Неэффективное использование вод 

4 Несовершенная гидромелиоративная система Непроизводительные потери воды на фильтрацию и 

на испарение 

Поднятие уровня грунтовых вод 

Трудность учета используемой воды

66 


5 Отсутствие или неэффективное использование 

локальных очистных сооружений 

6 Отсутствие биологических методов защиты растений 

и научных подходов при применении ядохимикатов 

и минеральных (органических) удобрений 

7 Неэффективная законодательная база и исполнение 

международных соглашений между странами, 

территориально связанных с трансграничными 

реками Центрально-азиатского региона ( 

ЦАР) 

8 Отсутствие тактики и стратегии в вопросах использования 

и охраны водных ресурсов трансграничных 

рек между странами ЦАР 

Загрязнение поверхностных вод 


Интоксикация живых водных организмов 

Загрязнение поверхностных вод 


Загрязнение атмосферного воздуха 

Загрязнение почв 

Интоксикация живых почвенных и водных организмов 

Трансграничное загрязнение 

Загрязнение национальных участков трансграничных 

рек 

Решение экологических проблем водотоков и водоемов 

по остаточному принципу 

Невозможность применения принципов «Хельсинки-92» 

Экологический коллапс 

Собственному загрязнению водотоков в результате хозяйственной деятельности накладывается 

трансграничное загрязнение с транзитным стоком из территории сопредельных 

государств, вследствие интенсивного загрязнения поверхностного стока в области преимущественного 

формирования стока. 

Если учесть трагедию Аральского моря в совокупности с загрязнением поверхностного 

стока, становится понятным неутешительное положение с состоянием экосистемы речных 

долин и с использованием водных ресурсов. Последние две графы таблицы 3 показывают, к 

чему может привести несогласованные между странами и незакрепленные международными 

документами действия по использования водных ресурсов трансграничных рек. 

При этом четыре области Казахстана в использовании водных ресурсов замкнуты на 

реках Сырдарья, Шу, Талас, Иле или же, на их притоках расположенных на территории областей. 

Как было отмечено выше, на всех рассматриваемых речных бассейнах, т.е. реках 

Сырдарья, Шу и Талас качество воды таковы, что в последнее время по отдельным загрязняющим 

ингредиентам использование стока этих рек стало опасным для здоровья населения. 

Например, использование стока р.Сырдарья представляют опасность по таким показателям 

как пестициды, сульфаты, хлориды, тяжелые металлы и органические вещества (таблица 4). 

Таблица 4 – Осредненные показательные характеристики загрязненности водотоков, находящихся 

в совместном использовании стран ЦАР 

№№ 

Загрязняющие 

Река – посты 

п/п 

ингредиенты 

1 Сырдарья – Шардара Сульфаты 

Хлориды 

цинк 

медь 

свинец 

БПК 5 

2 Сырдарья – Кзылорда Сульфаты 


цинк 

медь 

свинец 

БПК 5 

Показательная 

концентрация, мг/л 

720 

128 

3,2 

4,1 

0,6 

2,72 

609 

129 

4,5 

4,60 

10,0 

3,25 

3 Сырдарья – Казалинск Сульфаты 740



цинк 

медь 

свинец 

БПК 5 

4 Шу – Фурмановка Нефтепродукты 

СПАВ 

азот нитритный 

азот нитратный 

БПК 5 

126 

3,20 

2,10 

50,0 

2,02 

0,060 

0,040 

0,049 

2,980 

3,850 

Следует подчеркнуть, что в практике гидрохимического анализа загрязняющих веществ, 

приводимые загрязнения за отдельно взятые дискретные годы мало что дают в понимании 

вопроса динамики загрязнения. То есть, при сохранении объемов загрязняющих веществ 

из года и год, загрязнение поверхностного стока за отдельно взятые месяцы, кварталы 

и годы между собой сильно отличаются. Причиной тому является подчиненность гидрохимического 

режима гидрологическому режиму, т.е. загрязненность водотока всецело зависит 

от водности конкретного года с учетом разбавляемости и самоочищающей способности водотока. 

Поэтому, считаем разумным, проводить анализ загрязненности в купе с водностью 

года, т.е. при 25, 50, 75 и 95 % обеспеченностях, ибо при принятии управленческих решений 

по уменьшению загрязненности огромная роль принадлежит разбавлению высоких концентраций 

загрязняющих веществ путем оперирования количественной характеристикой водного 

потока. При этом использование конкретных объемов сточных вод, как детерминированную 

величину не возбраняется. 

Химический состав воды р. Сырдарьи формируется в пределах Республики Узбекистан. 

В Казахстан вода поступает грязная (таблица 5) и содержит ингидриенты в несколько 

раз превышающие ПДК. 

Таблица 5 – Показательные характеристики загрязненности водотоков на трансграничных 

участках, находящихся в совместном использовании стран ЦАР 

Страна Река - посты Загрязняющие 

ингредиенты 

Казахстан Сырдарья – Кокбулак Пестициды 

цинк 

медь 

ртуть 

сульфаты 

Казахстан Шу – Благовещенское БПК 5 

Сульфаты 

нефтепродукты 

азот нитритный 

Показательная 

концентрация, мг/л 

0,29 

0,047 

0,025 

0,015 

850 

3,720 

560 

0,050 

0,060 

Все это - результат экстенсивного использования водных ресурсов для целей орошения, 

когда неочищенные коллекторно-дренажные воды попадают в основное русло реки в качестве 

сбросных вод для дальнейшего потребления, опять же в целях орошения в нижнем течении. 

Например, коллекторно-дренажные воды орошаемых массивов Южно-Казахстанской 

области (до 900 млн. м 3 ) повторно используются в Кызылординской области. При этом в составе 

речной воды превалируют ионы тяжелых металлов, сульфатов, хлоридов и пестицидов 

с повсеместным превышением ПДК. Аналогичная картина, только с различной нагрузкой 

ионов тяжелых металлов, пестицидов и органических веществ наблюдается на примере рек 

Ертис, Иле, Орал, Шу и Талас.

68 


Подробный анализ коренных причин выявленных проблем трансграничных водотоков 

показывает, что основной причиной неблагополучия этих трансграничных рек является отсутствие 

самой речной экосистемы в рядах участников водохозяйственного баланса в качестве 

полноправного участника. То есть, изначально в вопросах использования водных ресурсов, 

обеспечение потребности, речной экосистемы было заложено из остаточного принципа в 

виде санитарных попусков или минимально-необходимых расходов воды. Как результат, в 

настоящее время имеем по всем основным трансграничным водотокам деградированную 

речную экосистему. Это доказывается на примере рек Сырдарья, Шу, Талас, Иле, Урал, Ертис, 

Есил и Тобол. 

Остальные факторы антропогенного воздействия являются следствием отсутствия при 

использовании водных ресурсов экологических критериев обоснования экологического стока 

/2/ трансграничных водотоков. Например, орошение, будучи монополистом, среди основных 

водопотребителей никогда не имело биологических методов определения оросительных 

норм для орошаемых сельскохозяйственных культур. Если к этому добавить еще отсутствие 

всяких измерительных приборов учета использования воды на сельскохозяйственных полях, 

то становится ясным перерасход воды и вторичное засоление земель при отсутствии коллекторно-дренажных 

сетей. К потере воды, что приводит в конечном итоге к количественному 

истощению водотока и вторичному, третьичному использованию с сильноминерализованным 

и загрязненным по химическому составу возвратных вод в нижнем течении 

водотоков, также способствуют несовершенные гидромелиоративные системы. Это, 

прежде всего подтверждается такими показателями как коэффициент полезного действия и 

коэффициент земельного использования, что на примере Южно-Казахстанской и Кызылординской 

областей равняются от 0,40 до 0,50. Загрязнению трансграничных водотоков, с помощью 

прямых сбросов сточных вод на примере рек Ертис, Иле и Талас, также способствуют 

несовершенные и неэффективные работы локальных очистных сооружений от отдельных 

предприятий или целых заводов, расположенных в бассейнах этих рек. 

Присутствие пестицидов, гербицидов в водах крупных трансграничных реках доказывает 

тезис о том, что в бассейнах этих водотоков неэффективно работают биологические методы 

защиты растений и научных подходов при применении ядохимикатов. Такое положение 

вещей в деле охраны и рационального использования водных ресурсов трансграничных 

рек будут сохраняться еще долго при неэффективности законодательной базы стран Центрально-Азиатского 

региона, где также немаловажную роль играет обязательное исполнение 

межгосударственных соглашений между трансграничными государствами. 

Поэтому, представляется целесообразным, наравне с устранениями вышеизложенных 

позиций, необходимо приступать к коллективной разработке концепции тактики и стратегии 

охраны и рационального использования водных ресурсов трансграничных рек между странами 

ЦАР. 


1. Нурмаганбетов Д. Ш. и др. Теоретические и прикладные основы проблем планирования 

и управления природопользованием и охраной природы / Д.Ш. Нурмаганбетов, А.А. Волчек, 

М. Ж. Бурлибаев. – Алматы: Издательство «Каганат», 2007.– 357 с. 

2. Бурлибаев М.Ж. О принципах допустимого объема изъятия речных вод и обоснования 

экологического стока рек // Гидрометеорология и экология. – 2003. – № 4. – С. 88-101.


ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ НА 

СОДЕРЖАНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ПЕСТИЦИДОВ 

Приходько Т.В., Смирнова С.Ю., Михалева М.М., 

Талжанов Н.А., Балпанов Д.С. 

ТОО «Научно-аналитический центр «Биомедпрепарат» 

Казахстан, г. Степногорск, biomedpreparat@bk.ru 

Проведены мониторинговые исследования воды и донных отложений, отобранных в 17 точках северной 

части Казахстанского сектора Каспийского моря в осенне-весенний период 2008-2010 г.г., на содержание углеводородов 

нефтяного ряда и хлорорганических пестицидов. 

Изучение химического загрязнения воды и донных отложений нефтяными углеводородами 

проводили методом ГЖХ на газовом хроматографе Hewlett Packard 6890 с пламенноионизационным 

детектором /1/. Наличие хлорорганических пестицидов: -, -, -изомеров 

ГХЦГ, ДДТ и его метаболитов определяли методом ГЖХ на газовом хроматографе Hewlett 

Packard 6890 с электронозахватным детектором /2, 3/. 

Качество морской воды и донных отложений по гидрохимическим показателям оценивали 

относительно значений ПДК загрязняющих веществ /4, 5/. 

Анализ полученных данных показал, что во всех пробах воды, отобранных в Северном 

Каспии в 2008-2010 г.г., содержание нефтепродуктов варьировалось в пределах от 0,1 до 1,0 

мг/л. Их концентрация превосходила ПДК в 2-20 раз. 

Из группы хлорорганических пестицидов (далее ХОП) наиболее высокие концентрации 

в воде были отмечены для ДДТ, максимум составил 3,2 мг/л. При этом следует отметить, что 

содержание ХОП в воде не допускается. 

В большинстве донных отложений, отобранных во время весенних экспедиций, содержание 

нефтяных углеводородов составляет от 65 до 364 мг/кг и превышает уровень ПДК в 

1,3-7,3 раз. В образцах, отобранных в осенний период, содержание нефтяных углеводородов 

находится в пределах от 56 до 220 мг/кг, что превышает ПДК в 1,1-4,4 раза. 

В донных отложениях, в отличие от водной толщи, содержание ХОП отмечено в небольшом 

количестве проб и превышение ПДК в основном отмечается по суммарному содержанию 

изомеров ДДТ (4,4 ДДЕ, 2,4 ДДД, 4,4 ДДД, 4,4 ДДТ) в 1,8-728 раз. 

По результатам исследований воды и донных отложений определены наиболее загрязненные 

участки Северного Каспия по содержанию нефтепродуктов и пестицидов. 


1. MADEP-EPH-98-1. Метод определения извлекаемых нефтяных углеводородов – Отдел 

защиты окружающей среды штата Массачусетс. США. – 1998 – 41 с. 

2. СК-ЛИ-ЛМО-03. Лабораторная инструкция. Определение содержания хлорорганических 

пестицидов в воде методом ГЖХ с ЕЗД – 2010 – 25 с. 

3. СК-ЛИ-ЛМО-04. Лабораторная инструкция. Определение содержания хлорорганических 

пестицидов в почве и донных отложениях методом ГЖХ с ЕЗД – 2010 – 25 с. 

4. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно 

безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для вод рыбохозяйственных 

водоемов // Под ред. Кашинцева М.Л., Степаненко Б.С., Анисимовой С.Н. М.: – 1990 – 

47 с. 

5. Нормативы ПДК для морской воды и донных отложений. Республика Украина – 2 с.

70 


ОЦЕНКА ФОНОВОГО СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ ОБСКОЙ ГУБЫ ПО 

СОДЕРЖАНИЮ В НЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 

Савоськина А.М., Широков Д.А. 

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» 

(ФГУП «ВНИРО»), лаборатория эколого-токсикологических исследований 

Россия, г.Москва, knot52mdxiv@gmail.com 

Разработка морских нефтегазовых месторождений является одним из наиболее масштабных 

и комплексных видов деятельности на морском шельфе. Каждый из этапов разработки 

сопровождается набором определенных видов воздействия на окружающую среду 

/Патин, 2001/. 

В настоящее время в Обской губе Карского моря на лицензионных участках ОАО 

«Газпром» ведется разведка запасов углеводородов (рисунок 1). Для оценки воздействия на 

экосистему последующих этапов промышленной разработки месторождений в Обской губе 

необходимо провести исследование фонового состояния экосистемы. Данные исследования 

проводились по заказу ООО «Газфлот» в рамках Программы «Оценка фонового состояния и 

рыбохозяйственного значения экосистемы Обской губы в районах Обского, Каменномысское-море 

и Северо-Каменномысского лицензионных участков». 

Рисунок 1 - Район отбора проб (а), сетка станций мониторинга и 

границы лицензионных участков (б) 

В центральной части Обской губы Карского моря нами проведено изучение содержания 

тяжелых металлов (Cu, Mn, Ni, Fe, Zn, Cd, Pb, Co) в воде, во взвешенном веществе, донных 

отложениях, в органах и тканях рыб на протяжении трех лет 2006-2008 годов в период 

открытой воды (август-сентябрь). 

Подготовка проб (взвешенного вещества, донных отложений и биологического материала) 

для количественного химического анализа тяжелых металлов проводилась способом 

мокрой минерализации. Концентрации тяжелых металлов во всех пробах оценивали электротермическим 

атомно-абсорбционным методом на спектрометре. 

В ходе исследований не были отмечены превышения ПДК металлов в воде, кроме Cu 

и Zn. Допустимое содержание Cu превышалось на протяжении всего периода наблюдений 

2006-2008 гг. примерно в 1,5-2 раза. ПДК для Zn в период исследований была превышена 

лишь в 2007 г. (51,6 мкг/л при ПДК рх 10 мкг/л).


Концентрации тяжелых металлов во взвешенном веществе и в донных отложениях 

находятся на одном уровне с их средними значениями, характерными для арктических районов 

России /Атлас…, 1999; Геоэкология…, 2001; Шевченко и др., 1996/. 

Содержание всех исследованных металлов в печени рыб значительно выше, чем в 

мышцах. Это объясняется тем, что печень является функциональным депо металлов 

/Говоркова, 2004; Евтушенко, 1988 и др./, что не является следствием загрязнения организма, 

а отражает естественные процессы аккумулирования металлов печенью. 

В результате работ по определению содержания тяжелых металлов в компонентах 

экосистемы получен набор данных, отражающий характеристики природно-антропогенного 

фона исследуемого района. 

Практически повсюду на российском шельфе районы залегания углеводородных месторождений 

сопрягаются или совпадают с районами высокой биопродуктивности и традиционного 

рыболовства. В отличие от нефти и газа морские биоресурсы способны постоянно 

воспроизводить себя, и потому они фактически бесценны. Именно поэтому так важно обеспечение 

экологической безопасности морского нефтегазового комплекса /Патин, 2001/. Мониторинговые 

исследования являются важной составляющей в решении проблемы сохранения 

биоресурсов. 


1. Патин С.А. «Нефть и экология континентального шельфа» – М.:Изд-во ВНИРО, 

2001 

2. Говоркова Л.К. «Выявление факторов накопления тяжелых металлов в органах рыб 

различных трофических групп (на примере Куйбышевского водохранилища)»; Автореферат 

на соиск. кандид. биол. наук: 03.00.16., Казань, 2004. 

3. Евтушенко Н.Ю., Малыжева Т.Д., Шаповал Т.П. «Закономерности поступления в 

организм и накопление тяжелых металлов в тканях рыб»; Тезисы докладов. Первая Всероссийская 

конференция по рыбохозяйственной токсикологии. Ч.2, стр.132-133. – Рига, 1988. 

4. «Атлас загрязнений природной среды акваторий и побережья морей Российской 

Арктики» под ред. С.А. Мельникова, А.Н. Горшкова. Спб. 1999 

5. «Геоэкология шельфа и берегов морей России» под ред. Н.А. Айбулатова, 

М: «Ноосфера», 2001 

6. Шевченко В.И., Северина О.В., Майорова Н.Г., Иванов Г.В. «Количественное распределение 

и состав взвеси в эстуариях Оби и Енисея», Вестник Московского Университета, 

серия 4, геология, 1996, №3, с.81-85 

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ НИТРОПРОИЗВОДНЫХ ФЕНОЛА ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА 

В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА 

Соловьева А.А., Лебедева О.Е. 

Белгородский государственный университет, биолого-химический факультет 

Россия, г. Белгород, solovyeva@bsu.edu.ru 

В современном обществе экологические проблемы приобрели глобальный характер. 

Появляется все больше загрязнителей, устойчивых к биодеградации; возможности самоочищения 

экологических систем исчерпываются. В связи с этим возрастает значение новых подходов 

и технологий, способных снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.

72 


Обнаружение радикальных процессов окисления органических веществ пероксидом 

водорода в присутствии ионов железа дало начало развитию так называемых Передовых 

Окислительных Процессов (АОР), перспективных для обезвреживания многочисленных ксенобиотиков, 

попадающих в окружающую среду в результате развития промышленного и агропромышленного 

производства. 

В настоящем сообщении представлены результаты изучения окислительной деструкции 

моно- и динитрозамещенных фенолов: 3- и 4-нитрофенолов (3-НФ, 4-НФ), 2,4- и 2,6- 

динитрофенолов (2,4-ДНФ, 2,6-ДНФ). В качестве способа разложения выбрано окисление 

нитрофенолов пероксидом водорода в присутствии ионов железа (II). 

Для установления целесообразности использования окислительной системы на основе 

пероксида водорода и ионов железа для минерализации устойчивых органических соединений 

важна информация о конечных продуктах и устойчивых интермедиатах. Реакционная 

смесь изучалась методом ПМР-спектроскопии после завершения процесса окисления. В 

спектре ПМР реакционной смеси не обнаружены сигналы ароматических протонов, наблюдаются 

только сигналы протонов воды, что согласуется с представлением о воде как одном из основных 

продуктов окисления. 

Для определения оптимальных условий окисления изучали кинетику разложения моно- и 

динитрофенолов пероксидом водорода в присутствии сульфата железа (II) при различных концентрациях 

окислителя, так как от соотношения Н 2 О 2 /Fe 2+ /субстрат зависит механизм окисления 

/1-2/. Установлено, что наиболее эффективно окисление нитрофенольных соединений в растворе 

в присутствии пероксида водорода и Fe 2+ протекает при соотношении реагентов 

[НФ]:[Н 2 О 2 ]:[Fe 2+ ]=1:32:0,5-1. 

Реально затрачиваемое количество пероксида водорода превосходит стехиометрическое. 

Вероятно, происходит побочное расходование пероксида водорода на разложение, например, по 

схеме: 

2Н 2 О 2 → 2H 2 O + O 2 

При высоких концентрациях пероксида водорода происходит снижение эффективности 

окисления, связано с взаимодействием гидроксильных радикалов с молекулами пероксида водорода 

по реакции: 

·ОН + Н 2 О 2 НО 2· + Н 2 О 

Образовавшиеся в данной стадии пергидроксильные радикалы НО 2· участвуют в реакциях 

восстановления инициатора, то есть ионов железа с выделением кислорода: 

Fe 3+ + HO 2· Fe 2+ + H + + O 2 

Fe 3+ + O 2·- Fe 2+ + O 2 

Данные стадии характеризуются константами скорости на порядок меньше, чем реакция: 

Fe 2+ + ·ОН → Fe 3+ + ОН‾ 

По данному пути происходит регенерация катализатора при соотношении реагентов 

0,5


Fe 2+ + ·OH Fe 3+ + OH‾ 

Снижение концентрации окислителей вызывает уменьшение эффективности процесса. 

Таким образом, установлены оптимальные условия процесса минерализации нитрофенолов 

в мягких условиях при атмосферном давлении. Данный метод окислительной деструкции 

нитрофенольных соединений применим для разложения ксенобиотиков на основе нитрофенолов 

любого происхождения и может быть использован в процессах водоочистки, 

инактивации запрещенных к применению пестицидов, взрывчатых веществ и т.п. 

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры 

инновационной России» на 2009 – 2013 гг., гос. контракт № П1208 от 4 июня 2010 г. 


1. Walling С., Goosen A. Mechanism of the ferric ion catalyzed decomposition of 

hydrogen peroxide. Effect of organic substrates //J. Amer. Chem. Soc. – 1973. – V. 95, № 9. – 

Р. 2987-2989. 

2. Goi A., Trapido M. Hydrogen peroxide photolysis, Fenton reagent and photo-Fenton for 

the degradation of nitrophenols: a comparative study //Chemosphere. – 2002. – V. 46. – P. 913- 

922. 

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ 

ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 

Сульман Э.М., Матвеева В.Г., Долуда В.Ю., Лакина Н.В., 

Гавриленко А.В., Тихонов Б.Б. 

Тверской государственный технический университет, кафедра Биотехнологии и химии 

Россия, г. Тверь, sulman@online.tver.ru 

В настоящее время вопросы экономии природных ресурсов и сохранения экологического 

равновесия между результатами антропогенной деятельности и окружающей средой 

имеют глобальное значение. Непрерывный рост и развитие промышленного сектора экономики 

приводит к постоянному увеличению загрязнения окружающей среды. Одну из наиболее 

высоких экологических нагрузок испытывают на себе водные ресурсы, причем все большее 

количество высокотоксичных соединений попадает в акватории водных бассейнов используемых 

человеком для хозяйственно-бытовых нужд. 

К одним из основных и наиболее опасных загрязнителей водных источников относятся 

нитраты и фенолы. 

При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные 

количества нитратов (от 25 мг/дм 3 по азоту и выше), они могут оказывать токсическое 

действие. Существуют различные методы, позволяющие уменьшить концентрацию 

нитратов в сбрасываемых сточных водах, однако все они имеют свои недостатки, например, 

образование вредных промежуточных продуктов. 

Фенол и его гомологи являются трудно деструктирующимися соединениями, ингибирующими 

биосинтез микроорганизмов, что значительно затрудняет самоочистку водных 

объектов. Кроме того, фенол и его производные обладают высокой токсичностью для человека 

(ПДК в питьевой воде составляет 0.001 мг/л).

74 


Каталитическая очистка сточных вод представляет собой селективный и почти безосадочный 

метод: нитрат и другие интермедиаты селективно восстанавливаются до азота, а фенолы 

окисляются до диоксида углерода и воды. Грамотный выбор условий осуществления 

процесса (температура, давление, рН, продолжительность) и каталитической системы (металлы, 

носитель и его поверхностные характеристики) позволяет проводить процесс с максимальной 

эффективностью. 

Целью данной работы стало создание эффективной технологии глубокой очистки сточных 

вод от нитратов и фенолов. 

Был синтезирован ряд полимерных катализаторов на основе сверхсшитого полистирола 

(СПС), импрегнированного наночастицами металлов платиновой группы (Pd, Pt, Ru), которые 

показали высокую активность в жидкофазном окислении фенола. 

Помимо металлсодержащих катализаторов для очистки сточных вод от фенолов был 

синтезирован ряд биокатализаторов на основе иммобилизованной пероксидазы хрена с варьированием 

природы носителя и способа иммобилизации. Необходимо отметить, что при создании 

каталитических систем на основе иммобилизованных ферментов для многократного 

использования в очистке сточных вод выбор твердого носителя для иммобилизации, который 

обладает одновременно высокой химической и биологической стойкостью, механической 

прочностью, невысокой стоимостью и способностью к химической модификации является 

одной из главных проблем. Кроме того, катализатор должен обладать определенной устойчивостью 

к ингибирующему действию субстратов, продуктов реакции и других растворенных 

в воде веществ. 

Для осуществления каталитической денитрификации были синтезированы и исследованы 

Pd-содержащие каталитические системы нескольких типов: на основе СПС; γ-Al 2 O 3 , а 

также ультра тонких слоев хитозана, нанесенных на γ-Al 2 O 3 . 

В ходе проведенной работы были подобраны оптимальные условия денитрификации и 

окисления фенола: тип катализатора, pH, температура, давление, концентрация субстрата и катализатора. 

В случае селективного восстановления нитрат-ионов до азота было показано, что 

наиболее эффективной каталитической системой является Pd-Cu(4:1)/γ-Al 2 O 3 . Данный катализатор 

позволил достигнуть степени конверсии 99% (время протекания процесса – 40 минут). В случае 

полного окисления фенола было показано, что катализаторы на основе СПС позволяют 

снизить температуру проведения процесса до 50-80 0 С и давление до атмосферного. 

Кроме того, нами был предложен фильтр-реактор нового поколения, сочетающий биокаталитическую 

и каталитическую очистку сточных вод от фенола, что позволило полностью 

исключить возможность попадания фенола в окружающую среду. Достоинством предложенной 

комбинированной схемы очистки является то, что процесс проводится в две стадии: 

использование на первой стадии наноструктурированного катализатора на основе СПС 

позволяет защитить биокатализатор от ингибирующего воздействия фенола. В ходе проведенной 

работы была показана высокая эффективность деструкции фенола иммобилизованной 

пероксидазой хрена на модифицированной окиси кремния, алюминия и различных органических 

носителях. Таким образом, применение комбинированного каталитического и биокаталитического 

окисления позволило достичь высокой эффективности деструкции фенола 

99.9%. 

Необходимо также отметить, что синтезированные каталитические системы обладают 

высокой стабильностью и могут быть применены в качестве промышленных катализаторов 

очистки сточных вод.


К ВОПРОСУ О РАДИОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ НЕКОТОРЫХ ОЗЕР 

СРЕДНЕЙ И ДАЛЬНЕЙ ЗОНЫ ВУРСа 

Сутягин А.А., Левина С.Г., Дерягин В.В., Мухаметшина Л.Ф. 

ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» 

естественно-технологический факультет 

Россия, г. Челябинск, sandrey0507@mail.ru 

Рассмотрено радиоэкологическое состояние некоторых озерных экосистем, расположенных в средней и 

периферийной зонах ВУРСа, на современном этапе их развития. Определен современный уровень радиационного 

загрязнения воды, накопление и распределение долгоживущих радионуклидов 90 Sr и 137 Cs в донных отложениях 

и почвах супераквальных позиций водосборов. 

Негативная экологическая ситуация, сформировавшаяся на территории Уральского региона 

в результате индустриального развития, во многом обусловлена радиационным загрязнением 

ряда территорий. В настоящее время в Уральском регионе функционирует 8 ядерных 

реакторов, 6 центров по переработке радиоактивных материалов, 6 центров по захоронению 

ядерных отходов /5/. Значительный вклад в радиоактивное загрязнение на ранних этапах 

своего функционирования внесла деятельность ПО «Маяк», расположенного на территории 

Челябинской области. Так, в результате взрыва емкостей с радиоактивными отходами (1957 

г., «Кыштымская» авария) и ветрового разноса долгоживущих радионуклидов с берегов озера 

Карачай (1967 г) сформировался Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) – узкая 

полоса площадью 23 тыс. км 2 в пределах Челябинской, Свердловской и Тюменской областей. 

В результате «Кыштымской» аварии облучению подверглись 272 тыс. человек в 217 

населенных пунктах. С территории ВУРСа было эвакуировано и отселено 10800 человек. По 

результатам мониторинга около 600 км 2 земель были выведены из хозяйственного использования 

/2, 4, 6/. 

Часть природных объектов периферийной зоны ВУРСа в настоящее время используется 

в хозяйственных целях. К таким объектам, в частности, относятся озера, расположенные на 

территории, подвергшейся импактному воздействию (на территории ВУРСа расположено 

более 30 озер) /1/. В связи с возрастающей проблемой чистой воды и необходимостью регулирования 

природопользования и интенсификации хозяйственной деятельности на данных 

водоемах возникает необходимость проведения регулярных мониторинговых исследований, 

в том числе радиологических, состояния различных компонентов озерных экосистем. 

Первоначальная картина загрязнения к настоящему времени изменилась в результате 

естественного распада радионуклидов, различных сорбционных процессов перераспределения 

поллютантов по основным компонентам озерной экосистемы. Основную значимость в 

озерных экосистемах ВУРСа приобрели долгоживущие радионуклиды 90 Sr и 137 Cs, сосредоточенные, 

преимущественно, в наиболее стабильных компонентах экосистем (донные отложения, 

почвы) /1, 6/. 

В настоящей работе представлены результаты исследований озер Большой и Малый 

Игиш (60 км от эпицентра аварии, средняя зона ВУРСа), Шаблиш и Куяныш (80 км от эпицентра, 

дальняя зона). 

Озера Б. Игиш и М. Игиш расположены в Каслинском районе, водоемы находятся в 

двух километрах друг от друга. В результате аварии с водосборной территории озера Б. 

Игиш отселена деревня Игиш, в окрестностях озера М. Игиш – поселки Юго-Коневских рудников 

и деревня Юго-Конево. С 1958 г. экосистемы озер развиваются без влияния хозяйственной 

деятельности, не считая несанкционированной рыбной ловли на территории озера 

Б. Игиш. Первоначальный уровень загрязнения воды по 90 Sr составлял 1064 Бк/л и 300 Бк/л, а 

по 137 Cs 34,7 Бк/л и 10 Бк/л для озер Б. и М. Игиша соответственно /1/.

Удельная активность, 

Бк/кг 

Удельная активность, 

Бк/кг 

76 


Озера Куяныш и Шаблиш расположены в северной части Каслинского района вблизи 

границы со Свердловской областью. Отселение населенных пунктов с прибрежной зоны озер 

не производилось. На северном берегу оз. Куяныш расположена деревня Гаево. На северовосточном 

участке побережья оз. Шаблиш находится поселок Шаблиш. Первоначальный 

уровень загрязнения по 90 Sr составлял 21 Бк/л и 8,6 Бк/л, а по 137 Cs 0,7 Бк/л и 0,3 Бк/л для 

озер Куяныш и Шаблиш, соответственно. 

Современные значения удельных активностей радионуклидов 90 Sr и 137 Cs в исследованных 

озерах ВУРСа представлены на диаграммах 1, 2. В качестве уровня фона по Уральскому 

90Sr 

региону приведены средние величины удельной активности 90 Sr и 137 Cs воды оз. Мисяш. 

5 

4 

3 

2 

90Sr 

1 

0 

Шаблиш Куяныш М. Игиш Б.Игиш Мисяш 

Рисунок 1 – Средние значения удельной активности Водоем 

90 Sr в воде озер в сравнении с фоновыми 

значениями по Уральскому 

137Cs 

региону 

0,09 

0,08 

0,07 

0,06 

0,05 

0,04 

0,03 

0,02 

0,01 

0 

Шаблиш Куяныш М. Игиш Б.Игиш Мисяш 

137Cs 

Рисунок 2. – Средние значения удельной активности 

Водоем 137 Cs в воде озер в сравнении с 

фоновыми значениями по Уральскому региону 

Анализируя данные диаграмм, можно отметить снижение удельной активности 90 Sr в 

воде озер по мере удаления от источника эмиссии. Аналогично, происходит уменьшение величины 

кратности очищения. Наблюдаемые резкие отличия удельной активности радионуклидов 

в воде озер М. Игиш и Б. Игиш, расположенных на одинаковом расстоянии от эпицентра 

аварии, вероятно связаны с различным первоначальным уровнем загрязнения и гипсометрическим 

положением данных озер. 

Таблица 1 - Кратность очищения и отношение удельных активностей 90 Sr/ 137 Cs в воде исследуемых 

озер 

Водоем 

90 Sr 

137 Cs 

90 Sr/ 137 Cs 

1957 2009 

Шаблиш 25 15 29 17 

Куяныш 68 9 30 4 

Б. Игиш 224 434 31 59 

М. Игиш 612 500 30 24,5


Соотношение активностей радионуклидов ( 90 Sr/ 137 Cs) в воде снижается с расстоянием 

от места взрыва. При этом, если на момент аварии данная величина для всех озер составляла 

одинаковые значения, то к настоящему времени для озер средней зоны она в несколько раз 

превышает значения для озер дальней зоны. Вероятно, это обусловлено начальным составом 

выпавшей радионуклидной смеси, физико-химическими свойствами радионуклидов, особенностями 

самоочищения озер ВУРСа и обогащением радионуклидной смеси 137 Cs по мере 

удаления от центра. 

Для всех исследованных озер значения удельной активности 90 Sr превышают фоновые 

концентрации, но ниже уровня вмешательства. Для озер Б. Игиш и Куяныш значения удельной 

активности по 137 Cs также превышают фоновые значения. 

Сопоставляя современные уровни удельной активности водной массы озер с уровнем 

вмешательства (НРБ-99/2009), можно отметить, что вода озер М. Игиш, Куяныш, и Шаблиш 

не требует очистки от радионуклидов и может быть использована для хозяйственных целей. 

Для озера Б. Игиш значение удельной активности по 90 Sr приближено к уровню вмешательства, 

что требует ограничений на данном водоеме хозяйственной деятельности. 

По плотности загрязнения донных отложений озеро Б. Игиш относится к группе озер, 

расположенных на оси Следа со средней плотностью по 90 Sr порядка 60 кБк/м 2 . Озера М. 

Игиш, Куяныш, Шаблиш относятся к группе озер, расположенных по периферии Следа со 

средней плотностью загрязнения по 90 Sr порядка 7 кБк/м 2 . Плотность загрязнения донных 

отложений 137 Cs в данных озерах практически одинакова и не превышает 7 кБк/м 2 . 

Возможно, на характер распределения радионуклидов в илах повлияло внесение значительного 

количества навоза в оз. Б. Игиш в ранний поставарийный период, что оказало биолого-экологическое 

воздействие гипертрофного характера. Резко изменившийся трофический 

статус способствовал интенсификации осадконакопления и связыванию 90 Sr и 137 Cs в 

илах в малоподвижной форме. 

В донных отложениях изучаемых водоемов выявлено неравномерное распределение радионуклидов 

по глубине. Так в слое 0-10 см содержится для озер: Б. Игиш – около 40 % 90 Sr и 137 Cs; М. 

Игиш – около 50 % 90 Sr и 70 % 137 Cs; Куяныш – до 78 % 90 Sr и до 64 % 137 Cs; Шаблиш – 86 % 

90 Sr и 74% 137 Cs от общего запаса в колонке. 

Анализ соотношения 90 Sr/ 137 Cs в донных отложениях показал, что по мере удаления от 

места взрыва происходит обогащение 137 Cs. Так, среднее значение соотношения в верхнем 

10-см слое оз. Б. Игиш – 10. В озерах, расположенных на периферии Следа (Шаблиш, Куяныш), 

наблюдается еще большее обогащение илов 137 Cs, величина соотношения 90 Sr/ 137 Cs 

находится в пределах 1-2. В фоновом оз. Мисяш данное соотношение составляет величину 

порядка 0,7. Из исследованных озер выделяется оз. М. Игиш, расположенное на оси Следа, 

но имеющее соотношение радионуклидов в донных отложениях в пределах 1-2. Возможно, 

первоначальный уровень загрязнения данного водоема был небольшим, кроме того, оз. М. 

Игиш – ультрапресное озеро. 

Водосборные территории исследованных озер представлены серыми лесными и черноземными 

почвами. Для супераквальных почв характерна высокая увлажненность, сочетание 

выпотного и промывного режимов, высокая продуктивность биоценозов, обуславливающая 

формирование достаточно мощных гумусированных горизонтов с высоким содержанием органического 

вещества. Все это обуславливает особые миграционные свойства радионуклидов 

в почвах /3/. 

Для всех исследованных почв супераквальных позиций водосборов характерно накопление 

радионуклидов в верхних гумусоносных горизонтах. 

Значения удельной активности для почв озера Шаблиш колеблются в пределах 19-40 

Бк/кг по 90 Sr и 1-153 Бк/кг по 137 Cs. Стронций относительно равномерно распределен по почвенным 

горизонтам. Отношение удельной активности по 90 Sr верхнего слоя (0-1,5 см – лесная 

подстилка) к нижнему (ниже 50 см) равно 2. 137 Cs сконцентрирован в верхних слоях, и 

уже ниже 25 см содержание радионуклида находится ниже предела обнаружения.

78 


При этом 50% удельной активности 137 Cs сосредоточено в верхнем слое горизонта А1 

(1,5-7,5 см), расположенном непосредственно под подстилкой. Соотношение 90 Sr/ 137 Cs для 

исследованного почвенного разреза в слоях до 25 см составляет 0,16-1,6. 

Для супераквальных почв озера Куяныш характерно практически синхронное убывание 

значения удельной активности 90 Sr и 137 Cs с поверхности и до глубины 45 см. Величины 

удельной активности 137 Cs одного порядка с величинами удельной активности 90 Sr. Максимальная 

удельная активность радионуклидов наблюдается в подстилке и составляет для 90 Sr 

106 Бк/кг сухой массы, для 137 Cs – 120 Бк/кг сухой массы. Среднее соотношение 90 Sr/ 137 Cs 

составляет 1,1. 

Почвы водосбора озера Б. Игиш характеризуются изменением удельной активности 90 Sr 

от 2000 Бк/кг в почвенной подстилке до 3 Бк/кг на глубине 65-70 см. Весь 137 Cs сосредоточен 

на глубине до 25 см (лесная подстилка и горизонт А1), где значения удельной активности 

радионуклида составляют от 365 Бк/кг на глубине 4,5-10 см (слой под подстилкой) до 7 Бк/кг 

на глубине 20-25 см. Отношение удельных активностей 90 Sr/ 137 Cs возрастает по глубине от 3 

в слое под подстилкой до 15 на глубине 20 см. 

Для почвенных разрезов озера М. Игиш также характерно накопление всего 137 Cs до 25 

см. Удельная активность радионуклида по глубине изменяется от 450 Бк/кг в подстилке до 

4,5 Бк/кг в нижних слоях. Величина удельной активности 90 Sr в подстилке и подподстилочном 

слое варьирует от 110 до 890 Бк/кг и от , а далее по глубине снижается от 80 до 220 

Бк/кг соответственно, а вниз по почвенному профилю активность закономерно снижается, 

варьируя в нижних горизонтах от 6 до 16 Бк/кг. Отношение удельных активностей 90 Sr/ 137 Cs. 

в среднем по разрезу составляет 2-3, что, как и в случае донных отложений, более характерно 

для озер периферийной зоны. 

Авторы выражают глубокую благодарность директору УНПЦ РМ, Заслуженному деятелю 

науки РФ, д.м.н., профессору А.В. Аклееву, Заслуженному экологу РФ, заведующему 

Отделом континентальной радиоэкологии и Биофизической станции ИЭРиЖ, д.б.н., профессору 

А.В. Трапезникову, старшему научному сотруднику отдела окружающей среды УНПЦ 

РМ И.Я. Поповой, старшему научному сотруднику отдела окружающей среды УНПЦ РМ, 

к.б.н. Л.М. Перемысловой, научному сотруднику Отдела континентальной радиоэкологии и 

Биофизической станции ИЭРиЖ Р.В. Кузьминой за помощь в проведении работы. 

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных 

исследований (грант РФФИ – Урал № 10-0110/21). 


1. Левина С.Г., Аклеев А.В. Современная радиоэкологическая характеристики озерных 

экосистем Восточно-Уральского радиоактивного следа. - М.: «Радэкон», 2010. - 239 с. 

2. Маяк – трагедия длиною в 50 лет. Гринпис России, 2007. 32 с. 

3. Позолотина В.Н. и др. Современное состояние наземных экосистем Восточно- 

Уральского радиоактивного следа: уровни загрязнения, биологические эффекты. - Екатеринбург: 

изд-во «Гощицкий», 2008. - 204 с. 

4. Стукалов П.М., Ровный С.И. Радиологическая изученность зоны влияния ПО «Маяк» 

// Радиоэкология водных экосистем. - 2009. №1. - С. 5-13. 

5. Трапезников А.В. и др. Миграция радионуклидов в пресноводных и наземных экосистемах.– 

Екатеринбург: изд-во Уральского университета, 2007. - Т.1. - 479 с. 

6. Экологические и медицинские последствия радиационной аварии 1957 г. на ПО «Маяк» 

/ под ред. А.В. Аклеева. - М.: ГУП Вторая типография ФУ «Медбиоэкстрем» при Минздраве 

РФ, 2001. - 294 с.


ИССЛЕДОВАНИЕ ИХТИОФАУНЫ КАЗАХСТАНСКОГО СЕКТОРА КАСПИЙСКОЙ 

АКВАТОРИИ НА ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЬЮ, ПЕСТИЦИДАМИ И ТЯЖЕЛЫМИ 

МЕТАЛЛАМИ 

Суюнова А.Б., Собин А.В, Глоба Н.В., Безроднов М.А., 

Талжанов Н.А., Балпанов Д.С. 

ТОО «Научно-аналитический центр «Биомедпрепарат» 

Казахстан, г. Степногорск, biomedpreparat@bk.kz 

В рамках систематических исследований ихтиофауны Каспия /1/ весной 2010 года 

совместно с сотрудниками НПЦ Рыбного хозяйства АО «КазАгроИнновация» (г. Алматы) 

на научно-исследовательском судне была организована и проведена морская научная экспедиция 

в Северном Каспии. Были поставлены 11 сетепостановок, при этом отловлены рыбы 

из семейств Карповых (Cyprinidae ), Сельдевых (Clupeidae) и Окуневых (Percidae). 

Рыбу препарировали, отделяли мягкие ткани, жабры и печень. Содержание нормируемых 

компонентов – углеводородов нефтяного ряда (НУ), хлорорганических пестицидов 

(ХОП) и тяжелых металлов исследовали методами ГЖХ с пламенно-ионизационным детектором 

/2/, электронно-захватным детектором /3/ и атомной абсорбции с атомизацией в пламени, 

графитовой печи и с использованием ртуть-гидридной приставки FIAS 100 /4-8/. 

В число определяемых токсичных элементов были включены свинец, мышьяк, кадмий, 

цинк, ртуть. 

Результаты исследований показали накопление поллютантов в широком интервале значений: 

- в мышцах концентрация Pb установлена в пределах 1,28-9,86 мг/кг, что превосходит 

МДУ в 1,3-9,9 раза; суммарное содержание α, β, γ-изомеров ГХЦГ составляет 2,0734 мг/кг, 

превышение МДУ в 10,3 раза; суммарное содержание ДДТ и его метаболитов – 0,2222- 

46,505 мг/кг, превышает МДУ в 1,1-232,5 раза; углеводороды нефтяного ряда обнаружены в 

количестве 10,1-374,8 мг/кг; 

- в жабрах содержание Pb составило 3,57-9,74 мг/кг; Сd 0.10-0.16 мг/кг; Zn 16,57-324,80 

мг/кг; Hg 0.004-0.16 мг/кг; суммарное содержание α, β, γ, - изомеров ГХЦГ 0,0023-0,6537 

мг/кг; ДДТ и его метаболитов 0,0110-25,4203 мг/кг; углеводородов нефтяного ряда 0,64- 

677,42 мг/кг; 

- в печени содержание As 0,05-1,04 мг/кг; Zn 12,05-329,0 мг/кг (МДУ не нормируется), 

Pb, Сd, Hg находятся в пределах нормы; показатели хлорорганических пестицидов не превышают 

значения МДУ; углеводороды нефтяного ряда обнаружены в количестве 0,13-32,55 

мг/кг. 

Таким образом, в ряде случаев в мягких тканях рыб, жабрах и печени установлено превышение 

МДУ. При этом ряды концентрирования НУ, ХОП и тяжелых металлов имеют вид: 

мышцы: Pb > Zn > Hg = Cd > As 

жабры: Zn > Pb > Cd > Hg > As 

печень: Zn > Cd > Hg > As > Pb 

мышцы: НУ > 4,4ДДТ и его метаболиты > α,β,γ-изомеры ГХЦГ 

жабры: НУ > 4,4ДДТ и его метаболиты > α,β,γ-изомеры ГХЦГ 

печень: НУ > α,β,γ-изомеры ГХЦГ > 4,4ДДТ и его метаболиты. 

Отмечено, что семейство Карповых (Cyprinidae) представляется перспективными аккумулятивными 

биоиндикаторами загрязнения морской экосистемы Каспия тяжелыми металлами, 

хлорорганическими пестицидами и углеводородами нефтяного ряда.

80 



1. Е.М. Мухамедьярова, М.А. Безроднов, А.Б. Суюнова, Н.В. Глоба, Н.А. Талжанов, 

Д.С. Балпанов Экологический мониторинг ихтиофауны Казахстанского сектора каспийской 

акватории на загрязнения нефтью, пестицидами и тяжелыми металлами // Тезис доклада на I 

Международной научно-практической конференцие «Экология. Здоровье. Спорт» - Чита, 

2009. – С. 312-314. 

2. MADEP-EPH-98-1. Метод определения извлекаемых нефтяных углеводородов // Отдел 

защиты окружающей среды штата Массачусетс. США. 1998. - 41с. 

3. МВИ. МН 2352-2005. Методика одновременного определения остаточных количеств 

полихлорированных бифенилов и хлорорганических пестицидов в рыбе и рыбной продукции 

с помощью Газожидкостной хроматографии, 2005. - 60с. 

4. ГОСТ 26929-94. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для 

определения содержания токсичных элементов- Минск, 1994. - 12 с. 

5. ГОСТ 26932-86. Сырье и продукты пищевые. Методы определения свинца - Минск, 

1986.- 11с. 

6. ГОСТ 26933-86. Сырье и продукты пищевые. Методы определения кадмия - Минск, 

1986.- 10с. 

7. ГОСТ 26934-86. Сырье и продукты пищевые. Метод определения цинка - Минск, 

1986.- 9с. 

8. ГОСТ 26930-86. Сырье и продукты пищевые. Метод определения мышьяка - Минск, 

1986.- 6с. 

УДК 544.355-158:544.032.732 

ДОСТУП К ЧИСТОЙ И ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ – ОДНО ИЗ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ 

ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПРАВ 

(ПЕРСПЕКТИВЫ ОПРЕСНЕНИЯ ВОД МОРЕЙ И ОКЕАНОВ) 

Танганов Б.Б., акад. МАН ВШ, акад. Европейской академии естествознания (Лондон), 

акад. РИА, д.х.н., проф., зав. каф. «Неорганическая и аналитическая химия» 

ВСГТУ, Улан-Удэ, tanganov@rambler.ru 

Генеральная Ассамблея ООН 29 июля 2010 г., учитывая кризисную ситуацию в мире, 

признала за человечеством право, а за собой обязательство на доступ людей к питьевой воде 

и нормальным санитарным условиям. Была принята соответствующая Резолюция, согласно 

которой доступ к чистой питьевой воде и приемлемым санитарным условиям считается одним 

из фундаментальных человеческих прав. Для такой серьезной обеспокоенности и озабоченности 

имеется ряд предпосылок. 

По данным ВОЗ, причиной 90% болезней является именно некачественная питьевая вода. 

Почти миллиард людей в мире не имеют доступа к чистой питьевой воде, а более 2,6 

миллиарда человек проживают в антисанитарных условиях, около 1,5 миллиона детей в мире 

в возрасте до пяти лет ежегодно умирают от болезней, связанных с употреблением непригодной 

для питья воды и от антисанитарных условий. 

Если в развитых странах Европы пока все обстоит более или менее благополучно, подругому 

обстоит дело на других материках, и особенно плохо приходится сельским жителям.


По данным центра демографии и экологии человека Института народнохозяйственного 

прогнозирования РАН, в Океании городское население почти полностью обеспечено питьевой 

водой надлежащего качества, а сельское население – всего на 53%. 

Хуже всего – лишь на 50% – обеспечено питьевой водой сельское население Африки. В 

странах Африки, расположенных к югу от Сахары (то есть кроме Алжира, Египта, Западной 

Сахары, Ливии, Марокко и Туниса), питьевой водой обеспечено лишь 45% сельского населения, 

в Центральной Африке – 33%. 

Еще тревожнее обстоит дело с обеспечением населения нормальными санитарными 

условиями. 39% населения мира, или свыше 2,6 миллиарда человек, живут в домах без туалетов 

и других санитарно-технических сооружений. В некоторых крупных регионах (например, 

в Южной Азии) 44% населения живут без туалетов. При этом семь из десяти человек, не 

обеспеченных элементарными санитарными удобствами, являются сельскими жителями. 

Проблема опреснения морской и океанской воды в планетарном масштабе усложняется 

тем, что через полтора десятка лет по самым скромным подсчетам более 2 млрд человек планеты 

систематически будут испытывать недостаток пресной воды, которая вряд ли станет 

дешевой /1/. По словам министра финансов РФ А.Л.Кудрина (на совещании в июле 2010 г. в 

Улан-Удэ) в ближайшее время 1 л байкальской (только ли байкальской?) воды может стоить 

дороже 1 л бензина, не говоря о молоке. 

В настоящее время более 60 млрд литров пресной воды ежедневно производят около 

15000 опреснительных станций всего мира /1/. 

Дефицит пресной и питьевой воды во многих регионах и даже континентах в недалеком 

будущем по-прежнему будет сохраняться и даже усугубляться, что сопряжено с возможными 

локальными конфликтами (как, например, между Египтом и Турцией в наши дни). 

Опреснение воды впервые начали применять в 1970-е годы на Ближнем Востоке, а сегодня 

его практикуют 150 стран. Первый метод опреснения в богатых странах Персидского 

залива, элементарен и в то же время – дорог. Вода, при нагревании превращаясь в пар, избавляется 

от соли, затем ее конденсируют, превращая пар обратно в воду. 

Современная технология, называемая обратным осмосом, заключается в пропускании 

воды через мембрану, удерживающую соль /2/. Хотя этот метод требует меньше энергии, 

чем дистилляция, он все еще достаточно дорог и энергоемок: изготовление и эксплуатация 

мембран сопряжены с большими энергетическими и экономическими затратами (для опреснения 

1 куб.м. морской воды требуется не менее 400 квт электроэнергии и давление до 6,5 

МПа - 65 атм). Это свидетельствует о том, что регионы и континенты с дефицитом пресной 

и питьевой воды испытывают еще и недостаток электроэнергии (то есть одна проблема 

накладывается на другую). 

Так как при любом виде опреснения неизбежно образуется концентрированный соляной 

раствор, от которого трудно избавиться, так как повышается уровень солености морской 

или океанской воды. После очистки обратным осмосом (да и другими методами) концентрированные 

растворы будут возвращены обратно в море или океан, еще более усугубляя методы 

их опреснения. Поэтому изыскиваются альтернативные, менее затратные способы, с помощью 

которых предполагается сократить энергозатраты на 30% (хотя упомянутая проблема 

с концентрированными соляными растворами вряд ли будет решена полностью). 

Наряду с известными методами водоподготовки морской воды: обратного осмоса, дистилляции, 

электродиализа, вымораживания, ионного обмена и др., отметим альтернативные: 

метод прямого осмоса, применение нанотрубок и метод биомиметики, которые найдут практическое 

применение в 2011-2015 г.г. 

Опреснение обратным осмосом осуществляется при радиусах мембран не более 0.10 … 

0.15 нм. Изготовление и эксплуатация мембран с радиусом 0.20 нм привели бы к значительному 

сокращению энерго- и экономических затрат.

82 


Поскольку радиусы гидратированных ионов значительно (почти в 2 раза) превышают 

радиус молекулы воды (0.138 нм), пропускаемой через мембрану, то оценка размеров гидратированных 

ионов-компонентов морской воды (преимущественно: Na + ,K + , Mg 2+ , Са 2+ , Cl 

־ , SO 4 2- ) для изготовления мембран с оптимальными размерами представляет интерес в связи с 

понижением рабочего давления и сокращением издержек изготовления устройств для опреснительных 

станций /2/. 

Об этом в свое время свидетельствовали запросы на наши предыдущие публикации по 

этой тематике от исследователей данной проблемы, например, из Института атомной энергии 

и океанографии г. Хайфа (Израиль) – одного из флагманов опреснения морской воды. 

Имеющиеся отдельные сведения по n S – гидратных чисел ионов – базисных параметров 

для оценки размеров гидратированных ионов, определенных разными зарубежными и российскими 

исследователями, как правило, отличаются друг от друга на несколько единиц. 

Например, гидратное число иона K + равно 16 по Реми и 1.9 - по Робинсону-Стоксу. Высокое 

значение гидратного числа иона калия по Реми можно объяснить тем, что рассматривалась 

модель гидратации ионов с участием всех молекул воды в образовании гидратных оболочек, 

что, конечно же, мало вероятно и с этим трудно согласиться /2/. Для некоторых ионов эти 

значения приведены в таблице 1. 

Таблица 1 - Числа гидратации ионов по данным различных авторов 

Автор Метод Числа гидратации 

Na + K + Mg 2+ Са 2+ Cl 

־ 2- SO 4 

I a − 16 − − − − 

II b 8.4 5.4 − − − − 

III b − 22 − − − − 

IV b 16.9 9.6 − − − − 

V c 3 4 − − − − 

VI d 3.5 1.9 − − − − 

VII e 4.03 2.69 5.33 3.64 1.70 2.34 

Примечание: I - Реми; II - Уошборн; III - Розенфельд; IV - Смит; V - Бринтцмигер; VI - Робинсон и 

Стокс; VII - Балданов и Танганов. Методы: а - Подвижность ионов; b - Коэффициент диффузии; c - Скорость 

диффузии через мембрану; d - Зависимость коэффициентов активности от концентрации; e - Плазмоподобная 

теория растворов электролитов. 

Нами /3, 4/ разработан неэмпирический способ расчета гидратных чисел ионов в растворах, 

согласно которому заряд иона, q i = z i e в жидком, несжимаемом полярном диэлектрике 

экранируется ближайшим окружением из молекул растворителя, образующим гидратную 

оболочку. 

Взаимодействие ион-дипольное. Соответствующие потенциалы будут равны: 

θ i = z i e/εr i , θ d = p/εR s 2 , (1) 

где - диэлектрическая постоянная, R s - радиус молекулы растворителя. 

Потенциал центрального иона в диэлектрической среде большей частью минимизируется 

дипольными потенциалами d молекул растворителя (числом n s ): 

θ i − n s θ d = θ p (2) 

где p - результирующий потенциал. 

Если уравнение (1) преобразовать в уравнение разности ион-дипольной энергии, то, 

следуя из полученного уравнения (2), граница гидратного комплекса обрезается энергией 

теплового движения 5k Б Т/2, в виде очевидного условия e p = 5k Б Т/2, то есть полученная раз-


ность между энергиями иона и молекул воды будет компенсироваться на границе системы 

тепловой энергией самой среды 5k Б Т/2: 

z i e 2 /r i n s pe /R s 

2 

= 5k Б Т/2 (3) 

Здесь n s - число молекул растворителя в гидратном комплексе и k Б - постоянная Больцмана. 

Таким образом, гидратное число n s будет определяться соотношением: 

n s = z i e R s 2 / r i p -5k Б ТR s 

2 

/2 pe (4) 

где z i и r i - заряд и радиус иона. 

Рассмотрим размеры наночастиц − радиусы гидратированных ионов. По нашей концепции 

/5, 6, 7/ они могут быть вычислены на основе модели колеблющихся с плазмоподобной 

частотой частиц в растворах электролитов с использованием дисперсионного уравнения 

Власова: 

= L (1+ (3/2)k 2 r D 2 ) (5) 

Здесь L = (4 z i z D e 2 n o /m) - ленгмюровская плазменная частота; z i e, z D e - заряды иона и 

диполя растворителя; n o = n s /V = n s /(4/3)r s 3 - плотность зарядов, в рассматриваемом случае 

число молекул растворителя в гидратном комплексе, n s - гидратное число, M - масса молекулы 

растворителя, r s - радиус гидратированного иона. 

Дипольный заряд равен z D e = p/l, где p - дипольный момент и l – дипольное расстояние 

для растворителя. 

Параметр затухания kr D , где k - волновое число, r D - дебаевский радиус, имеет пределы 

изменения 0 kr D 1. При рассмотрении ионов электролита в растворах как системы 

зарядов имеет место kr D = 1, т.е. пространственная дисперсия максимальна, колебания затухающие, 

но поддерживаются при частоте внешнего возмущения. 

= 5/2 L = (5/2)(4z i z D e 2 n 0 /m) 1/2 (6) 

Если умножить выражение (6) на постоянную Планка ħ и иметь в виду, что полная 

энергия h равна (3/2)k Б Т (при сферически - симметричном распределении учитываются все 

три степени свободы), то получится выражение (7), в которое введены значения n o и z D e, 

приведенные ранее: 

r s = (25z i pen s ħ 2 /3mlk Б 2 Т 2 ) 1/2 (7) 

Значения радиусов сольватированных ионов в воде, рассчитанные по уравнению (7), 

также приведены в табл. 2. 

Таблица 2 - Характеристики гидратированных ионов 

Ион 

Радиус иона, 

r i , нм 

Гидратное 

число, n s [8] 

Радиус гидратированного 

иона, r s , нм (ур.7) 

Радиус гидратированного 

иона, r s , нм [9] 

Na + 0.098 4.03 0.360 0.330, 0.386 

K + 0.133 2.69 0.315 0.301 

Mg 2+ 0.078 5.33 0.395 

־ Ca 2+ 0.106 3.64 0.348 

־ Cl 0.181 1.70 0.270 0.291 

2- 

SO 4 0.147 2.34 0.300 

־

84 


Как видно из табл. 1 и 2, оцененные по нашей концепции гидратные числа и радиусы 

гидратированных ионов (размеры наночастиц) находятся в удовлетворительном соответствии 

с литературными данными. 

Выводы и предложения 

1. A l‘heure actuelle проблема острой нехватки и опреснения морских и океанских вод 

на планете (в свете сказанного выше) продолжает оставаться трудной. 

2. Во всем мире изыскиваются и совершенствуются эффективные технологии устранения 

дефицита питьевой воды. 

3. ООН предпринимаются попытки оказания действенной помощи во внедрении технологии 

и методов опреснения слаборазвитым странам-аутсайдерам со стороны стран-лидеров 

в этом вопросе. 

4. Усилия в получении чистой и питьевой воды будут направлены в сторону улучшения 

энергоэффективности известных опреснительных установок. 

5. Проводятся теоретические исследования, посвященные разработке размеров гидратированных 

ионов в морских и океанских водах. 

6. Предлагаемые нами теоретическая модель оценки и расчет размеров гидратированных 

ионов морской воды могут быть рекомендованы при разработке более энерго- и ресурсосберегающих 

технологий опреснения морской воды, в частности при выборе размеров 

мембран опреснительных установок, не только для регионов с острым дефицитом питьевой 

воды. 

7. Соль после опреснения морской воды и упаривания может применяться в качестве 

морской соли в лечебных целях при аллергических заболеваниях и разных типов астмы. 


1. National Geographic /www.national-geographic.ru (апрель 2010). 

2. Танганов Б.Б. Опресненные воды морей и океанов - неисчерпаемый источник чистой 

и питьевой воды (проблемы и перспективы) // Материалы VI Международной научнопрактической 

конференции «Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование»- 

Улан-Удэ, 2010.-С.197-202. 

3. Балданов М.М. К проблеме сольватных чисел и масс сольватированных ионов в 

спиртовых растворах / М.М. Балданов, Б.Б. Танганов // Журнал физической химии. – 1992. – 

Т. 66. – № 4. – С. 1084–1088. 

4. Балданов М.М. Расчет сольватных чисел ионов в неводных средах / М.М. Балданов, 

Б.Б. Танганов // Журнал общей химии. – 1992. – Т. 63. – № 8. – С. 1710–1712. 

5. Танганов Б.Б. Материалы V Международной научно-практической конференции, посвященной 

70-летию со дня рождения проф.Думнова В.С. и 50-летию кафедры «ТКМ и 

ТНТ».- Улан-Удэ, 2009.-С.139-148. 

6. Балданов М.М. Дисперсионное уравнение Власова и радиусы сольватированных 

ионов в метаноле /М.М. Балданов, Б.Б. Танганов // Журнал общей химии. – 1994. – Т. 64. – 

№ 1. – С. 32–34. 

7. Балданов М.М., Балданова Д.М., Жигжитова С.Б., Танганов Б.Б. К проблеме радиусов 

гидратированных ионов // ДАН ВШ России. – 2006. – Вып. 2. – С. 32–34. 

8. Танганов Б.Б., Балданова Д.М., Балданов М.М. Характеристики гидратированных 

наночастиц (гидратные числа, массы и размеры) // Материалы Пятнадцатой Международной 

научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» 

(СИБРЕСУРС-15-2009).-Иркутск, 2009.-С.95-98. 

9. Э.Я.Мэлвин-Хьюз. Физическая химия (книга II).-М.: Издатинлит, 1962.-С.756.


НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ПРОМЫВНЫХ 

ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЛИНИЙ 

Трубникова Л.В. 

Национальный технический университет 

«Харьковский политехнический институт», 

факультет Технологии неорганических веществ 

Украина, г.Харьков, trubnikova@kpi.kharkov.ua 

Электролитическое извлечение металлов из системы промывных ванн гальванических 

линий позволяет получать металл в виде, нуждающемся лишь в минимальной обработке для 

его утилизации, без постоянного загрязнения стока химикатами. По сравнению с электролизом 

очень разбавленных сточных вод электролиз в растворах ванны улавливания позволяет 

снижать расход воды, использовать более концентрированные рабочие электролиты, уменьшать 

удельные затраты электроэнергии на извлечение металлов, увеличивать производительность 

электролиза. В этом случае обезвреживание (в основном, снижение до ПДК концентрации 

ионов металлов) стока с уже уменьшенным в 10-20 раз содержанием ионов металлов 

производят в локальных комбинированных схемах другими физико-химическими методами 

на второй ступени очистки. 

Методика эксперимента 

В работе использовались растворы, моделирующие растворы ванн улавливания гальванических 

линий. Концентрация ионов металлов в растворах составляла 0,03-0,05 моль/дм 3 . 

Оптимальные параметры электролиза определяли с использованием потенциостата ПИ- 

50.01, состав тонких слоев сплавов, а также выход по току при выделении металлов определяли 

методом анодной вольтамперометрии. 

Предложено новое направление в технологии электролитического извлечения металлов 

из ванн улавливания системы промывных ванн гальванических линий, которое заключается 

в том, что извлекаемый из раствора ванны улавливания металл утилизируют на месте, в виде 

покрытия непосредственно на рабочих деталях. 

Для того чтобы реализовать такое совмещение операций извлечения металла и получения 

покрытия, состав раствора ванны улавливания, которая в этом случае одновременно является 

и дополнительной гальванической ванной, стабилизируют и модифицируют введением 

дополнительных компонентов с целью создания условий для выделения металлов с более 

высоким выходом по току и в виде покрытия заданного качества на обрабатываемых деталях, 

т. е., в виде уже готовой продукции. 

Оптимизация состава раствора ванны улавливания хлораммиакатного электролита 

цинкования /1/ позволила получить в ней качественное покрытие на рабочих деталях. Высокая 

прочность сцепления с основой из алюминиевых сплавов /2/ никелевого подслоя, осажденного 

из ванны улавливания электролита никелирования, позволила сократить количество 

подготовительных операций при уменьшении расхода воды и никелевых анодов. Низкая 

пористость мультислойного медно-никелевого покрытия /3/, полученного в процессе извлечения 

металлов из модифицированного раствора ванны улавливания электролитов меднения 

и никелирования, позволила, за счет улучшения сцепления покрытий со стальной основой 

и снижения толщины никелевых покрытий, экономить 15-25 % металлов покрытия без 

ухудшения его качества. Предложенный способ извлечения металлов из ванн улавливания 

тетрафторборатных электролитов /4/ позволяет выводить из сточных вод тетрафторборатион 

без потери ионов металлов и осаждать металлы на катоде в виде качественных покрытий.

86 


Таким образом, предложенное новое направление в технологии электролитического извлечения 

металлов из ванн улавливания системы промывных ванн гальванических линий 

позволяет утилизировать металл в виде готового продукта непосредственно в гальванической 

линии, чем усиливает экономическую привлекательность процесса, поскольку, помимо 

экономии воды на промывку, снижается расход анодов рабочей ванны, отсутствуют затраты 

на изготовление катодов ванны улавливания, на переработку либо сбыт извлеченного металла. 


1. Пат. 2080415 С1 Россия. Способ извлечения цинка из ванн улавливания хлораммиакатных 

электролитов /Байрачный Б.И., Трубникова Л.В., Скорикова В.Н. и др.; опубл. 

27.05.97, Бюл.№5. – 3 с.: ил. 

2. Пат. 78583 Укр. Спосіб никелювання алюмінієвих сплавів /Байрачний Б.І., Трубнікова 

Л.В., Ляшко Т.В.; опубл. 10.04.2007, Бюл. № 4. - 4 с.: ил. 

3. Пат. 79556 Укр. Спосіб одержання захисно-декоративних багатошарових покрить / 

Трубнікова Л.В., Байрачний Б.І., Савченко В.О., Майзеліс А.О.; опубл. 24.06.07, Бюл. №9. - 4 

с.: ил. 

4. Пат. 87730 Укр. Спосіб вилучення металу з ванн уловлювання тетрафторборатних 

електролітів / Трубнікова Л.В., Байрачний Б.І., Майзеліс А.О.; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15. 

–4 с.: ил. 

УРАН И РАДИЙ В МИНЕРАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОЧВ РАЙОНА 

МЕСТОРОЖДЕНИЯ КУРДАЙ 

Уралбеков Б.М., Сатыбалдиев Б.С., Назаркулова Ш.Н., Буркитбаев М.М. 

Казахский национальный университет им. аль-Фараби 

Казахстан, г. Алматы 

Представлены результаты определения форм нахождения радия и урана в почвах бывшего уранового 

рудника Курдай, полученных методом последовательного селективного выщелачивания радионуклидов. В почвах 

радий преимущественно зафиксирован в составе кислоторастворимых, подвижных и окисляемой форм. 

Уран в почвах находится в основном в составе кислоторастворимой формы, гидратированных оксидов железа 

и карбонатов. 


В литературе накопилось достаточно сведений по формам нахождения различных тяжелых 

металлов (цинк, кадмий, свинец и др.) в почвах /1,2/. Однако особенности геохимического 

распределения природных радионуклидов в минеральных компонентах почв Казахстана 

практически не исследованы. Вместе с тем, установление закономерностей распределения 

радионуклидов по геохимическим фракциям почв и донных отложений позволяет идентифицировать 

минеральные фракции, ответственные за фиксацию радиоизотопов, которые необходимы 

при прогнозировании их геохимического поведения в окружающей среде. Особенно 

важны сведения по геохимическим формам естественных радионуклидов в почвах районов 

отработанных урановых месторождений, где происходит постоянная и интенсивная миграция 

радиоэлементов из мест расположения радиоактивных отходов (отвалах, хвостохранилищ).


Известно /3/, что наиболее подвижными формами соединений являются водорастворимые 

и обменные, которые по трофическим цепям могут поступать в организм человека, создавая 

внутреннее радиационное облучение. 

В настоящей работе впервые приводятся данные по геохимическим формам урана и радия 

в гумусовом горизонте почв эндогенного месторождения Курдай, полученные методом 

последовательного селективного выщелачивания. 

Молибден-урановое месторождение Курдай находится в южной части горного хребта 

Кендыктас, в 40 км восточнее поселка Кордай Жамбылской области и является первым промышленным 

урановым объектом Казахстана. Месторождение открыто в 1951 году во время 

активного изучения ураноносности и промышленного освоения Кендыктасского района. Оно 

продолжалось до середины 80-х годов, когда были исчерпаны перспективы выявления конкурентоспособных 

месторождений с богатыми урановыми рудами, отрабатываемыми горным 

способом /4/. В результате добычи урановой руды в Курдайском регионе накопились 

низкорадиоактивные отходы в виде отвалов общим объемом 6,280 млн. м 3 . В настоящее время 

месторождение отработано, и проведены предварительные рекультивационные работы, 

которые включали выравнивание и засыпку отвалов метровым слоем глинистых пород. 


Отбор проб и методика выщелачивания радионуклидов 

Объектами исследования являются образцы светло-каштановых суглинистых почв, 

отобранных в районе бывшего уранового рудника Курдай во время полевой экспедиции 2008 

г, организованной в рамках проекта МНТЦ-К-1474. Отбор представительных проб почвы 

проводили методом «конверта», который заключается в следующем: по углам и в центре 

квадрата на учетной площадке отбирается почва с заданной глубиной (до 10 см) и площадью 

100 см 2 . Отобранный в пяти точках грунт объединяли затем в единое целое. Пробы почв 

взвешивали и подвергали многократному квартованию, гомогенизации, просеиванию до получения 

рабочей массы весом 2 кг, затем проводили дальнейший анализ. 

Разделение физико-химических форм радионуклидов в минеральных компонентах почв 

проводилось методом последовательного селективного извлечения минералов из твердой 

фазы различными реагентами, предложенные Тессиером /5/. При этом в раствор реагента последовательно 

переходят фракции радионуклидов, которые различаются по типу связи с 

почвой. Соотношение твердой и жидкой фаз брали равным 1:20. Отделение твердой фазы от 

жидкой проводилось методом центрифугирования в течение 30 мин (5000 обор/с) с последующим 

фильтрованием через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм. Основные 

реагенты и условия проведения выщелачивания представлены в таблицы 1. 

Таблица 1 - Протокол проведения последовательного извлечения радионуклидов, связанных 

с геохимическими фракциями почвы /5/ 

Фракция 

Реагент 

Темп. 

(C) 

Время (ч) 

R0 Обменная 

1 M CH 3 COONH 4 , pH почвенной 

вытяжки 

Комн. 2 

R1 Подвижная 1 M NH 4 Ac в 25% HAc, pH 5 Комн. 2 

R2 Восстанавливаемая 0,04 M [NH 3 OH]Cl в 25% HAc 80 6 

R3 Окисляемая 

30% H 2 O 2 в 0.008 M HNO 3 , 

pH 2 

80 6 

R4 Кислоторастворимая 7 M HNO 3 90 6 

R5 Прочносвязанная HF+HClO 4 +HCl

88 


Первые четыре фракции представлены реакционноспособными геохимически- подвижными 

соединениями, которые могут трансформироваться при изменении физико-химических 

параметров окружающей среды, таких как pH, Eh, соленость, содержание органических веществ. 

В первых четырех фракциях контролировалось также содержание кремния и алюминия 

с целью определения степени влияния реагентов на состояние полисиликатных минералов. 

Две последние формы представляют собой остаточные (обломочные) или геохимически-инертные 

формы, представленные терригенными частицами, в которых радионуклиды 

зафиксированы в кристаллической решетке минералов. 

Все полученные фракции переводились в азотнокислые растворы действием 7М HNO 3 , 

из которых проводился радиохимический анализ. Параллельно определялось валовое содержание 

радионуклидов после полного разложения пробы смесью концентрированных кислот 

(HCl, HNO 3 , HF). 

Радионуклидный анализ 

Радионуклидный состав исследуемых почв определяли гамма-спектрометрическим методом. 

Удельная активность 226 Ra определялась после трехнедельной выдержки в герметичном 

контейнере по гамма-линиям дочерних продуктов распада 214 Bi (609,3 и 1120,3 кэВ) и 

214 Pb (351,9 и 295,2 кэВ). Удельную активность урана оценивали по содержанию 234 Th в почвах 

по гамма-линии с энергией 63,3 кэВ с учетом самоослабления гамма-квантов. 

Изотопный состав урана в пробах воды определяли альфа-спектрометрическим методом 

после соответствующей радиохимической подготовки, которая включала: соосаждение 

изотопов урана на гидроксиде железа, очистку от мешающих излучателей (экстракция трибутилфосфатом) 

и электролитическое осаждение на стальной диск. Измерение альфаизлучения 

изотопов урана проводилось на 8-камерном альфа-спектрометре фирмы 

«Canberra» (Alpha Analyst, Canberra 7404). Альфа-спектры обрабатывались с использованием 

пакета программного обеспечения «Genie-2000» /6,7/. 


Почвы в пределах участка в основном представлены светло-каштановыми суглинками 

и сероземами с различной степенью осолонцованности. Физико-химические параметры и 

химический состав исследуемых образцов почв сведены в таблицу 2. Изучаемые почвы характеризуются 

влажностью 2,1-4,8 %, плотностью 2,9-3,0, рН 4,59 - 8,10, содержания гумуса 

варьируется от 0,25 до 3,4 %. 

Таблица 2 - Физико-химическая характеристика и химический состав почв, отобранных в 

районе Курдайского местрождения 

рН 

Гумус, 

% 

EКО, мгэкв/100 

г 

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O 

Si/ 

Al 

Fe/Al 

1 7,74 1,23 8,5 45,72 14,22 8,06 1,97 1,82 2,77 2,84 0,75 

2 8,10 0,25 8,0 44,57 14,42 8,16 2,79 2,63 2,76 2,73 0,75 

3 7,58 2,27 10,0 45,96 14,59 7,71 2,21 1,53 2,74 2,78 0,70 

4 4,59 1,95 11,9 49,31 18,82 5,36 0,37 0,33 2,73 2,31 0,38 

5 7,51 0,50 9,0 47,25 14,82 7,49 1,91 1,38 2,72 2,81 0,69 

6 7,60 3,4 22,4 41,34 14,02 7,64 5,59 1,25 3,98 2,60 0,72


Расчет величин отношения Si/Al и Fe/Al, приведенных в таблицы 2, показал, что почвы 

обладают равномерным распределением. Величина отношение Fe/Al, определенное для суглинистой 

почвы №4, почти в два раза меньше, чем в остальных, достигая значения 0,38. Это 

объясняется резким изменением минерального состава почвы №4, где преобладающими минералами 

являются пиррофилит Al 4 (Si 8 O 20 )(OH) 4 (~40 %) и кварц (~53 %). 

Радионуклидный состав почв 

В таблице 3 приведены результаты гамма-спектрометрического анализа на содержание 

естественных радионуклидов в почвах. Из данных таблицы 3 следует, что уровни содержания 

радиоактивного калия-40 находятся в пределах 679’828 Бк/кг, что отвечает значениям 

регионального радиационного фона /8/. 

Содержание радионуклидов уранового ряда в почвах существенно превышает значения 

регионального радиационного фона (20-40 Бк/кг), что указывает на техногенное влияние со 

стороны уранового рудника. Приведенные данные достаточно наглядно иллюстрируют отсутствие 

радиоактивного равновесия в урановом ряду для изучаемых почв. Данные таблицы 

также показывают, что равновесие между 238 U и 226 Ra существенно сдвинуто в сторону избытка 

радия (в 1,03-4,95 раза). В то же время количество радия находится приблизительно в 

равновесии с содержанием 230 Тh. Приведенные данные по изотопному составу почв дополнительно 

указывают на слабую миграционную способность радия и тория в условиях горных 

технологических работ по добыче урановой руды. 

Таблица 3 - Содержание гамма-излучающих радионуклидов в почвах Курдайского месторождения 

Удельная активность ± погрешность, Бк/кг 

№ 

Проба почвы 238 U (по 

234 226 Ra 

230 Th 

210 Pb 

40 K 

Th) 

1 Суглинистая 

почва #1 370 ± 20 472 ± 7 562 ± 124 389 ± 172 828 ± 41 


почва #2 654 ± 18 995 ± 11 1242 ± 112 819 ± 17 792 ± 28 


почва #3 300 ± 10 490 ± 6 600 ± 77 428 ± 17 766 ± 26 


почва #4 589 ± 26 2913 ± 22 2644 ± 258 2249 ± 43 763 ± 43 


почва #5 395 ± 16 410 ± 6 476 ± 114 428 ± 11 679 ± 37 

Формы нахождения радия и урана 

Контроль полноты растворения минералов проводили методом рентгенофазового анализа. 

На рисунке 1 приведены дифракционные спектры различных геохимических фракций 

почв, полученных после обработки соответствующими реагентами. 

Из дифракционных спектров следует, что при обработке образца почвы раствором ацетатного 

буфера при значении рН = 5,0 происходит исчезновение рефлексов, соответствующих 

межплоскостным расстояниям кальцита (3,02 Å) и доломита (2,88 Å). При этом обработка 

реагентом не повлияла на дифракционную картину остальных минералов почвы. Исчезновение 

рефлексов, отвечающих межплоскостным расстояниям хлорита при обработке 

7М азотной кислотой, свидетельствует о разрушении глинистых частиц. 

Из данных, представленных на рисунках 2 и 3, можно сделать вывод, что уран и радий 

находятся в почвах в различных геохимических формах, соотношения между которыми за-

90 


висят от физико-химических свойств почв, источников и форм поступления радионуклидов 

на почвенный покров, климатических и других факторов. При этом связанные радионуклиды 

могут переходить в жидкую фазу при изменении условий окружающей среды: pH, температуры, 

окислительно-восстановительной обстановки, изменения содержания гумуса 

Содержание радия-226 и изотопов урана в водорастворимой форме, т.е. в составе дигидрокарбонатов 

и растворимых соединений химических элементов с органическими веществами 

в исследованных образцах почв невелико и составляет порядка десятых долей процентов 

от валового содержания их в почвах. 

Как видно из данных пиктограмм, содержание обменного радия-226, т.е. находящегося 

на поверхности коллоидных частиц почвенно-поглощающего комплекса, составляет в среднем 

4 % при максимальном значении 6 %. При этом, уравнение реакции обмена аммонийных 

групп, находящихся в составе ацетатного раствора, на уранил-ионы и ионы радия в процессе 

десорбции можно выразить следующим образом: 

UO 

ППК 2 

2 

 

2 4NH4AC 

ППК4NH4 

UO2Ac2 

RaAc2 

, 

Ra 

где: ППК - почвенный поглощающий комплекс, представляющий собой совокупность веществ 

(алюмосиликаты, органические и органо-минеральные соединения) в тонкодисперсном 

состоянии, способных к обмену. 

Рисунок 1 - Дифрактограммы почвы № 2 после обработки соответствующими реагентами: R 

- исходная проба; R0 - диионизированная вода; R1- ацетатный буферный раствор (pH = 8,2); 

R2 - ацетатный буферный раствор (pH = 5); R3 - хлорид гидроксиламмония в уксусной кислоте; 

R4 - пероксид водорода; R5 - 7M азотная кислота.


Содержание урана в обменных формах, определенных в тех же образцах почв, характеризуется 

меньшим содержанием относительно концентрации радия. Приведенные данные по 

обменным формам можно объяснить тем, что уран находится в почвенных растворах в виде 

несорбированных форм - анионных карбонатных формах урана - [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2- , 

[UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4- . 

H2O/NH4Ac, pH почвы 

NH4Ac, pH5 

NH2OH×HCl 

H2O2 

7 M HNO3 

Остаточная 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 

Распределение по фракциям, % 

Рисунок 2 - Формы нахождения 226 Ra в почвах, отобранных в районе 

влияния Курдайского месторождения 

NH4Ac, pH почвы 

NH4Ac, pH5 

NH2OH×HCl 

H2O2 

7 M HNO3 

Остаточная 

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 

Распределение по фракциям, % 

Рисунок 3 - Формы нахождения урана в почвах, отобранных в районе влияния 

Курдайского месторождения

92 


Наиболее ярко влияние рудника проявилось на содержании природных радионуклидов 

уранового ряда в подвижной, восстанавливаемой и кислоторастворимой формах, т.е. в составе 

карбонатных соединений, глинистых минералов, гидроксидов железа и марганца, которые 

в виде пленок покрывают минеральные частицы. В почвах радий преимущественно зафиксирован 

в составе кислоторастворимых (~31 %), подвижных (~25 %) и окисляемых (~16 %) 

фракций. Содержание радия в геохимически-лабильных формах понижается для почвы № 4, 

которая сильно отличается по своему минеральному составу от других почв. Практически 

весь радий, до 90 %, в почве № 4 сосредоточен в геохимически-инертной форме. 

Уран в почвах находится в основном в составе глинистых минералов (~30 %), гидратированных 

оксидов железа и марганца (~27 %), а также карбонатов (~23 %). Незначительное 

количество урана (в среднем около 8 %) связано с органическим веществом, в то время как 

содержание радия в органических веществах выше. Поскольку исследуемые почвы не богаты 

органическим веществом, дальнейшие исследования по фракционированию органических 

компонентов почв (гумусовых веществ) нами не проводились. В остаточной форме, т.е. в составе 

терригенных первичных минералов, было зафиксировано небольшое количество урана 

и радия. 

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что по содержанию 

радиоэлементов в геохимических фракциях почв их можно расположить в следующий 

последовательный ряд в порядке уменьшения их содержания: 

для урана: 

кислоторастворимая > восстанавливаемая >подвижная > прочносвязанная ≈ окисляемая 

формы; 

для радия: 

кислоторастворимая > подвижная> окисляемая > прочносвязанная > восстанавливаемая 

формы. 

Работа выполнена при финансовой поддержке МНТЦ в рамках проекта К-1474. 


1. М.С.Панин, Н.В.Калентьева. Распределение форм соединений тяжелых металлов в 

светло-каштановой почве при моно- и полиэлементном видах загрязнения// Материалы VI 

Меж. научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей 

среде» - Семей, 2010 - С.280-290. 

2. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах - проблемы и методы изучения// 

почвоведение. - 2002. - №6. - С.682-691. 

3. Bacon J.R., Davidson C.M. Is there are a future for sequential chemical extraction // The 

Analyst. - 2008. - №133. - P.25-46. 

4. Петров Н.Н., Берикболов Б.Р., Аубакиров Х.В. и др. Урановые месторождения Казахстана 

(экзогенные). - Алматы: Ғылым, 2008. - 320 с. 

5. Tessier A., Campbell P.G.C., Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciation 

of particulate trace metals // Anal. Chem. - 1979. -Vol. 51(7) - P. 844851. 

6.Vintró L., Mitchell P.I. Determination of actinides and other alpha emitters // In: 

Encyclopaedia of Analytical Chemistry, ed R.A. Meyers, J. Wiley, Chichester, 2000. - P. 

1284812884. 

7. Инструкция № 381–ЯФ «Методика выполнения измерений объемной активности 

изотопов урана (234, 238) в пробах природных вод альфа-спектрометрическим методом с радиохимическим 

выделением», М., 1999. 

8. Болтнева Л.И. и др. Региональные закономерности в распределении естественных 

радиоактивных элементов на территории Советского Союза // Фоновая радиоактивность 

почв и горных пород на территории СССР. - М.:1980. - С.23-26.


ФТАЛАТЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ р. ОБЬ 

(В РАЙОНЕ г. БАРНАУЛА) 

Усков Т.Н. 

Институт Водных и Экологических Проблем (ИВЭП СО РАН) 

Россия, г. Барнаул, rumitus@rambler.ru 

Изучено содержание фталатов в различных компонентах р. Обь в районе г. Барнаула. Выявлены закономерности 

их миграции и аккумуляции в системе вода – взвешенное вещество – донные отложения. 


Фталаты (алкиловые эфиры фталевой кислоты) являются неотъемлемой частью производства 

пластика. Так как химически они не связаны с полимером, то с течением времени 

происходит переход данных веществ в окружающую среду. 

Фталаты являются потенциальными канцерогенами (класс опасности 2 – 4, в зависимости 

от представителя) /1/. В природные водоемы они попадают с бытовыми и промышленными 

стоками. 

В условиях окружающей среды фталаты подвергаются процессам гидролиза, фоторазложения 

и биоразложения. Биоразложение рассматривается как основной процесс разрушения 

фталатов на водоочистных сооружениях, в поверхностных водах, донных отложениях 

(ДО) и почве /2/. 

Фталаты с большой молекулярной массой имеют высокую тенденцию к аккумуляции в 

почве и ДО в связи с их низкой растворимостью в воде, что влияет на биоразложение данных 

веществ. Степень биодеградации фталатов зависит от длины алкильной цепи. В связи с этим 

ДЭГФ является наиболее устойчивым поллютантом среди фталатов, не разлагающийся в 

почве после шести месяцев инкубации при комнатной температуре – остаточное количество 

75-90% /3/. 

Барнаул, как крупный промышленный центр, характеризуется большой концентрацией 

антропогенных объектов на ограниченной территории. Большая часть природных комплексов 

города относится к территориям с напряжѐнным экологическим состоянием. Основное 

количество предприятий Барнаула не имеет локальной очистки стоков, и почти все сточные 

воды попадают в канализацию. Наиболее крупными источниками сбросов являются промышленные 

предприятия (Барнаульский Шинный Завод – среднегодовой сброс до 3 млн м 3 ; 

Алтайдизель – до 500 тыс. м 3 ; Барнаултрансмаш – до 270 тыс. м 3 ; Алтайский Завод Агрегатов 

– до 400 тыс. м 3 ), городские очистные сооружения (до 100 млн. м 3 ) и три ТЭЦ (до 11 млн. 

м 3 ) /4/. 

Систематические исследования речной воды и донных отложений на содержание фталатов 

в России не проводились. В статьях и различных научных отчетах встречаются упоминания 

о совместном определении данных веществ с целевыми компонентами исследования. 

Так, при анализе воды и донных отложений озера Тус (Минусинская межгорная впадина, 

республика Хакасия) на наличие нефтяного загрязнения были обнаружены фталаты в количестве 

1,932 мкг/л и 0,083 мг/кг, соответственно /5/. В работе /6/ были проведены исследования 

по содержанию фталатов в поверхностных и питьевых водах методами ВЭЖХ, ГЖХ, 

ГХ-МС и проведено сравнение методик концентрирования с использованием жидкостьжидкостной 

и твердофазной экстракции. В поверхностной воде были обнаружены: дибутилфталат 

(24 мкг/г), ди(2-этилгексил)фталат (1-46 мкг/л), диоктилфталат (3-60 мкг/л); в питьевой 

водопроводной – дибутилфталат (1 мкг/г), ди(2-этилгексил)фталат (1 мкг/л), диоктилфталат 

(3 мкг/л); в питьевой бутылированной – дибутилфталат (3 мкг/г), ди(2- 

этилгексил)фталат (65 мкг/л), диоктилфталат (31 мкг/л).

94 


Нами была поставлена цель изучить поведение фталатов в системе вода – взвешенное 

вещество – донные отложения на примере р. Обь в районе г. Барнаула. 

Объекты и методы исследований 

В июне и октябре 2009 года был проведен отбор проб воды и ДО в створах исследования. 

Пробы воды были отобраны и исследованы по методике МУК 4.1.663-97. Пробы ДО – 

по методике Американского Природоохранного Агентства (Environmental Protection Agency, 

EPA) №8270 /7/. Целевыми веществами были выбраны дибутилфталат (ДБФ) как представитель 

низкомолекулярных фталатов и ди(2-этилгексил)фталат (ДЭГФ) как представитель высокомолекулярных 

фталатов. 

Пробы отбирались в пяти створах (обозначения: 1.1 – первая цифра – номер створа, 

вторая – номер вертикали: 1 – левый берег, 2 – середина, 3 – правый берег): 

1. Водозабор №2, выше по течению; 

2. выше железнодорожного моста; 

3. выход из протоки Федуловской; 

4. ниже с. Гоньба; 

5. 5 км ниже с. Гоньба (рис. 1). 

Выбор створов наблюдения основывался на различной антропогенной нагрузке на реку. Соответственно, 

мониторинговая сеть отбора проб включала створы, не испытывающие заметного 

влияния города (створ 1), испытывающие максимальное влияние города (створ 2) и испытывающие 

остаточное влияние города (створы 4 и 5). 

Анализ экстрактов проводился на хроматографе Agilent 6890N с масс-детектором 

5975C, капиллярная колонка HP-5MS, при следующих параметрах: 

система ввода без деления потока, темп. 275ºС; 

параметры печи: начальная темп. 35ºС – 10 мин., 35–310ºС при 10ºС/мин., 310ºС – 5 

мин.; 

темп. переходной линии 280ºС; 

параметры масс-детектора: темп. источника ионов 220ºС, квадруполя 180ºС. 

Рисунок 1 – Карта пробоотбора на р. Обь в районе г. Барнаула


ДЭГФ, мкг/л 

Содержание ВВ, мг/л 

Концентрация ДБФ, мкг/л 

Содержание ВВ, мг/л 


Обсуждение результатов 

Нормативы по загрязнению природных вод фталатами в России отсутствуют. Для примера, 

в США норматив соответствующий российскому ПДКвр по суммарному содержанию 

составляет 3 мкг/л, в Канаде – 1 мкг/л для ДЭГФ и 19 мкг/л для ДБФ /8/. 

По литературным данным растворимость фталатов в воде невысока и снижается при 

увеличении алкильной цепи /9/. Основная их масса сорбируется на взвешенном веществе 

(ВВ). Данная тенденция была подтвержден путем сравнения изменения концентраций ДБФ с 

количеством ВВ в пробах воды (рис. 2). Из рисунка хорошо видно, что при увеличении ВВ в 

пробах воды концентрация ДБФ также увеличивается. 

100 

100 

80 

80 

60 

60 

40 

20 

40 

20 

ДБ 

Ф 

0 

1,1 1,3 2,2 2,3 3 4,3 5,1 5,3 

Номер точки отбора 

0 

Рисунок 2 – Сравнение содержания ДБФ и ВВ в пробах воды 

Такая же зависимость наблюдается для проб, отобранных с разных горизонтов потока 

(0,2h, 0,6h и 0,8 h, где h – это глубина) (рис. 3, на примере точки 1.3). Из рисунка видно, что 

при увеличении глубины в данной точке створа наблюдается уменьшение содержания ВВ. 

При этом снижается концентрация ДЭГФ, что косвенно подтверждает предположение о миграции 

высокомолекулярных фталатов преимущественно на ВВ. 

0,41 

0,4 

0,39 

0,38 

0,37 

0,36 

0,35 

0,34 

0.2h 0.6h 0.8h 

Глубина отбора 

41 

40 

39 

38 

37 

36 

35 

34 

ДЭГФ 

ВВ 

Рисунок 3 – Сравнение содержания ДЭГФ и ВВ в зависимости от глубины отбора проб воды

Концентрация, мкг/кг 

Концентрация ДЭГФ, мкг/л 

Значение ХПК, мгО/л 

96 


Поскольку фталаты являются органическими соединениями, то полученные данные хорошо 

коррелирует с показателем химического потребления кислорода (ХПК) в данных точках, 

являющегося мерой загрязнения поверхностных вод органическим веществом. Такая 

корреляция приведена, на примере точки 1.3, на (рис. 4). 

0,41 

0,4 

0,39 

0,38 

0,37 

0,36 

0,35 

0,34 

0.2h 0.6h 0.8h 

Глубина отбора 

Рисунок 4 – Сравнение содержания ДЭГФ и ХПК в зависимости от 

глубины отбора проб воды 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

ДЭГФ 

ХПК 

При сравнении содержания фталатов в пробах ДО, отобранных в июне и октябре, 

наблюдается тенденция к увеличению их содержания в октябрьских пробах (рис. 5 и 6), что 

связано в первую очередь с влиянием города. Это также означает, что скорость поступления 

фталатов в реку выше, чем скорость микробиологического разложения данных веществ в 

ДО. Относительно высокое содержание ДЭГФ в точке 1.1 (июньская проба) может быть связано 

с точечным загрязнением бытовыми стоками с урбанизированного левого берега. 

450,00 

400,00 

350,00 

300,00 

250,00 

200,00 

150,00 

100,00 

50,00 

0,00 

1,1 1,3 2,1 2,2 2,3 3,3 4,3 5,1 5,3 


Июнь 

Октябрь 

Рисунок 5 – Содержание ДБФ в ДО р. Обь 

Уменьшение содержания фталатов в окружающей среде связано с микробиологической 

активностью. При выпадении ВВ в осадок происходит накоплении и консервация веществ в 

донных отложениях, что затрудняет их микробиологическое разложение. На данный фактор 

напрямую влияет температура – при снижении температуры уменьшается и микробиологи-

Концентрация, мкг/кг 


ческая активность. Высокое содержание фталатов в октябрьских пробах может быть связано 

также с естественным понижением температуры окружающей среды. 

160,00 

140,00 

120,00 

100,00 

80,00 

60,00 

Июнь 

Октябрь 

40,00 

20,00 

0,00 

1,1 1,3 2,1 2,2 2,3 3,3 4,3 5,1 5,3 


Рисунок 6 – Содержание ДЭГФ в ДО р. Обь 

Выводы 

1. На примере р. Обь подтверждена миграция фталатов в водном потоке преимущественно 

на взвешенном веществе. 

2. Выявлена корреляционная зависимость между ХПК и содержанием фталатов. 

3. С течением периода открытой воды происходит накопление фталатов в донных отложениях. 


1. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды 

централизованных систем питьевого водоснабжения. Постановление о введении № 24 от 

26.09.01. 

2. Staples C.A., Peterson D.R., Parkerton T.F., Adams W.J. The environmental fate of 

phthalate esters: a literature review // Chemosphere. – 1997. – Т. 35, №4. – P. 667-749. 

3. Kirchmann H., Astrom H., Jonsall G. Organic pollutants in sewage sludge // Swedish 

J.Agric.Res. – 1991. – T. 21. – P. 107-113. 

4. Барнаул. Научно-справочный атлас. Под ред. Ревякина В.С. – Барнаул: ПО Инжгеодезия, 

2006. 

5. http://oilmuseum.ipc.tsc.ru. 

6. Турнаев В.А., Третьяков Н.Ю., Турнаева Е.А. Хроматографические методы определения 

фталатов в поверхностных и питьевых водах // Вестник ТюмГУ. – 2007. – №3. – С. 

139-146. 

7. www.epa.gov/waterscience/methods. 

8. Fatoki O.S., Bornman M., Ravandhalala L., Chimuka L., Genthe B., Adeniyi A. Phthalate 

ester plasticizers in freshwater systems of Venda, South Africa and potential health effects // Water 

SA (Online). – 2010. – Vol. 36, №1. 

9. Peijnenburg W., Struijs J. Occurrence of phthalate esters in the environment of the 

Netherlands // Ecotoxicology and Environmental Safety. – 2006. – Vol. 63, №2. – P. 204-215.

98 


ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ 

В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

ЛАБИЛИЗАЦИЯ РОДИЯ(III) В ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ 

1 Арабова З.М., 2 Дедков Ю.М., 3 Корсакова Н.В., 

2 Радугина О.Г., 3 Торопченова Е.С. 

1 Астраханский государственный университет, Россия, г. Астрахань 

2 Московский государственный областной университет, Россия, г. Москва 

3 Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, Россия, г. Москва 

j13021936@yandex.ru 

В связи с кинетической инертностью комплексных соединений родия(III) высказана необходимость лабилизации 

его в фотометрических реакциях. 

Показана перспективность мягкого карбонилирования родия в системах ацетат-ион – металл – спирт 

при термическом или микроволновом воздействии. 

Для родия(III) известно сравнительно мало аналитических реакций. В то же время в 

степенях окисления I и II этот металл обладает бóльшей лабильностью. Однако восстановление 

комплексов родия до низших степеней окисления описано преимущественно в жестких 

условиях. Лабилизация родия в мягких условиях остается актуальной задачей, важной для 

решения разных вопросов аналитической химии этого металла. 

Вообще, лабилизация родия неоднократно исследовалась. Следует отметить, что способ 

лабилизации родия(III) во многом зависит от типа реагента, применяемого в фотометрической 

реакции. 

В [1] родий(III) лабилизировали действием SnCl 2 или же переведением его в карбонилхлорид. 

В первом случае работали в солянокислой среде. Реагент - сульфоаллтиокс. Было 

найдено, что по мере увеличения количества введенного в реакцию SnCl 2 активность родия в 

контрольной реакции сначала возрастает, после чего становится заметным существенное 

маскирование этой реакции. Аналогичный характер носит и зависимость лабильности родия 

в контрольной реакции от времени нагревания со SnCl 2 . Образуется несколько комплексных 

соединений, возможно с разным отношением родий/олово(II) и с центральным ионом в разных 

состояниях окисления. Поэтому спектры поглощения растворов меняются в зависимости 

от отношения Rh : Sn(II) в комплексных соединениях и не удалось обнаружить в выбранных 

условиях область существования более или менее определенной формы родия. Поэтому 

в случае цветных реакций активирование родия SnCl 2 мало удобно вследствие возможной 

недостаточной воспроизводимости результатов. 

Для переведения родия в карбонилхлорид применяли нагревание в кислой среде с муравьиной 

или аскорбиновой кислотами или же с диметилформамидом. В случае НСООН для 

полного переведения родия в карбонилхлорид достаточно прогревания его солянокислых 

растворов в течении 2 часов при 105 0 . 

В случае диметилформамида требовались более жесткие условия, в результате чего 

иногда наблюдалось восстановление родия до металла. В мягких условиях карбонилирование 

родия почти не протекает, а в жестких (при температуре >100 0 ) прежде всего проявляются 

восстановительные свойства аскорбиновой кислоты. Однако, в присутствии реагентов некоторых 

типов (прежде всего тиосоединения) аскорбиновая кислота активирует родий в 

очень мягких условиях, при нагревании всего лишь при 60 0 . Отметим, что в случае меркаптосоединений 

необходимое активирование может достигаться избытком применяемого фотометрического 

реагента.


В [2,3] показана возможность лабилизации комплексов родия(III) с гетероазосоединениями 

в присутствии карбоновых кислот или спиртов. В случае изучения реакции родия с 

реагентами группы ПАР было обнаружено, что скорость развития реакции в значительной 

мере зависит то того, каким образом были подготовлены к реакции растворы буферных смесей. 

Предварительное термостатирование или воздействие МВИ повышает чувствительность 

реакций на 30 - 60% меньше. 

При использовании молочной, муравьиной, аскорбиновой или уксусной кислот в оптимальных 

количествах (1 мл 0,1 М раствора на 25 см 3 реакционной смеси) спектры образующихся 

комплексов практически совпадают. 

Для активирования родия (III) в реакциях комплексообразования с реагентами группы 

ПАР обязательной стадией является образование эфиров: сложных при длительном термостатировании 

или облучении МВИ 20%-ных растворов изопропанола с органическими кислотами 

или простых в присутствии неорганических кислородсодержащих кислот с последующим 

образованием в системе карбонилхлоридов родия, которые и вступают в реакции с 

указанными реагентами. Это нашло свое подтверждение в проведении реакции. 

Исследована возможность лабилизации ионов этих металлов в присутствии молочной, 

муравьиной, щавелевой, аскорбиновой и уксусной кислот. Показана возможность лабилизации 

соединения родия в ацетатно-спиртовых средах, в том числе под воздействием микроволнового 

излучения (МВИ), и использование этого подхода при фотометрическом определении 

этих металлов. Методом ИК–спектроскопии подтверждено строение образующихся 

промежуточных соединений. Скорость лабилизации зависит от того, каким образом были 

подготовлены к реакции растворы буферных смесей. Однако механизм образования карбонилхлоридов 

родия и иридия при отсутствии в системе СО требует дальнейшего изучения. 

Во всех исследованных буферных системах, приготовленных без предварительного 

термостатирования или воздействия МВИ, чувствительность реакций на 30 - 60% меньше. 

При использовании буферных смесей, подвергнутых термостатированию в течение 1 и 

1,5 часов, чувствительность реакций постепенно увеличивается. При обработке буферных 

систем МВИ в режиме high указанный эффект достигается за 5 мин. Оптимальное содержание 

органической фазы в реакционной смеси при комплексообразовании родия(III) составляет 

20 – 25 %. 

При использовании молочной, муравьиной, аскорбиновой или уксусной кислот в оптимальных 

количествах (1 мл 0,1 М раствора на 25 см 3 реакционной смеси) спектры образующихся 

комплексов практически совпадают. 

Для активирования родия(III) в реакциях комплексообразования с реагентами группы 

ПАР обязательной стадией является образование эфиров (сложных при длительном термостатировании 

или МВИ-облучении 20%-ных растворов изопропанола с органическими кислотами 

или простых в присутствии неорганических кислородсодержащих кислот) с последующим 

образованием в системе карбонилхлоридов родия, которые и вступают в реакции с 

указанными реагентами. Это нашло свое подтверждение в проведении реакции. 

Исследована возможность лабилизации ионов этих металлов в присутствии молочной, 

муравьиной, щавелевой, аскорбиновой и уксусной кислот. 

Показана возможность лабилизации соединения родия в ацетатно-спиртовых средах, в 

том числе под воздействием микроволнового излучения, и использование этого подхода при 

фотометрическом определении этих металлов. Методом ИК–спектроскопии подтверждено 

строение образующихся промежуточных соединений. Скорость лабилизации зависит от того, 

каким образом были подготовлены к реакции растворы буферных смесей. Однако механизм 

образования карбонилхлоридов родия и иридия при отсутствии в системе СО требует дальнейшего 

изучения. 

Полученные нами результаты вполне согласуются с найденными в [4], где показано, 

что при МВИ-облучении родия(III) в уксусно-кислых средах в присутствии этанола лабилизирутся 

таким образом, что становится возможным кулонометрическое его определение. Авторы 

отмечают, что в растворах после МВИ, а также после обычного нагрева, в результате 

избыточного действия количества уксусной кислоты и этанола образуется этилацетат.

100 


В дальнейшем нами было более подробно изучена возможность лабилизации родия(III) 

в системе ацетат-ион – пропанол – реагент. В некоторых случаях добавляли также аскорбиновую 

кислоту. 

Рассматривали следующие случаи: 

1) Карбонилирование родия(III) ацетат-ионом в присутствии изопропанола; анализируемый 

раствор родия предварительно кипятили с изопропанолом. 

2) Карбонилирование родия(III) ацетат-ионом в присутствии изопропанола без предварительного 

кипячения, но с последующим нагреванием реакционной смеси после введения 

фотометрического реагента. 

3) Введение аскорбиновой кислоты с целью восстановления родия(III) на первой стадии. 

Были изучены комплексы пиридил- и тиазолилазосоединений: 3,5-ди-Br-ПАДАФ, 5-Br- 

ПААФ, ПАР, ПАН; 1,2-ТАН, 2,2-ТААН, ТААФ, ТАР. 

В случае пиридильных соединений в аликвотную часть раствора, содержащую 1-10 мкг 

металла в 0,1- 0,25 М по НСl вносили по 1 мл 1,5%-ного раствора аскорбиновой кислоты. 

Нагревали на водяной бане при 80-85 0 С 20-30 мин., вносили по 10 мл ацетатно-изопропанольной 

буферной смеси с рН 5,1, 20%-ной по спирту, прокипяченной в течении двух 

ч. на водяной бане. Затем вносили по 5 мл изопропанола (или этанола) и 0,5 мл 0,1% реагента. 

Далее растворы нагревали в течении 20-30 мин. на водяной бане при 80-85 0 С и после 

охлаждения доводили объем до 25 мл водой или буферной смесью и фотометрировали в кювете 

толщиной оптического слоя 10 мм при 580-600 нм. 

В случае тиазолильных соединений в аликвотную часть раствора, содержащую 1-10 мкг 

металла, 0,1-0,25 М по HCl, вносили по 10 мл ацетатно - изо-пропанольной буферной смеси 

с рН 5,1, 20%-ной по спирту, по 5 мл изопропанола (или этанола) и 0,5 мл 0,1%-ного реагента. 

Далее растворы нагревали в течении 1 ч. на водяной бане при 80-85 0 С. После охлаждения 

доводили объем до 25 мл водой или буферной смесью и фотометрировали в кювете толщиной 

оптического слоя 10 мм при 580-600 нм. 

Было выявлено, что в присутствии аскорбиновой кислоты наиболее устойчивыми и дающими 

более воспроизводимые результаты являются пиридильные соединения. Как пиридил-, 

так и тиазолилазосоединения устойчивы при карбонилировании ацетат-ион – изопропанольной 

смесью. 

Использовать аскорбиновую кислоту в реакциях с тиазолилазосоединениями не целесообразно, 

поскольку в этом случае протекают два процесса: и восстановление и карбонилирование. 

При обработке буферных систем МВИ в режиме high указанный эффект достигается за 

5 мин. Оптимальное содержание органической фазы в реакционной смеси при комплексообразовании 

родия(III) и иридия (IV) составляет 20 – 25 % (рис. 1,2). 

Видимо, обязательной стадией является образование эфиров: сложных - при длительном 

термостатировании или облучении МВИ 20%-ных растворов изопропанола с органическими 

кислотами - или простых - в присутствии неорганических кислородсодержащих кислот 

с последующим образованием в системе карбонилхлорида родия, который и вступает в 

реакции с указанными реагентами. 


1. Дедков Ю.М., Слотинцева М.Г. // О способах активирования родия в цветных реакциях. 

2. Пилипенко А. Т., Дьяченко Н. А., Фалендыш Н. Ф. // Докл. АН УССР. Сер. Б. 1989. 

№ 6. С. 51.


3. Шурупова Т. И., Иванов В. М., Бусев А. И. // Журн. аналит. химии. 1976. Т. 31. С. 

2162. 

4. Езерская Н.А., Торопченова Е.С., Кубракова И.В., Крашенниникова С.В., Кудинова 

Т.Ф., Фомина Т.А., Киселева И.Н. // Получение под действием микроволнового излучения 

биядерного тетраацетата родия(II) – исходного соединения для кулонометрического определения 

родия. Журн. аналит. химии, 2000, том 55, №12, с. 1260-1264. 

Работа выполнена при финансировании РФФИ, грант 08-03-00272. 

УДК 543.544 

БИОЛОГИЯЛЫҚ СЫНАМАЛАРДАҒЫ ОРГАНИКАЛЫҚ ҚОСЫЛЫСТАРДЫ 

ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРЛІК ӘДІСПЕН ЗЕРТТЕУ 

Аязбек Д.М., Жаманбаева М.К., Шалдыбаева А.М., Балғымбекова Қ.А., Талбаев Т.Д. 

әл-Фараби атындағы Қазақ Ҧлттық университеті 

Қазақстан, Алматы 

Масс-спектрометрлік детектрмен үйлестірілген газды хроматография әдісімен адам ағзасында 

стероидты қосылыстардың биотрансформациясы нәтижесінде түзілетін болденон мен эпитестостеронның 

метоболиттерінің мөлшерін анықтау үшін адам биоүлгісіне сапалық және сандық талдау жүргізілді. 

Спортшылардың ағзасындағы стероидты қосылыстардың ӛзгеріске ҧшырауы 

нәтижесінде тҥзілген метаболиттердің ӛте аз мӛлшерін анықтауда осы уақытқа дейінгі 

белгілі әдістердің мҥмкіндіктері шамалы. Хроматографиялық әдістің зерттелетін заттың ӛте 

аз мӛлшерін анықтауда сезімталдығының жоғарылығына байланысты, адам ағзасындағы 

стероидты қосылыстарды тексеруде қолданудың маңызы зор. 

Бҧл жҧмыстың мақсаты – спортшыға қосымша кҥш беретін «Болденон» және 

«Эпитестостерон» стероидтарын пайдалану барысында адам ағзасында тҥзілетін 

метаболиттерді газды хроматографиялық масс-спектрометрия әдісімен сапалық және сандық 

талдау жасау. 

Болденон - ветеринарлық медицинада кеңінен қолданылатын стероид, химиялық атауы 

– андроста-1,4-диен-17β-ол-3-оне (сурет 1). Оны соңғы кезде спортшылар да кӛп қолданып 

жҥр, себебі оның адам ағзасына да әсері кҥшті. Болденонды қолдану арқасында спортшылар 

ӛздерінің нәтижелерін жақсарта алады [1]. 

Сурет 1 – Болденонның (андроста-1,4-диен-17β-ол-3-оне) химиялық формуласы 

Химиялық талдауды жҥргізердің алдында анықталатын заттың сынамалық ҥлгісін 

дайындап алу қажет. Оны дайындау барысында тӛмендегі реагенттер қолданылды:

102 


метилтестостерон, фосфатты буфер (рH 7.0), этанол, третбутил-метилді эфир (Sigma- 

Aldrich), MSTFA (Macherey Nagel, Germany), E.coli -глюкуронидазасы (Boehringer 

Mannheim, Germany). 

Сынамалық ҥлгіні дайындау стероидты қосылыстардың қасиеттеріне негізделіп, 

ферменттік гидролиздеу, қыздыру, араластыру, сҥзу, органикалық қабатты бӛлу және 

буландыру нәтижесінде жҥргізіледі. 

Спортшылардан алынған зәр сынамасына алдын-ала дайындалған ішкі стандартты 

қосып, фосфатты буфермен (рH 7.0) араластырады. Онан соң E.coli -глюкуронидазасымен 

50 0 С температура жағдайында 1 сағат бойы гидролизденеді. Осы сҧйықтықтың қышқылдық 

кӛрсеткіші рН 9 болған соң, стероид қосылыстары экстракцияланады. Олардан органикалық 

қабат бӛлініп алынып, буландыру жҥргізіледі. Қҧрғақ қалдық MSTFA/NH4I/этантиол 

қоспасында ерітіліп, 60 0 С температура жағдайында 30 минут бойы дериватизацияланады. 

Газды-хроматографиялық масс-спектрлік әдісімен талдау жҥргізіліп, стероидты 

қосылыстардың хроматограммалары тҥсіріледі. 

Сурет-2- Болденон (андроста-1,4-диен-17β-ол-3-оне) стандартының хроматограммасы


Сурет3 - Болденон (андроста-1,4-диен-17β-ол-3-оне) стандартының 

хроматограммасы және масс-спектрі 

Жҥргізілген зерттеу барысында Болденон массалары 206, 430 және 415 болатын иондар 

арқылы анықталатыны белгілі болды. Оның шығу уақытының ҧзақтығы 12,90 минутты 

қҧрады. 

Жҧмысымыздың мақсатының бірі спортшылар қолданатын эпитестостерон стероидын 

сандық талдау арқылы анықтау болып табылады. 

Эпитестостерон адам организмінде табиғи жағдайда тҥзілетін тестостеронның эпимері 

болып табылады. Эпитестостеронның синтезделуі мен метаболизмі әлі толығымен зерттеліп 

болған жоқ. Спортшылар оны тестостеронды қолданғанын жасыру ҥшін қолданады. 

Сондықтан эпитестостеронды сандық талдау кӛмегімен анықтауға хроматографиялық массспектрометрия 

әдісі қолданылады. 

Эпитестостеронның мӛлшерін анықтау мақсатында негізінен ішкі стандарттар ретінде 

d3-тестостерон және d3-эпитестостерон қолданылады [2]. Ішкі стандартқа қойылатын негізгі 

талап – анықталатын затпен ҧқсас қасиет кӛрсетуі болып табылады.

y height 

104 


Талдау жҥргізердің алдында сынамалық ҥлгісі жоғарыда кӛрсетілген тәртіппен 

дайындалады. Эпитетестостеронды сандық тҧрғыдан анықтау барысында 6 нҥктелі 

калибрлеу қисығы қҧрастырылады. Нәтижесінде зәр сынамасындағы зерттелген стероидты 

қосылыстардың 70 нг/мл-500 нг/мл концентрациясы аралығында градуирленген графигі 

алынады (4 сурет). 

GC/MS 

Standard Epitestosterone, by height 

70ng/ml 100ng/ml 200ng/ml 300ng/ml 400ng/ml 500ng/m 

l 

repeat1 3.893 6.162 13.814 23.336 31.008 40.049 

repeat2 4.020 5.708 13.928 23.153 31.404 39.567 

repeat3 3.993 5.933 14.493 20.858 32.077 43.011 

mean 3.969 5.934 14.078 22.449 31.496 40.876 

conc 70 100 200 300 400 500 

Cal.conc. 77.2 100.1 194.9 292.4 397.7 506.9 

Accuraccy% 110% 100% 97% 97% 99% 101% 

Calibration 

45,000 

40,000 

35,000 

30,000 

25,000 

20,000 

15,000 

10,000 

5,000 

0,000 

0 100 200 300 400 500 600 

y = 0,0859x - 2,667 

R 2 = 0,9987 

ng/ml 

4 сурет – ГХ/МС әдісімен анықталған эпитестостеронның градуирленген графигі 

Суреттен апроксимация коэффицентінің R = 0,9987 шамасында екендігі кӛрініп тҧр. 

Осы график негізінде у=0,0859х – 2,667 теңдеуін қолдана отырып, спортшының зәріндегі 

эпитестостеронның мӛлшері есептеліп, анықталады. 

Әдебиеттер 

1. W. Schanzer and M. Donike Biological Mass Spectrometry,Vol.21, 3 -16(1992) 

2. E. Nolteernsting, W. Schanzer and M. Donike Recent Advances in Doping Analysis(3)


ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ТВЕРДОМ 

КОМПОЗИЦИОННОМ ЭЛЕКТРОДЕ С УЧАСТИЕМ НЕКОТОРЫХ 

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (Eu, Yb) 

Бадавамова Г.Л., Матакова Р.Н. 


Казахстан, г.Алматы, gul-luk@mail.ru 

В связи с получением чрезвычайно близких по свойствам редких и редкоземельных 

металлов (РЗМ) из природного сырья в качестве сопутствующих элементов, а также переработкой 

отходов содержащих эти металлы, задача раздельного аналитического контроля их 

низких содержаний в различных объектах является весьма актуальной. Особое место среди 

существующих и применяемых методов контроля указанных металлов занимают электрохимические 

методы (в частности, инверсионно-вольтамперометрические), которые дают возможность 

определения низких содержаний веществ вплоть до 10 -9 -10 -10 М при сопоставительно 

малой трудоемкости и достаточной доступности аппаратуры. 

В последние годы РЗМ привлекают внимание исследователей как весьма перспективные 

металлы, используемые в ведущих отраслях производства и обеспечивающие экономическую и 

оборонную безопасность любого государства. Такие области техники, как атомная энергетика, 

радиоэлектроника, авиационная и ракетная техника, машиностроение, приборостроение, 

химическая и медицинская промышленности, производство полупроводниковых материалов, 

специальных сортов легированных сталей, композиционных материалов непрерывно расширяют 

номенкулатуру применяемых РЗМ и повышают требования к их чистоте. Кроме того, в Казахстане 

существует сырьевая база для производства РЗМ (Кундыбайское месторождение 

Костанайской области), представленное минералами черчит, бастнезит, рабдофанит, также 

для их производства пригодны некоторые сорта каменных углей (месторождение 

«Каражыра», ВКО), природные шунгиты, фосфаты, фториды и другие [1]. Однако, сегодня в 

республике отсутствует налаженное производство чистых РЗМ и их надлежаший контроль. 

Анализ литературных данных показал, что европий и иттербий изучались методом 

прямой вольтамперометрии с применением катодных процессов на ртутных электродах, 

используя возможность существования наряду с трехвалентными довольно устойчивых 

двухзарядных ионов. Аналитических методик их определения с применением анодных 

процессов не существует. Между тем анодные процессы предпочтительны в случае 

определения весьма электроотрицательных РЗМ, восстановление которых осложняется 

конкурирующим выделением водорода. 

Выбор электродного материала является решающим фактором в повышении 

чувствительности аналитического сигнала в количественных электрохимических методах. С 

появлением новых углеродсодержащих и композиционных электродов и разработкой 

автоматических устройств регенерации поверхности электрода, совершенствуются методики 

индивидуального определения более низких содержаний РЗМ в сложных объектах и 

разрабатываются новые методики для одновременного определения этих элементов при их 

различных сочетаниях в анализируемом веществе. В связи с этим, в данной работе объектом 

исследования является новый электродный материал – твердый композиционный электрод 

(ТКЭ). Была изучена возможность инверсионно-вольтамперометрического определения 

европия и иттербия при их одновременном присутствии в растворе с использованием данного 

электрода. 

Исследование процессов разряда-ионизации европия и иттербия из их разбавленных 

растворов (10 -7 ’10 -3 моль/л) на твердом композиционном- (ТКЭ) проведено методом 

инверсионной вольтамперометрии (ИВА) при линейной развертке потенциала. 

Поляризационные кривые регистрировали на вольтамперометрической установке СВА-1 при

106 


использовании самописца Н-307. Определение металлов было основано на том, что при 

катодной поляризации электрода в растворе трехвалентные европий и иттербий 

восстанавливаются до Eu(II) и Yb(II) и накапливаются на поверхности электрода в виде 

гидроксокомплексов и затем подвергаются электрорастворению при линейной развертке 

потенциала. 

Изготовленный сотрудниками Института химии твердого тела и механохимии 

(г.Новосибирск), обновляемый «твердый композиционный» электрод представляет собой 

композицию из стандартного графитового порошка чрезвычайно высокой дисперсности 

марки «о.с.ч.» и эпоксидной смолы ЭД-20 с отвердителем полиэтиленполиамином в 

оптимальном соотношении, полученную в строго определенном интервале температуры и 

давления [2]. 

Для очистки поверхности этого электрода применяли методику регенерации срезанием 

микронного поверхностного слоя алмазным ножом на специально разработанном для этой 

цели датчике. Наряду с этим, применяли также метод электрохимической очистки при 

конечном потенциале кривой электрорастворения металла с поверхности электрода. 

В первую очередь были подобраны фоновые электролиты, их оптимальный рН и 

концентрации составляющих компонентов, при которых не происходит осаждения 

гидроксидов РЗМ(ІІІ) и наблюдается максимальный аналитический сигнал (анодный ток). 

Было установлено, что величина анодного тока европия является максимальной в следующих 

фоновых электролитах: (0,10 М NaAс+0,20 M HAc, pH=4,6) и (0,04 М НСІ +0,20 М NaAc, 

pH=5,2). 

Были сняты катодно-анодные кривые выбранных фоновых электролитов и установлен 

интервал поляризации твердого электрода на этих фонах. Этот интервал находится в 

пределах (+1,4’-1,3 В) для ацетатного и (+1,4’-1,5 В) для хлоридно-ацетатного фонов. Таким 

образом, ТКЭ имеет на вышеназванных фонах широкий рабочий интервал потенциалов. 

Анализ литературных данных и проведенные нами исследования показали, что 

оптимальным интервалом кислотности для разряда-ионизации иттербия должен быть 

интервал значений рН 4,5’5,0. При меньших значениях рН разряду иттербия мешает 

выделение водорода. При больших же значениях рН протекает гидролиз солей иттербия(ІІІ) 

до гидроксида. Кроме того, из-за меньшей устойчивости двухзарядных ионов иттербия 

определение его более сложно, чем определение европия. Из хлоридно-ацетатного буфера 

аналитический сигнал иттербия не был получен. Поэтому, для стабилизации неустойчивых 

двухзарядных ионов иттербия к хлоридно-ацетатному фону был добавлен насыщенный 

раствор сульфата натрия в соотношении (1:1). В этом случае при катодной поляризации 

электрода в таком растворе ионы Yb(III) после восстановления накапливаются на поверхности 

электрода в виде малорастворимого сульфата Yb(II), который затем подвергается 

электрорастворению при линейной развертке потенциала. При этом на вольтамперограмме 

иттербия наблюдаются четкие анодные пики с потенциалом максимума в интервале (-1,09 В 

’-0,90 В) в зависимости от условии накопления, для европия же такие пики регистрируются в 

интервале (-1,07 В’-0,93 В). 

С целью выбора оптимальных условий электроконцентрирования европия и иттербия из 

раствора на композиционном электроде с применением метода ИВА было изучено влияние 

различных параметров (скорость развертки потенциала, потенциал и время 

электронакопления ) на максимальные анодные токи металлов. Было установлено, что 

анодные токи европия и иттербия линейно растут с увеличением скорости развертки 

потенциала. В качестве оптимальной была выбрана та скорость, при которой наблюдались 

наиболее четкие рельефные вольтамперограммы (200 мВ/с) и все дальнейшие исследования 

на ТКЭ проводились при данной скорости развертки потенциала. 

Максимальное накопление европия на фонах хлоридно-ацетатного и ацетатного буферов 

протекает при -1,30 В и -1,27 В соответственно, а иттербия - при -1,35 В (фон хлоридноацетатный 

с добавкой Na 2 SO 4 ) и -1,28 В (фон ацетатного буфера). График зависимости


анодного тока пика от потенциала накопления проходит через максимум. Со сдвигом 

потенциала в отрицательную сторону анодный ток металла падает из-за конкурирующего 

выделения водорода на электроде. Со смещением потенциала в область положительных 

значений ток сначала растет, а затем падает из-за накопления кислорода вследствии 

разложения воды. 

С увеличением времени накопления анодные токи РЗМ растут, а затем уменьшаются или 

остаются постоянными по мере насыщения поверхности индикаторного электрода осадком 

металла. Оптимальное время накопления европия и иттербия находится в интервале (15 ’ 60 

мин) в зависимости от концентрации ионов Eu(ІІІ) и Yb(III) в растворе. 

Из концентрационных зависимостей установлены диапазоны определяемых содержаний 

европия и иттербия из разбавленных растворов (1 . 10 -7 ’1 . 10 -3 моль/л) при их инверсионновольтамперометрическом 

определении на твердом композиционном электроде в оптимальных 

условиях электроэкстракции. 

Проведенное исследование электрохимического поведения ионов европия на фоне 

хлоридно-ацетатного буфера методом циклической вольтамперометрии показало отсутствие 

явных адсорбционных затруднений катодного восстановления ионов Eu(ІІІ) при низких его 

концентрациях в растворе ( ≤10 -3 М). Установлено, что процессы катодного восстановления 

европия лимитируются диффузией ионов металла. 

Образование гидроксокомплексов европия можно можно рассматривать как результат 

взаимодействия акваионов европия с водой по следующей схеме: Eu(Н 2 О) 6 3+ + п Н 2 О → 

[Eu(Н 2 О) 6-n (OH) n ] 3-n + nН 3 О + , далее при катодном процессе протекает реакция: Eu 3+ + е → 

Eu 2+ . 

Как показали исследования, во-первых, на циклической вольтамперограмме при 

наложении развертки потенциала в прямом и обратном направлениях наблюдается равенство 

катодных и анодных пиков европия. Во-вторых, потенциал восстановления европия не 

зависит от концентрации и от скорости развертки потенциала. Все эти факторы указывают на 

обратимость катодного восстановления европия(ІІІ) и что этот процесс лимитируются 

диффузией ионов металла. 

Рассчитанные из анодных вольтамперограмм условные константы скорости реакции 

окисления Eu(ІІ) до Eu(ІІІ) и Yb(ІІ) до Yb(ІІІ) указывают также и на обратимость анодных 

процессов. 

На основании проведенных исследований выбраны условия определения европия и 

иттербия при их совместном присутствии. Из-за эффекта взаимного влияния, определение 

иттербия в присутствии европия заключается в регистрации суммы их пиков при 

определенных условиях анализа. Из проведенных исследований было установлено, что сумму 

пиков Eu и Yb на твердом композиционном электроде (ТКЭ) можно определить на фоне 

ацетатного буфера. Содержание иттербия может быть определено по разности суммарного 

пика обеих металлов и анодного пика европия. 


1. Алшанов Р.А. Казахстан на мировом минерально-сырьевом рынке: проблемы и их 

решение. – Алматы, 2004. – 220 с. 

2. Клетеник Ю.Б., Александрова Т.П. Субмикронная регенерация поверхности твердых 

индикаторных электродов. Регенерация графитового электрода // Журнал аналит. Химии. – 

1997. – Т.52, №3. – С.280-284.

108 


ТИТАН (III) ИОНДАРЫН ФОТОКОЛОРИМЕТРЛІК ӘДІСПЕН АНЫҚТАУ 

1 Баешов А.Б., 1 Даулетбаев А.С., 2 Баешова А.Қ. 

1 Сокольский Д.В. атындағы Органикалық катализ және электрохимия институты 


2 әл-Фараби атындағы Қазақ Ҧлттық yниверситеті 


Селенит-иондарын пайдалану арқылы сулы ерітінділерде титан 

фотоколориметриялық әдісі ұсынылды. 

(ІІІ) иондарын анықтаудың 

Ғылыми техникалық индустрияның дамуына байланысты барлық ӛндіріс салаларының 

қарқынды жолға тҥсуі белең алуда. Әдетте осы ӛндіріс орындарындағы технологиялық 

процестерді бақылауда және ӛндірілген ӛнім сапасын қадағалауда кӛптеген анализ әдістері 

қолданылады. Анализ әдістері табиғатына қарай химиялық, физикалық, биологиялық деген 

тҥрлерге бӛлінетіні белгілі. Аталған анализ әдістері кез-келген ауыл шаруашылығы, химия, 

мҧнай ӛңдеу және фармацевтика ӛндірістерінде, сонымен қатар металлургия және тау кен 

орындарында кеңінен қолданылады. Ал соңғы жылдары қоршаған ортаны қадағалау 

саласында да кеңінен қолданып келеді [1,2]. 

Қазіргі таңда химия ғылымдары саласындағы жетістіктерге байланысты химиялық 

анализ әдістері жаңа талаптарға сай сҧрыпталып алынуда. Бҧл қарапайым анализ әдістеріне 

негізделе отырып, ондағы анализденетін компоненттің ӛте аз мӛлшердегі концентрациясын 

анықтау, анализге қажет уақыттың қысқа болуы, сонымен қатар анализден алынған 

нәтижелердің дәлдігі және дҧрыс талдануы сияқты талаптарды жҥзеге асыруға бағытталған 

жҧмыстар негізінде қарастырылып отыр. Кӛптеген анализ әдістерін талдай отырып, оның 

кемшіліктері мен қиыншылықтарын толықтыру мақсатында химия саласында кӛптеген 

ғылыми еңбектер жарық кӛруде. 

Біздің қарастырып отырған жҧмысымызда сулы ерітінділерде титан (III) иондарын 

фотокалориметрлік әдіспен анықтаудың жаңа бір тҥрі ҧсынылып отыр. Бҧл әдіс ерітіндідегі 

титан (III) иондарымен ғана рекцияға тҥсіп әрекеттесе алатын арнайы реагенттің қасиетіне 

негізделген. 

Сулы ерітінділерде титан иондарының концентрацияларын тек гравиметриялық әдіспен 

ғана анықтауға болатыны белгілі. Бҧл әдіс анализденетін титан иондарын таза кҥйіндегі 

TiO 2 - титан диоксиді тҥрінде бӛліп алып, салмағын ӛлшеу арқылы жҥзеге асырылатын 

гравиметриялық анализ әдісіне негізделген. Титан иондарын гравиметриялық анализ 

әдісімен анықтау ондағы анализдің ҧзақ уақытты керек етуімен, анализ ӛте жоғары 

температураны қажет етуімен (700-800 0 С), титан иондарын тҧнбаға ӛткізуге қолданылатын 

реагенттердің басқа иондармен ракцияға тҥсіп қиыншылықтар туғызуына байланысты, бӛгде 

компоненттерді анализге әсер етпейтіндей жағдайға келтіру қажеттіліктері сияқты 

кемшіліктерін тізіп кӛрсетуге болады [1]. Ал тӛрт валентті титан иондары мӛлшерін 

фотоколориметрлік әдіспен анықтау ҥшін сутегінің асқын тотығы және диантипирилметан 

қолданылады, ал ҥш валентті иондарын фотоколориметрлік анықтау әдістерін әдебиеттен 

кездестірмедік. 

Қарастырылып отырған жҧмыстың мақсаты сулы ерітіндідегі титан иондарының 

концентрациясын анықтау жолдарын жеңілдету бағытында жҥргізіліп отыр. Натрий 

селенитін (Na 2 SeO 3 ) реагент ретінде қолданып, зерттелінетін сулы ерітінділердегі титан (III) 

иондарының, селен (IV) иондарымен әрекеттесіп, элементті селен коллойдының тҥзілуіне 

негізделген. Тәжірибе жҥзінде қарастырылып отырған жҧмыстың кӛптеген артықшылықтары 

бар екені анықталды: 

- анализге кететін уақыттың қысқа болуы;


- реакция жҥруіне кедергі келтіретін бӛгде кӛптеген компоненттерді бӛліп алу немесе 

активсіздендірудің қажеті жоқ; 

- реакция ӛз еркімен жҥреді, оны жҥргізудің немесе тездетудің қажеті жоқ; 

(температураны жоғарылатудың немесе катализаторларды қолданудың қажеті жоқ); 

- титанның ерітіндідегі әртҥрлі концентрациларын анықтауға болады. 

Электрохимиялық жолмен титан электродын айнымалы токта еріту тәсілі арқылы 

титанның белгілі бір концентрациялы стандартты ерітіндісі дайындалды [3]. Бҧл ерітіндін 

біртіндеп сҧйылту арқылы калибрлі қисықтар тҧрғызуға қажетті ерітінділер дайындалды. 

Алдын ала жҥргізілген тәжірибелер қышқыл ерітіндідегі ҥш валентті титан 

иондарының тӛрт валентті селен иондарымен әрекеттесіп қызғылт тҥсті аморфты 

элементарлы коллойдты селенге тотықсызданатынын кӛрсетті.Тӛрт валентті селенннің 

элементарлы кҥйге дейін тотықсыздануы, кҥкірт қышқылды ортада титанмен әрекеттесіп 

тӛмендегі реакция арқылы жҥретіндігі белгілі: 

SeO 2- 3+4Ti 3+ +6H + → Se 0 + 4Ti 4+ + 3H 2 O (1) 

Реакция барысында ерітіндіде тҥзілген қызғылт тҥсті аморфты селен коллоидты тҥрде 

тҥзіліп, титан (III) иондарының аз мӛлшері кезінде белгілі бір тҧрақтылыққы ие екендігі 

анықталды. 

Ал, титан (III) иондарының концентрациясы жоғары болғанда, ерітіндідегі аморфты 

коллоидты элементті селен коалесценция нәтижесінде біртіндеп тҧнбаға тҥсіп кететіні 

байқалды. Алдын ала жҥргізілген мәліметтер негізінде ерітіндідегі ҥш валентті титан 

концентрациясы 0,01-0,07 г/л аралығында болғанда тҧрақты элементті селен коллоидтары 

тҥзілетіндігі дәлелденді. Жҥргізілген зерттеулер титан (III) концентрациясын одан әрі 

жоғарылатқанда Бер заңынан ауытқу байқалады, яғни ерітіндінің оптикалық тығыздығы тҥзу 

сызықты тәуелділіктен ауытқиды (1-сурет). Титанның ҥш валентті иондарымен селеннің (IV) 

әрекеттесу нәтижесінде тҥзілген селеннің қызғылт тҥске боялған коллоидты ерітінділердің 

оптикалық тығыздығы, жарық толқынының ҧзындығына тәуелділігі анықталды. Толқын 

ҧзындығының ең максимум мәні және оның тҧрақты тҥрде қайталанып отыратын спектр 

ауданы анықталынды.(1- кесте). Бҧл мәліметтер ӛлшеу қателігін азайтуға және анықтау 

дәлдігін жоғарылатуға мҥмкіндік береді. 

Тәжірибе мәліметтері негізінде, ерітінділердің оптикалық тығыздығын ӛлшеу толқын 

ҧзындығының мәні λ-380 нм болған жағдайда жҥргізілді. Боялған ерітіндінің салыстырмалы 

тҧрақтылығын арттыру ҥшін және тиісінше фотометрлік анықтаудың сезгіштігі мен дәлдігін 

жоғарылату ҥшін стабилизатор ретінде желатин қолданылды. Тҥзілген элементарлы селеннің 

коллоидты ерітіндісінің тҧрақтылығы желатиннің қатысуымен артатындығы кӛрсетілді. 

Желатиннің коллоидты ерітінділердің тҧрақтылығын артыратындығы әдеби мәліметтерден 

белгілі [4]. 

1-кесте - Титанның (III) әр тҥрлі концентрацияларындағы жарық толқындары 

ҧзындықтарының ерітіндінің оптикалық тығыздығына әсері 

Толқын ҧзындығы,нм 

Ti(III) г/л 

0.010 0.020 0.030 

350 0.041 0.220 0.363 

360 0.041 0.223 0.364 

370 0.042 0.224 0.365 

380 0.042 0.224 0.366

110 


390 0.022 0.218 0.339 

400 0.017 0.215 0.300 

410 0.038 0.214 0.355 

420 0.036 0.211 0.350 

430 0.035 0.206 0.347 

440 0.032 0.202 0.335 

450 0.031 0.197 0.327 

Фон- 1M H 2 SO 4 , Se(IV)-0,5 г/л, желатин мӛлшері-0,02г/л 

1-сурет - Селен (IV) иондары қосылған ерітіндінің оптикалық тығыздығының титанның 

концентрациясына тәуелділігі 

Фон- 1M H 2 SO 4 , Т-298 К. 

2-сурет - Ҥш валентті титан иондарының концентрациясының ӛсуінің ерітіндінің оптикалық 

тығыздығына әсері


Ҥш валентті титан сульфатының сулы ерітіндісі кҥлгін тҥске ие. Біз осы титан (III) 

ерітіндісінің концентрациясының оптикалық тығыздығына байланысты, бҧл ионның 

концентрациясын фотоколориметрлік әдіспен анықтау мҥмкіншіліктерін қарастырдық. 

Анализ селен иондарының қатысуынсыз жҥргізілді. Ҥш валентті титан сульфатының кҥлгін 

тҥсінің ион концентрациялары ӛскен сайын жоғарылайтындығы байқалды. 2-суретте 

келтірілген тәжірибе нәтижелері берілген барлық жарық толқынының ҧзындығында 

ерітіндінің оптикалық тығыздығы титан (III) иондарының концентрациялары ӛскен сайын 

тҥзу сызықты ӛсетіндігі анықдалды. Бірақ бҧл тәсілді титан (III) иондарының 

концентрациясы 0,1г/л жоғары болған жағдайда ғана қолдануға болады. 

Сонымен, зерттеу жҧмыстарының нәтижесінде натрий селениті – Na 2 SeO 3 реагентін 

қолдану арқылы титан (III) иондарын сулы ерітінділерден анықтаудың фотоколориметрлік 

тәсілі алғаш рет ҧсынылды және бҧл жҧмыста қҧрамында селен бар коллоидты ерітіндінің 

тҧрақтылығы желатиннің қатысуымен артатындығы кӛрсетілді. Бҧл анализ әдісін кӛптеген 

химия салаларында сезімталдығы жоғары әдіс ретінде кеңінен қолдануға болады. 

Әдебиеттер 

1. Крешков А.П., Ярослав А.А. Курс аналитической химии. Количественный анализ.- 

Под. ред. А.П. Крешкова,-5-е изд., испр. –М.: Химия, 1982, 312 с., ил. 

2. Основы аналитической химии. В. 2кн.1,2. Общие вопросы. Методы разделение: 

Учебник для вузов /Ю. А. Золотова, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю. А. 

Золотова. -3-е изд., перераб. и доп. –М. Высш. шк., 2004.-361с: ил. –(серия «Классический 

университетский учебник») 

3. Баешов А. Электрохимические методы извлечения меди, халькогенов и синтеза их 

соединений. –Алма-Ата: Наука, 1990. -108с 

4. Коростелев П.П. Фотометрические и комплексометрические анализ в металлургии. 

М.: Металлургия, 1984. 272с. 

КУЛОНОАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЛЕНАТ-ИОНОВ В 

ВОДНЫХ РАСТВОРАХ 

1 Баешова А.К., 2 Баешов А.Б., 3 Баешова С.А. 

1 Казахский Национальный университет им. аль-Фараби 

2 Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского 

3 Центр кассовых операций и хранения ценностей (филиал) ГУ Национальный банк РК 


Разработана методика кулоноамперометрического определения селенат-ионов в водных растворах. 

Многие кислородсодержащие анионы, в том числе селенат-ионы, имея тетраэдрическую 

структуру и сильное отрицательно заряженное поле вокруг центрального атома, созданное 

тремя, а чаще, четырьмя атомами кислорода, не проявляют электрохимическую активность 

на катоде. В этой связи практически полностью отсутствуют данные об электрохимическом 

восстановлении их при катодной поляризации, т.е. селенат-, теллурат-, сульфатионы 

можно называть «невосстанавливаемыми» анионами [1]. В этой связи кулонометрическое 

определение селенат-ионов считалось невозможным. 

Если исходить из величин стандартных потенциалов реакции с участием селенатионов: 

+ 3H + + 2е - → H + H 2 O E 0 = +1,075 B (1)

112 


+ 5H + + 4е → Se + 3H 2 O E 0 = +0,778 B (2) 

+ 8H + + 6е → Se + 4H 2 O E 0 = +0,877 B (3) 

то протекание этих электродных процессов термодинамически вполне возможно. 

Можно предположить, что сложность восстановления селенат-ионов связана с электростатическим 

отталкиванием отрицательно заряженных частиц от отрицательно заряженной 

поверхности катода. Как известно, селенат-ионы имеют тетраэдрическую 

форму, в которой центральный атом (селен) равномерно экранирован атомами кислорода, 

что очевидно создает кинетические затруднения. 

Нами установлено, что при помощи окислительно-восстановительной системы Ті(ІV) – 

Ті (ІІІ) селенат-ион катодно восстанавливается до элементного состояния при комнатной 

температуре, на оснований проведенных исследований разработаны способы извлечения 

элементного селена из кислых селенатных растворов [2,3]. 

На основе восстановительных свойств титана (ІІІ) и условий восстановления селена 

(VI) нами разработана методика определения селенат-ионов путем кулонометрического 

титрования. Теоретические основы кулнометрического анализа, как современного, 

быстроразвивающегося и перспективного метода и обзор имеющихся методик определения 

по указанному способу приведены в монографиях Зозули Я.П. [4] и Агасяна П.К. [5]. 

Установка для проведения кулонометрического титрования с индикацией конечной 

точки титрования двумя индикаторными электродами состояла из двух независимых электрических 

цепей (рис. 1). Анодное и катодное пространства были разделены биполярной 

мембраной (МБ-2 и МБ-1). Электролит перемешивали магнитной мешалкой типа ММ-2А. В 

электролит опускались два платиновых индикаторных электрода. Изменение тока в цепи индикаторных 

электродов фиксировалось амперметром типа М-254 при наложении напряжения 

на них 50-80 мВ. 

Рисунок 1 - Принципиальная схема установки для кулоноамперометрического определения 

селена (VI): 1 – ячейка для кулонометрических титрований; 2 – рабочий генераторный 

электрод; 3 – вспомогательный электрод; 4 – индикаторные платиновые электроды; 5 – биполярная 

мембрана; 6 – камера для вспомогательного электрода; 7 – амперметр для измерения 

силы тока, пропускаемого через генераторный электрод; 8 – амперметр для измерения 

тока на индикаторных электродах; 9 – вольтметр для измерения напряжения на индикаторных 

электродах; 10 – реостат; 11 – источник тока; 12 – ключ; 13 – ротор магнитной мешалки.


Анализ проводили в 1,0 – 1,7 М растворах серной кислоты, т.к. при такой концентрации 

кислоты практически исключается гидролиз титана (ІV). Перед опытом из раствора удаляли 

растворенный кислород продуванием очищенным аргоном в течение 30 минут. В качестве 

соли титана применяли трижды перекристаллизованный сульфат титанила и аммония. Стандартные 

растворы селенат-ионов, применявшиеся при разработке методики, готовились из 

безводного кристаллического селената натрия марки «ч.д.а.». Электролиз проводили при 

концентрации Ті(ІV) - 0,04 – 0,08 моль/л и силе тока в электрохимической цепи 0,01 – 0,05 

мА. При силе тока в цепи выше 0,03 мА наблюдаетсчя одновременное выделение водорода 

на катоде, что отрицательно сказывается на результатах анализа. 

Сущность методики заключается в том, что титан (ІV) восстанавливается на катоде, и 

образовавшийся титан (ІІІ) взаимодействует с селенат-ионами, восстанавливая его до 

элементного состояния по реакции: 

6Ті 3+ + + 2H 2 О → Se + 6ТіО 2+ + 4Н + (4) 

Протекание реакции становится возможным благодаря тому, что величина 

стандартных потенциалов окислительно-восстановительной системы Ті(ІV) – Ті(ІІІ) 

составляет «плюс» 0,043В, системы Se (VI) – Se 0 – «плюс» 0,877В. Разность величин 

потенциалов составляет ∆Е = 0,834В. При этом константа равновесия (К 1 ) реакции (4) 

составляет 9,15∙10 78 . Это свидетельствует о том, что реакция восстановления селенат-ионов 

до селена протекает в данных условиях полностью. 

Во время протекания реакции восстановления селенат-ионов генерированным титаном 

(ІІІ) ток в цепи индикаторных электродов остается постоянным и близким к нулю, а в 

момент полного восстановления селенат-ионов ток в цепи начинает возрастать, что 

обусловлено появлением избыточного количества титана (ІІІ) в объеме раствора. Опыты 

проводили следующим образом: раствор кислоты, содержащий селенат-ион и титан (ІV) 

продували аргоном, а затем через него пропускали ток и через каждую минуту измеряли 

силу тока в цепи индикаторных электродов. Отсчет времени производили секундомером. По 

закону Фарадея рассчитывали количество селена, вступившего в реакцию с титаном: 

m(Se),г = I∙q∙η 

I – ток в цепи, А; 

q – электрохимический эквивалент селена, г/А∙ч. 

q (Se) = 

= 0,49 г/А∙ч. 

η - время скачка тока, ч. 

После опыта строили зависимость I – η и по переломам на этой кривой находили 

время, за которое селенат-ион полностью прореагировал с титаном (ІІІ). Типичная кривая 

кулонометрического определения селенат-иона приведена на рисунке 2. 

Как видно из таблицы 1, одним из основных условий определения селена (VI) является 

правильный выбор оптимальной силы тока в цепи рабочих электродов. В наших условиях 

оптимальными величинами тока являются 0,01 и 0,02 А. Относительная ошибка анализа не 

превышает 1%. 

Разработанная методика кулонометрического определения селена (VI) обладает 

существенными преимуществами по сравнению с известными методиками. Например, 

известный способ определения селена (VI) включает кипячение в 0,4 М растворе соляной 

кислоты [6] и, далее, определение производят йодометрическим методом.

114 


При кипячении возможны количественные потери селена за счет частичного его улетучивания 

или неполного восстановления. Также известны и другие способы определения селена 

(VI) восстановлением его до элементного состояния сильными восстановителями при 

кипячении. Выделившийся элементный селен высушивают и взвешивают. На сушку селена 

уходит много времени. Перед высушиванием селен необходимо промыть соляной кислотой, 

водой, затем этанолом или эфиром и сушить 3 – 4 часа при температуре 30 – 40 0 С и 2 часа 

при 120 0 С [7]. При выпадении мелкодисперсного, красного аморфного селена его к тому же 

количественно трудно отделить от раствора, необходимо фильтровать только через фильтр 

Гуча. 

I=0,02 A 

Рисунок 2 - Типичная кривая кулоноамперометрического 

определения селена (VI): 6,9 · 10 -5 моль Se(VI) 

Экспериментальные данные по определению селенат-ионов приведены в таблице. 

Таблица - Результаты кулоноамперометрического определения селенат-ионов в электролите 

состава: 1,05М Н 2 SО 4 , 0,06 М Ті(ІV) 

Содержание селенат-ионов 

в исходном 

растворе, моль 

Сила тока, 

І,А 

Обнаружено 

Se((VI)∙10 5- , моль 

6,9 0,01 6,9 

7,1 

6,9 0,02 7,2 

6,8 

6,5 

7,0 

6,9 0,005 6,3 

5,8 

6,2 

6,9 0,05 8,8 

8,1 

7,8 

Среднее значение, 

моль 

Se((VI)∙10 5- 

Ошибка определения 

абс., моль отн.,% 

7,0 0,01 0,14 

6,84 0,06 0,86 

6,10 0,80 11,59 

8,23 1,33 19,27 

Таким образом, впервые нами разработана методика кулоноамперометрического 

определения селенат-ионов, которая может с успехом заменить существующие способы их 

анализа.



1. Hojer G., Meza-Hojer S., Hernander de Pedrero G., ACNDO Studi of the elektronic structure 

of oxyanions with Х=Si,P,Cl,Ge, As,Se and Br. – Chemical Physics Letters, 1976. – 

V.37. - № 2. – рр. 301 – 306. 

2. Баешов А.Б., Кожаков Б.Е., Баешова А.К. и др. Электрохимическое восстановление 

«трудновосстанавливающихся анионов» // 37 the ISE / - Vilnius, USSR. – 1986. – P.28.. 

3. Баешова А.К., Кожаков Б.Е., Баешов А.Б., Букетов Е.А. //А.с. № 1072491 (СССР). 

Способ получения металлического селена. – Не подлежит опубликованию в открытой 

печати. 

4. Зозуля А.П. Кулонометрический анализ . – 2-е изд., перераб. и доп., - Л.: Химия. – 

1968. – 160 с. 

5. Агасян П.К., Хамракулов Т.К. Кулонометрический метод анализа. – М.: Химия. – 

1984. – 168 с. 

6. Назаренко И.И., Ермаков А.Н. Аналитическая химия селена и теллура. – М.: Наука, 

1971.- 252 с. 

7. Гиллебранд В.Ф., Лендель Г.Е., Брайт Г.А. Гофмен Д.И. Практическое руководство 

по неорганическому анализу. – М.: Химия, 1966 . – 1111 с. 

УДК 543.554.4 

ЭЛЕКТРОАНАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И 

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ С МОДИФИЦИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ 

1 Бурахта В.А., 2 Сатаева С.С. 

1 Западно-Казахстанский инженерно-гуманитарный университет 

2 Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана 

Казахстан, г.Уральск 

В настоящей работе предложены способы электрохимического модифицирования поверхности полупроводникового 

электрода на основе арсенида галлия (GaAs) и металлического электрода на основе титана (Тi). 

Исследовано поведение немодифицированых и модифицированных электродов в растворах солей меди и свинца. 

Показано, что модифицированные GaAs- и Тi-электроды обладают улучшенными электроаналитическими характеристиками 

в вариантах прямой потенциометрии и потенциометрического титрования. 

Электрохимический метод анализа с модифицированными электродами является одним 

из перспективных направлений современной аналитической химии. 

Согласно /1/, модифицированным электродом является электрод, первоначальная 

функция которого целенаправленно изменена каким-либо физическим, физико-химическим 

или электрохимическим воздействием. 

В настоящее время продолжаются исследования в области потенциометрии, 

вольтамперометрии с модифицированными металлическими электродами, электродами на 

основе углерода, твердофазными ионселективными и жидкостными электродами с 

пластифицированными мембранами, полупроводниковыми электродами. 

Так, в работе /2/ показано, что модифицирование платинового электрода растворами 

иод-иодидов приводит к ярко выраженной селективности к компонентам редокс-системы 

иод-иодид по сравнению с компонентами других систем. При этом коэффициент селектив-

116 


ности достигает величины 10 -4 и сопоставим с соответствующими значениями для ионселективных 

электродов. 

Толстопленочные графитовые электроды /3/, предварительно модифицированные макроколичествами 

малорастворимых соединений Hg, предложены для определения ионов ртути 

(II) в природных и сточных водах в интервале концентраций 0,005-100 мкг/л Модифицированные 

толстопленочные углеродсодержащие электроды применены для вольтамперометрического 

анализа различных биосубстратов. 

Химическое модифицирование твердофазных бромидселективных электродов с поликристаллическими 

и стеклокристаллическими мембранами из Ag 2 S-AgBr и Ag 2 S-AgBr-As 2 S 3 

/4/ показало, что обработка их поверхности в растворах окислителей Н 2 О 2 , K 2 Cr 2 O 7 , KBrO 3 , 

Cе(SO 4 ) 2 в течение 100-1000 сек. приводит к снижению предела обнаружения, времени отклика, 

стабилизации электродной функции. 

Ранее в работе /5/ разработаны и изучены полупроводниковые сенсоры на основе арсенида 

галлия (GaAs), модифицированные химическим путем, показана возможность их использования 

в качестве индикаторных электродов в различных вариантах потенциометрического 

титрования. Модифицирование поверхности GaAs-электродов 0,1 М растворами KCl и 

AgNO 3 позволило получить электроды, селективные к ионам Cl - в интервале концентраций 

10 -6 -10 -1 М, с крутизной электродной функции 29±1 мВ/рCl. 

Представляло интерес продолжить изучение новых способов модифицирования поверхности 

полупроводниковых и металлических электродов и применение их в потенциометрическом 

анализе. 

Целью настоящей работы является исследование электроаналитических свойств потенциометрических 

сенсоров на основе полупроводникового арсенида галлия и металлического 

титана до и после электрохимического модифицирования их поверхности. 


Объектами исследования являются полупроводниковые электроды на основе арсенида 

галлия, изготовленные по методике /5/ и металлические электроды из титана, сконструированные 

в научно-исследовательской лаборатории ЗКАТУ в июне 2010 г. Модифицирование 

GaAs-электродов проводили методом электрохимической обработки поверхности в 0,1М 

растворах Na 2 S, CuSO 4 , Рb(NO 3 ) 2 в течение 5 мин., в режиме U = 20-25 В, I = 0,05 А, с использованием 

выпрямителя ВУП - 2М. При этом исследуемый электрод служил анодом, в 

качестве катода использован угольный электрод. Модифицирование Тi-электрода проводили 

в 0,1М растворе Na 2 S в аналогичных условиях. 

Работу выполняли на универсальном иономере Анион-4100 с точностью 0,001 мВ в режиме 

милливольтметра. Индикаторными электродами служили GaAs- и Тi-электроды до и 

после модифицирования, в качестве электрода сравнения - хлоридсеребряный электрод. Поверхность 

электродов перед экспериментом предварительно обновляли механической обработкой 

с использованием тонкой наждачной бумаги, затем тщательно промывали дистиллированной 

водой и высушивали с помощью фильтровальной бумаги. Между измерениями 

электроды хранили в сухом виде. В качестве стандартных электродов взяты классические 

ионселективные электроды: медьселективный электрод (СuСЭ) с мембраной из Ag 2 S-CuS и 

свинецселективный электрод (PbСЭ) с мембраной из Ag 2 S-PbS. 


Для изучения электроаналитических характеристик немодифицированных и модифицированных 

электродов из GaAs и Тi (крутизна электродной функции, интервал линейности 

функции, время отклика, воспроизводимость) было исследовано их поведение в растворах 

ионов меди и свинца на фоне нитрата калия. 

На рис. 1 (кривые 2, 3) представлены зависимости потенциалов электродов из GaAs от 

концентрации ионов меди до и после электрохимического модифицирования в 0,1 М раство-


рах Na 2 S и CuSO 4 в течение 5 мин. В ходе проведенных исследований установлено, что 

наилучшие результаты получены после последовательной обработки поверхности 0,1 М растворами 

Na 2 S и CuSO 4 . При этом получены следующие результаты: если до модифицирования 

крутизна электродной функции составляет 20±2мВ, то после модифицирования она увеличилась 

до 28±2мВ, близкой к CuСЭ (кривая 1). В результате обработки поверхности GaAsэлектрода 

предел обнаружения снизился на порядок с 10 -5 до 10 -6 М. Время установления потенциала 

сократилось почти втрое: с 60-90 до 15-20 сек. После последовательной электрохимической 

обработки поверхности электрода из GaAs 0,1 М растворами Na 2 S и CuSO 4 наблюдается 

смещение градуировочной кривой в положительную область значений потенциалов, 

характерных для медьселективного электрода (кривая 1). Это свидетельствует о протекании 

на поверхности полупроводниковых электродов твердофазных реакций с образованием 

труднорастворимого сульфида меди, вследствие чего они функционируют как CuСЭ. 

Рисунок 1 - Зависимости потенциала СuСЭ (1), GaAs- (2, 3), Тi- электродов (4, 5) в растворах 

нитрата меди: 2, 4 - до модифицирования; 3, 5 - после модифицирования 

После электрохимического модифицирования поверхности Тi-электрода 0,1М раствором 

Na 2 S электроаналитические свойства также улучшились. Если крутизна электродной 

функции для немодифицированного электрода в растворах ионов меди составляла 22±2мВ, 

то после обработки поверхности мембран она увеличилась до 30±2мВ (кривые 4, 5). Линейная 

зависимость потенциала от концентрации ионов меди сохраняется в области 10 -5 -10 -1 М. 

Стационарный потенциал для модифицированного Тi-электрода устанавливается в течение – 

15-20 сек., что в 2 раза меньше по сравнению с немодифицированным электродом. 

Аналогичные результаты получены при исследовании электроаналитических характеристик 

GaAs- и Тi- электродов в растворах нитрата свинца (рис.2) до и после модифицирования 

их поверхности. Как видно из рисунка, электрохимическое модифицирование поверхности 

мембраны приводит к улучшению аналитических характеристик электрода. Так, для 

GaAs-электрода, обработанного 0,1 М растворами Na 2 S и Рb(NO 3 ) 2 в течение 5 мин. (кривые 

2, 3), получена прямолинейная зависимость потенциала от концентрации в диапазоне 10 -6 -10 - 

1 М, при этом крутизна электродной функции увеличилась с 22±2мВ до 47±2мВ, время отклика 

сократилось почти в 3 раза. Для Тi-электрода, обработанного 0,1 М раствором Na 2 S, 

крутизна электродной функции составила 27±2мВ, в то время как для немодифицированного 

электрода она равна 20±2мВ (кривые 4, 5). Линейность функции Е-рС сохраняется в интервале 

10 -1 -10 -5 М, при этом сократилось время установления стационарного потенциала с 30-40 

до 15-20сек.

118 


Рисунок 2 - Зависимости потенциала PbСЭ (1), GaAs- (2, 3), Тi- электродов (4, 5) в растворах 

нитрата свинца: 2, 4 - до модифицирования; 3, 5 - после модифицирования 

В табл. 1 приведены электроаналитические характеристики немодифицированных и 

модифицированных GaAs- и Тi- электродов в растворах нитратов меди и свинца. 

Таблица 1 - Электроаналитические характеристики немодифицированных и модифицированных 

GaAs- и Тi- электродов в растворах нитратов меди и свинца (n=4, P=0,95) 

Определяемый 

ион 

Электрод 

Интервал линейности 

функции 

Е = f (С i ), М 

Крутизна 

электродной 

функции, мВ/рС 

Время отклика, 

сек. 

Cu 2+ 

Рb 2+ GaAs (мод.) 10 -6 -10 -1 28±1мВ 15-20 

Тi (немод.) 10 -5 -10 -1 22±2мВ 30-40 

GaAs (немод.) 10 -5 -10 -1 20±5мВ 60-90 

Тi (мод.) 10 -5 -10 -1 30±2мВ 15-20 

CuCЭ 10 -5 -10 -1 29±2мВ 20-30 

GaAs (мод.) 10 -6 -10 -1 47±1мВ 15-20 

Тi (немод.) 10 -5 -10 -1 18±2мВ 30-40 

GaAs (немод.) 10 -5 -10 -1 22±5мВ 60-90 

Тi (мод.) 10 -5 -10 -1 27±2мВ 15-20 

РbCЭ 10 -5 -10 -1 29±2мВ 20-30 

Обнаруженный отклик исследуемых электродов к ионам меди и свинца нашел подтверждение 

в потенциометрических кривых титрования ионов меди и свинца растворами 

Na 2 S. В качестве примера на рис. 3 представлены кривые титрования 10 -2 М ионов свинца 

растворами сульфида натрия. Как видно из рисунка, во всех случаях проявляется общая закономерность, 

заключающаяся в том, что с модифицированными GaAs- и Тi- электродами 

получены более четкие скачки потенциалов и большей величины (кривые 3, 5), по сравнению 

с немодифицированными электродами (кривые 2, 4).


Рисунок 3 - Кривые титрования ионов свинца 10 -3 М растворами Na 2 S с PbСЭ (1), GaAs- 

(2, 3) и Ti- электродами (4, 5): 2, 4 – до модифицирования; 3, 5 - после модифицирования 

Кривая потенциометрического титрования после модифицирования поверхности 

GaAs-электрода смещена в область функционирования PbСЭ (кривая 1). Кривые потенциометрического 

титрования с Тi-электродами находятся в более положительной области 

по сравнению с PbСЭ и GaAs-электродом, что согласуется с результатами прямой потенциометрии. 

Время установления стационарного потенциала в конечной точке титрования не 

превышает 10 сек. 

Аналогичные результаты получены при потенциометрическом титровании ионов меди 

раствором Na 2 S. В табл. 2 приведены результаты титрования ионов меди раствором Na 2 S с 

модифицированными GaAs- и Тi- электродами. Правильность определения концентрации 

ионов меди оценивали методом «введено-найдено». Из данных таблицы видно, что потенциометрическое 

титрование Сu 2+ в модельных растворах с GaAs- и Тi- электродами характеризуется 

достаточной точностью и хорошей воспроизводимостью. 

Таблица 2 - Результаты потенциометрического титрования ионов меди с 10-2 М раствором 

Na2S с GaAs- и Ti- электродами (n=4, P=0,95) 

Электрод Введено, мг Найдено с ± δ, мг Sr 

2,13 2,11±0,03 0,05 

GaAs 

3,20 3,26±0,06 0,03 

6,40 6,54±0,14 0,04 

1,62 1,59±0,03 0,02 

Ti 

2,53 2,57±0,04 0,01 

2,86 2,88±0,02 0,01 

Таким образом, проведенные исследования показали, что предложенное модифицирование 

поверхности полупроводниковых электродов из GaAs и металлических электродов из 

Тi электрохимическим способом приводит к улучшению электроаналитических характеристик: 

увеличению крутизны электродной функции, расширению рабочего интервала концентраций, 

сокращению времени отклика. При потенциометрическом титровании с модифицированными 

GaAs- и Ti-электродами получены большие по величине скачки потенциалов, что 

позволяет более надежно идентифицировать конечную точку титрования.

120 



1. Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967. – 856 с. 

2. Писаревский А.М., Полозова И.П., Каверин А.В., Львова Т.И. Селективность модифицированных 

иодом редоксометрических электродов и их применение в потенциометрическом 

анализе окислителей (активный хлор, озон, пероксид водорода, молекулярный кислород) 

// Тез. докл. V Всеросс. конф. «Электрохимические методы анализа – 99». – Москва, 

1999. – С.175-176. 

3. Захарчук Н.Ф., Новикова Т.В., Брайнина Х.З. Исследование антиоксидантной 

системы (SH↔SS) организма человека и микроэлементозов (Zn, Cu, Pb, Cd) методом 

инверсионной вольтамперометрии // Материалы Межд. конф. по аналит. химии, 

посвященной 100-летию со дня рождения академика М.Т. Козловского. – Алматы. №3 (31). 

2003. – С.135. 

4. Москвин Л.И., Голиков Д.В., Никоноров В.В. Влияние химического 

модифицирования бромидселективных электродов на их аналитические характеристики // 

Журн. аналит. химии. – 1989. Т.44. №11 - С.2070-2073. 

5. Бурахта В.А. Новые электроды с мембранами на основе полупроводниковых 

соединений А III В V // Журн. аналит. химии. – 2003.Т.58. № 4. - С. 430-435. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОАНАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОДОВ НА 

ОСНОВЕ ЦИРКОНИЯ И МОЛИБДЕНА 

1 Бурахта В.А., 2 Нигметова Б.К., 2 Алмагамбетова М.Ж. 

1 Западно-Казахстанский инженерно-технологический университет 

2 Западно-Казахстанский аграрно-технический университет 


Потенциометрический метод анализа, как один из электрохимических методов анализа, 

обладает множеством преимуществ, связанных с относительной простотой и невысокой стоимостью 

аппаратуры, высокой чувствительностью, экспрессностью определения. Одной из 

важных задач потенциометрического метода является разработка новых электродов и усовершенствование 

уже известных электродов, использование которых позволяет расширить 

их возможности в данном методе. На сегодняшний день не потеряли свою актуальность в 

потенциометрическом методе анализа металлические электроды. Металлические электроды 

можно применять для определения не только собственных ионов, но и для определения анионов, 

образующих с этими ионами малорастворимые или комплексные соединения. 

Преимуществом металлических электродов являются высокая электропроводность, химическая 

стабильность, механическая прочность. 

В настоящей работе исследованы новые электроды из молибдена и электроды на основе 

циркония – диборида циркония (ZrВ 2 ). Особенностью диборида циркония является то, что 

он обладает ярко выраженными металлическими свойствами. 

Изучены основные электроаналитические характеристики электродов в растворах солей 

хлорида калия и серусодержащих соединений: крутизна электродной функции, интервал 

линейности функции, время отклика, воспроводимость. Изучение электродных функций 

исследуемых электродов из ZrВ 2 и Мо в растворах хлорида калия показало, что Cl - -функция 

электрода из диборида циркония линейна в диапазоне концентраций 10 -4 - 10 -1 М, при этом


крутизна электродной функции составляет 27 ± 2 мВ/рСl, в то время как электрод на основе 

молибдена обладает откликом в меньшем концентрационном диапазоне 10 -3 - 10 -1 М, но с 

крутизной электродной функции, практически в двое большей по сравнению с ZrВ 2 - 

электродом (52±2мВ/рСl). Аналогично молибденовому функционирует хлоридселективный 

электрод в интервале концентраций 10 -4 -10 -1 М с крутизной электродной функцией равной 50 

± 2 мВ/рСl. Время отклика для ZrB 2 -электрода составляет 20-30 сек., что практически вдвое 

меньше по сравнению с Мо-электродом. 

Изучение зависимости потенциала исследуемых электродов от концентрации серусодержащих 

соединений показало, что оба электроды чувствительны к сульфид-ионам. Обнаружено, 

что для Мо-электрода в концентрационном диапазоне 10 -4 - 10 -1 М крутизна электродной 

функции равна 86 ± 2 мВ/рС и превышает таковую для SCЭ. В то время как для 

электрода из диборида циркония прямолинейная зависимость наблюдается в интервале концентраций 

10 -6 - 10 -3 М с крутизной электродной функции 33 ± 2мВ. Время отклика исследуемого 

электрода не превышает 30 сек. 

Исследование электроаналитических характеристик Мо-электрода и электрода из ZrВ 2 

в растворах диэтилдитиокарбаматов показало, что оба электроды имееи отклик диэтилдитиокарбаматам, 

при этом получены следующие результаты: в диапазоне концентраций 10 -4 

- 10 -1 М не прослеживается прямолинейная зависимость, причем в интервале концентраций 

10 -4 - 10 -3 М наблюдается резкое изменение потенциала, а в диапазоне концентраций 10 -6 - 10 - 

4 М крутизна электродной функции равна 43 ± 2мВ/рС. Для электрода из диборида циркония 

.наблюдается нелинейная зависимость потенциала электрода в широком диапазоне концентраций 

10 -6 -10 - 2 М, но 10 -4 - 10 -2 М растворе диэтилдитиокарбаматах крутизна электродной 

функции 18 ± 2мВ. Время отклика составляет от 15 до 30 сек., в зависимости от концентрации 

раствора. Наблюдаемые зависимости исследуемых электродов в различных растворах 

хорошо воспроизводимы при повторных определениях. Результаты исследования представлены 

в таблице. 

Таблица - Электроаналитические характеристики электродов из Мо и ZrВ 2 в растворах хлоридов 

и серусодержащих соединений 


ион 




Е = f (С i ), М 


электродной функции, 

мВ/рС 

Время 

отклика, 

сек. 

Cl - ZrB 2 10 -4 - 10 -1 27 ± 2мВ 20-30 

Мо 10 -3 - 10 -1 52 ± 2мВ 30-60 

Ag 2 S-AgСl 10 -4 - 10 -1 50 ± 2мВ 15-20 

S 2- Мо 10 -4 - 10 -1 86± 2мВ 30 

ZrB 2 10 -6 - 10 -3 33± 2мВ 15-20 

Ag 2 S 10 -5 - 10 -2 55± 2мВ 15-20 

(С 2 Н 5 ) 2 NCSS - Мо 10 -6 - 10 -4 43± 2мВ 15-30 

ZrB 2 10 -4 - 10 -2 18± 2мВ 15-30 

Ag 2 S 10 -6 - 10 -2 81± 2мВ 15-20 

Таким образом, в результате полученных экспериментальных данных установлено, что 

исследуемые электроды из молибдена и диборида циркония имеют отклик к хлорид ионам и 

серусодержащим реагентам: Cl - , S 2- , (С 2 Н 5 ) 2 NCSS - , . благодаря которому электроды предложены 

и используются в качестве индикаторных в вариантах прямой потенциометрии и потенциометрического 

титрования.

122 


СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕРАЗДЕЛЕННЫХ СМЕСЕЙ 

ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ХЕМОМЕТРИЧЕСКИХ 

АЛГОРИТМОВ: ПРОБЛЕМА НЕАДДИТИВНОСТИ 

Вершинин В.И., Власова И.В. 

Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, химический факультет 

Россия, г. Омск, vyvershinin@yandex.ru 

Смеси органических соединений (нефтепродукты, лекарственные препараты, продукты 

лабораторного органического синтеза и др.) нередко анализируют спектрофотометрическим 

методом без разделения компонентов. Можно выделить 4 типовые задачи: а) определение 

одного компонента, б) раздельное определение ряда компонентов, в) определение суммарного 

содержания группы компонентов, г) раздельное определение нескольких разных групп. 

Все эти задачи можно успешно решать даже при полном наложении спектров компонентов, 

используя хемометрические алгоритмы обработки данных [1]. Главная опасность - неаддитивность 

светопоглощения, обычно связанная с непосредственным взаимодействием компонентов 

(протолиз, образование ассоциатов и др.), либо с конкуренцией параллельно протекающих 

фотометрических реакций. Небольшие, но статистически значимые отклонения от 

аддитивности (ОА) встречаются довольно часто [2]. При решении задач б, в и г они приводят 

к систематическим погрешностям анализа, быстро возрастающим по мере увеличения ОА 

[3]. В докладе будут рассмотрены: способы выявления и прогнозирования ОА; связь величины 

ОА с составом смеси, длиной волны и другими факторами; влияние ОА на результаты 

анализа при использовании разных хемометрических алгоритмов, способы снижения этого 

влияния. Основой доклада являются результаты исследований, проведенных в последние годы 

в ОмГУ [1-6]. Объекты - модельные смеси (до 6-компонентных включительно при соотношении 

С max /C min ≤ 20), многокомпонентные лекарственные препараты, поливитамины, 

продукты лабораторного органического синтеза, смеси биоантиоксидантов, различные бензины 

и т.п. Светопоглощение измеряли в УФ-, видимой и ИК-областях спектра. Полученные 

данные обрабатывали с помощью коммерческих или оригинальных компьютерных программ, 

использующих различные хемометрические алгоритмы. 

Наши исследования показали, что для спектрофотометрического анализа неразделенных 

смесей наиболее пригоден алгоритм проекции на латентные структуры (PLS). Этот алгоритм 

мало чувствителен даже к большим ОА и может быть использован при решении 

задач любого типа, обеспечивая высокую точность результатов. При достаточно большом 

объеме обучающей выборки погрешности одновременного определения компонентов в лекарственных 

препаратах, нефтепродуктах и других реальных объектах с применением PLS 

не превышают 3% отн. Алгоритм множественной линейной регрессии (МЛР) применим для 

анализа неаддитивных смесей в варианте непрямой градуировки (построение модели по смесям 

известного состава). Вариант прямой градуировки дает в этих случаях неприемлемые результаты. 

Метод Фирордта применим только в тех случаях, когда величина отклонения от 

аддитивности (в %) не превышает предел, который можно вычислить теоретическим путем 

[4]. 

Серьезной проблемой при использовании хемометрических алгоритмов в спектрофотометрическом 

анализе неразделенных смесей является обоснованный выбор оптимального 

способа формирования обучающей выборки – такого, который бы обеспечил необходимую 

точность результатов анализа при минимальном объеме выборки. В докладе обсуждается вопрос 

о необходимом и достаточном объеме обучающей выборки при анализе смесей с известным 

номинальным составом (например, лекарственных препаратов или бензинов) [5,6].


Перспективное направление будущих исследований - измерение ОА при варьировании 

состава модельных смесей и формирование соответствующих статистических моделей. 

Модели позволяют оптимизировать условия спектрофотометрического определения компонентов. 

Статистические модели могут также стать важным способом изучения супрамолекулярных 

взаимодействий в растворах. 


1. Власова И.В., Вершинин В.И., Шелпакова А.С. Хемометрические алгоритмы 

в спектрофотометрическом анализе неразделенных смесей органических веществ // Вестник 

ОмГУ. - 2010. - № 2 - С.14 -28. 

2. Власова И.В., Вершинин В.И., Цюпко Т.Г. Методология спектрофотоме-трического 

анализа смесей органических соединений. Проблема неаддитивности светопоглощения // 

Журн. аналит. химии. - 2010. - Т.65, № 12. 

3. Власова И.В., Вершинин В.И. Возможность определения компонентов бинарных 

смесей методом Фирордта с погрешностями, не превышающими заданный предел // Журн. 

аналит. химии. - 2009. -Т.64, № 6 -С.571-576. 

4. Вершинин В.И., Харькова М.А., Власова И.В. Планирование эксперимента как способ 

изучения отклонений от аддитивности светопоглощения.// Вестник ОмГУ. - 2010 - № 2 - 

С.91-98. 

5. Власова И.В., Шелпакова А.С., Вершинин В.И. Спектрофотометрический анализ 

смесей органических веществ с применением метода PLS // Заводск. лаборатория – 2010, № 

11 (в печати). 

6. Вершинин В.И, Коптева Е.В., Троицкий В.В. Определение суммарных содержаний 

парафинов, нафтенов и аренов по светопоглощению бензинов в ближней ИК-области // Заводск. 

лаборатория. – 2005 - Т.71, № 11. - C.10-15. 

О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ БОРНОЙ КИСЛОТЫ С ПОЛИОЛАМИ 

Дедков Ю.М, Казакова Т.А. 

Московский государственный областной университет 

Москва, ул. Радио д.10а; 3021936@yandex.ru 

В работе рассмотрено взаимодействие борной кислоты с полиолами потенциометрическим методом и 

влияние его на развитие реакции бора с органическими соединениями. 

Традиционные спектрофотометрические методы определения бора основаны на изменении 

окраски раствора при комплексообразовании ортоборной кислоты с органическими 

красителями или же на реакциях образования ионных ассоциатов ионов BF 4 - с основными 

красителями или комплексными катионами. Последние методы, по сути, являются экстракционно-фотометрическими 

и менее удобны [1]. Однако окраска комплексов при взаимодействии 

с органическими реагентами Н 3 ВО 3 развивается медленно что снижает экспрессность 

метода. Например для образования комплекса бора с азометином АШ требуется 18 часов. 

Целью настоящей работы была поиск удобных путей лабилизации борной кислоты в 

реакциях еѐ с органическими реагентами. В качестве способа лабилизации в фотометрических 

реакциях мы исследовали взаимодействие еѐ с полиолами.

124 


Способность борной кислоты образовывать с кислородсодержащими лигандами комплексные 

соединения известна давно. Установлено, что в этом случае образуется комплексная 

кислота, отличающаяся значительным увеличением константы кислотности, при введении 

Н 3 ВО 3 в раствор маннита или других полиолов наблюдается значительное увеличение 

электропроводности раствора. Это увеличение электропроводности по сравнению с электропроводностью 

0,5М раствора борной кислоты называется инкрементом электропроводности. 

В присутствии полиолов резко возрастает кислотность Н 3 ВО 3 (от рК а 9-10 самой Н 3 ВО 3 

до рК а 6-7 борополиольного комплекса), настолько, что в присутствии маннита, глицерина, 

сорбита и др. становится возможным прямое алкалиметрическое еѐ титрование. Величина 

изменения pК а зависит от природы полиола. Наиболее заметно повышают кислотность 

Н 3 ВО 3 d-маннит, d-сорбит, эритритан. Сравнивая строение этих сое-динений с их действием, 

можно вывести некоторые закономерности. 

Введение 1,3-диолов не ведет к повышению электропроводности раствора Н 3 ВО 3 . Однако 

если имеется ещѐ какая-либо другая группа в 2-положении 1,3-диола, наблюдается значительный 

инкремент электропро-водности. Из самих 1,3-диолов значительный инкремент 

электропровод-ности имеет только пентаэритрит. Инкремент электропроводности обнаруживают 

все многоатомные спирты. Величина его зависит от пространст-венного расположения 

гидроксигрупп. Это особенно ярко проявляется в случае циклических диолов. Ни цис-, 

ни транс-циклогександиол не по-вышают электропроводность борной кислоты, наоборот, и 

цис- и транс-циклопентандиол-1,2 показывают значительный инкремент электропроводности. 

Присутствие в спирте только двух гликолиевых гидроксигрупп недостаточно для того, 

чтобы оказать заметное влияние на кислотность раствора Н 3 ВО 3 . Наличие ненасыщенных 

альдо- или кетогрупп рядом с гидроксильной, значительно усиливает влияние спирта на кислотность 

Н 3 ВО 3 [2]. 

Увеличение электропроводности раствора Н 3 ВО 3 под действием полиолов можно объяснить 

только образованием в смеси борополиолов или боратов анионных комплексов [2]. 

Бѐзекен [5] на основании детального исследования электропровод-ности в системах 

Н 3 ВО 3 – полиолы предположил, что сильнокислые комплексные соединения, образующиеся 

в растворах этих систем, содержат четыреждыкоординированный атом бора и тем самым реализует 

тетраэдрическое строение комплекса, угол между двумя связями В – О должен быть 

близким к 109º30´. 

B 

109 0 30 / 

[B(OH) 4 ] __ 

В растворе борной кислоты имеет место равновесие между трижды- и четыреждыкоординированными 

атомами бора, которое в разбавленных растворах сдвинуто влево: 

H 3 BO 3 H 2 O H + 

+ + [B(OH) 4 ] __ 

Например, в спирановых гликолиевых комплексах атом бора четыреждыкоординирован 

- калиевая соль дипирокатехинборной кислоты:


K 

O 

O 

B 

O 

O 

Такого рода комплексные соединения могут образовываться только при условии, что 

две рядом стоящие гидроксигруппы расположены благоприятно, т.е. находятся друг от друга 

на расстоянии, позволяющем четырѐм ковалентным связям атома бора с наименьшим 

напряжением образовывать между собой углы 109º [6]. Расчѐты показывают, что это растояние 

должно быть не менее 0,242 нм. Наличие угла 109º в группировке В(ОН)4- и еѐ тетраэдрическая 

структура подтверждены рентгенографическими исследованиями структуры 

Н3ВО3 [7]. 

Это позволило объяснить, почему гликоли не увеличивают электропроводность раствора 

Н 3 ВО 3 . Ввиду взаимного отталкивания две гидроксигруппы находятся под углом 180º по 

отношению друг к другу, что не позволяет образоваться комплексу с четыреждыкоординированным 

атомом бора. То же самое имеет место и в циклополиолах, где соседние гидроксигруппы 

находятся в транс-положении. Наличие третьей, стоящей рядом гидроксигруппы 

(например, в молекуле глицерина) мешает расталкиванию соседних гидроксильных групп до 

180º и тем самым создаѐт более благоприятные условия для образования комплексного соединения 

с тетракоординированным атомом бора. В цис-α-циклопентандиоле и его производных 

расположение гидроксигрупп благоприятно для образования боратных комплексов, 

поскольку гидроксигруппы расположены по одну сторону плоскости углеродного кольца [2]. 

В растворах смесей полиолов и борной кислоты или боратов имеют место следующие 

равновесия: 

- 

HO C 

B(OH) - 4 

+ 

H 2 O + 

HO C 

C 

C 

O 

O 

B 

OH 

OH 

(B - ) (D) 

Монодиолбораты типа BD - 

- 

C 

C 

O 

O 

B 

OH 

OH 

HO C 

+ H 2 O + 

HO C 

C 

C 

O 

O 

B 

O 

O 

C 

C 

Монодиолбораты типа BD - Бисдиолбораты типа BD 2 

- 

- 

C 

C 

O 

O 

B 

OH 

OH 

C O 

+ H + B OH + H 2 O 

C O 

Монодиолбораты типа BD - 

Соединения типа эфиров А

126 


В кислой среде равновесие между трижды- и четыреждыкоординированными атомами 

бора в растворе борной кислоты смещено влево. Поэтому комплексообразование наблюдается 

только в небольшой степени и в концентрированных растворах. Однако даже небольшое 

количество образовавшихся сильнокислых комплексных ионов обусловливает повышение 

электропроводности и кислотности растворов. 

При алкалиметрическом титровании равновесие реакции сдвигается вправо практически 

полностью. Это ведѐт к увеличению содержания соединений типа (BD - ) и (BD 2 - ) и 

уменьшению - соединения типа А [1]. 

Учитывая сказанное выше, можно предположить, что активация борной кислоты в фотакциях 

может быть связано именно со стереохимической еѐ формой. Поэтому нами с целью 

ускорения реакций борной кислоты с реагентами была изучена перспективность лабилизации 

переведением еѐ в борполиольные комплексы, то есть использование борполиольных 

соединений как аналитических форм бора. 

Прежде всего, были рассмотрены особенности их образования. Добавление полиолов в 

раствор борной кислоты приводит к изменению стереохимии бора и резкому возрастанию 

кислотности полученного соединения, что может привести к активации бора. 

Считается, что при этом образуются циклические эфиры с вытеснением 2-х протонов и 

кислотный характер комплексной кислоты объясняется оставшейся ОН – группой борной 

кислоты [1,2]. В этом случае кислотные свойства не должны существенно зависеть от строения 

полиола. Однако прямых доказательств механизма этой реакции мы в литературе не 

нашли. 

Мы изучили взаимодействие Н 3 ВО 3 с этиленгликолем (I), глицерином (II), пентаэритритом 

(III), сорбитом (IV), 1,2-гександиолом (V) и 1,2-пропандиолом (VI). Нас интересовали 

кислотные свойства образующихся борополиолатов, отношение компонентов в комплексных 

соединениях, число замещаемых в ходе реакций в молекуле полиола протонов. Выяснение 

этих параметров важно для понимания структуры комплексов. 

Уточнению этих аспектов и была посвящена настоящая работа. 


Реагенты и методики приготовления растворов 

Все используемые растворы готовили из реагентов квалификации х.ч. и ос.ч. с использованием 

бидистиллята. Борную кислоту марки ч.д.а. дополнительно перекристализовывали 

из дистиллированной воды. Основной раствор борной кислоты с концентрацией 1 г/л готовили 

по точной навеске реаактивы. 0,02 М раствор щелочи получали разбавлением насыщенного 

раствора NaOH, не содержащего растворѐнных карбонатов, с последующим фильтрованием 

через вакуумный фильтр, концентрации определяли алкалиметрическим титрованием. 

Потенциометрическое титрование проводили по методике [4]. В емкость с исследуемым 

раствором (20 см 3 0,05М борной кислоты, насыщенной полиолом) опускали стеклянный 

и хлорсеребряный электроды, значение рН фиксировали с помощью иономера 4111 и титровали 

0,02М раствором гидроксида натрия. 


Потенциометрическое титрование 

Для нахождения точки эквивалентности строили кривые титрования в координатах 

ΔрН/ΔV – V (рис.1).


Рисунок1 - Кислотно-основное титрование комплекса бора с сорбитом 

По данным измерений потенциометрического титрования величины констант кислотности 

рассчитывали, используя следующие формулы: 

АН n ↔ Аn - +n H + 

К ион =[ Аn - ][ H + ] n /[ АН n ] 

pK ион = n pH - lg[ Аn - ] /[ АН n ] 

Отношение lg[Аn - ]/[АН n ] можно рассчитать для участка подъема S-образной кривой 

потенциометрического титрования комплексов в Н + -форме. Из графической зависимости 

«lg[Аn - ]/[АН n ] – рН среды» определяются величины число отщепляющихся протонов – n и 

рК α . Найдено, что в случае I - VI образуютсяа с сорбитом (1) комплексные кислоты, величины 

pK а которых 8,4; 6,74; 7,2; 5,2; 8,84; 8,6 равны, соответственно, то есть существенно различаются 

(рис. 2). Полученные данные показаны в таблице 1. 

Рисунок 2 - Графическое определение константы депротонизации комплекса бора 

с сорбитом (1) и 1,2-гександиолом (2) 

Таблица 1 - Характеристики комплексных соединений борополиолатов 

Полиол 

рК ион (потенциометрия) 

n * 

Графическая Расчетная 

Этиленгликоль 8,4 8,5±0,3 1 

1,2-Пропандиол 8,35 8,4±0,6 1 

1,3-Пропандиол 9,17 9,2±0,1 -

128 


Глицерин 6,7 6,6±0,2 1 

Пентаэритрит 7,2 7,2±0,4 1 

1,2-Гександиол 9,03 9,1±0,1 1 

Сорбит 5,2 5,1±0,3 1 

Так как кислотность комплексной кислоты зависит от строения полиолов, что показывают 

полученные нами данные, можно сделать вывод о диссоциации оставшейся ОН-группы 

полиола, а не борной кислоты. 

Метод дифференциального кислотно-основного титрования и расчѐт констант депротонизации 

показали, что во всех случаях в ходе реакции отщепляется один протон. 


1. Шварц Е.М. Комплексные соединения бора с полиоксосоединениями. – Лат.ССР, 

Акад. Наук, 1967. 

2. Шварц Е.М. Взаимодействие борной кислоты со спиртами и оксикислотами. Рига: 

Зинантне. 1990. 414 с. 

3. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А. Органическая химия. – 

М.: Дрофа, 2004. 

4. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2: Физико-химические методы анализа: 

учеб. Для студ. Вузов, обучающихся по химико-технол. спец. – М.: Дрофа, 2007. – 383. 

5. J. Baeseken. Advacesin Carbohydrate Chem // 4, 1949, 189. 

6. J. Baeseken. Bull soc. chim. France // Т. 53. 1933, 1332. 

7. J. Baeseken. Ber // 46, 1913, 2612. 

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА 

«ТАУНИТ» И АКТИВНОГО УГЛЯ КАК СОРБЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ 

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 

1 Дедков Ю.М., 1,2 Петренко Д.Б. 

1 Московский государственный областной университет 

Россия, г. Москва; e-mail: j13021936@gmail.com 

2 Институт геологии рудных месторождений, петрографии, 

минералогии и геохимии РАН, Россия, г. Москва 

Исследования последних лет показали перспективность применения производимого 

ООО «НаноТехЦентр» (г. Тамбов) углеродного наноматериала (УНМ) «Таунит», имеющего 

структуру спутанных пучков многостенных углеродных нанотрубок, в водородной энергетике, 

катализе, создании композитных материалов и целом ряде других высоких технологий. 

Значительно меньше раскрыты возможности его применения в качестве сорбента для концентрирования 

ионов металлов из водных растворов в аналитических целях. Целью настоящего 

исследования явилось сопоставление физико-химических свойств и сорбционных характеристик 

УНМ «Таунит» и активных углей (на примере угля «Charcoal») по отношению к 

ионам редкоземельных металлов (РЗЭ) – La 3+ , Eu 3+ , Lu 3+ . 

Известно, что формы нахождения РЗЭ в водном растворе, заряд и степень диссоциации 

функциональных групп сорбентов в существенной мере зависят от pH. В этой связи изучено 

влияние pH раствора на степень извлечения ионов РЗЭ. Показано, что вид зависимостей для 

сопоставленных сорбентов примерно одинаков для одних и тех же элементов. Степень извлечения 

ионов РЗЭ в области рН 4-10 составляет 90-96,5%.


Установлена корреляция между значениями рН 50%-ной сорбции (рН 50 ) и рК а акваиона 

сорбируемого элемента, уравнения зависимостей имеют вид pH 50 = 5,89 – 0,48 pK a и pH 50 = 

5,54 – 0,44pK a для угля «Charcoal» и УНМ «Таунит» соответственно. Из характера зависимостей 

следует, что с уменьшением склонности аква-иона к гидролизу значение рН 50 смещается 

в кислую область, что свидетельствует о том, что предпочтительной формой металла для 

сорбции являются негидролизованные аква-ионы. Методом масс-титрования [1] нами определены 

значения рН нулевого заряда сорбентов (pH PZC ) – значения рН выше которых поверхность 

углеродных частиц приобретает отрицательный заряд. Для УНМ «Таунит» получено 

значение pH PZC 3,4 ± 0,3, для угля «Charcol» – 11,1 ± 0,3. Из литературных данных известно, 

что вблизи значений pH PZC УНМ «Таунит» ионы РЗЭ существуют в растворе в форме 

многозарядных катионных комплексных ионов, что обуславливает возможность их взаимодействия 

с отрицательно заряженной поверхностью сорбента. Методом Боэма [2] определено 

содержание функциональных групп на поверхности сорбента (табл. 1.) 

Таблица 1 - Содержание функциональных групп в образце УНМ «Таунит» 

Функциональная 

группа 

Содержание 

мМоль/г 

Σ ФГ 

Фенильные 

группы 

Карбоксигруппы 

Лактоновые 

группы 

0,51±0,07 0,242±0,07 0,268±0,008

130 


СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОБОПОДГОТОВКИ 

ОТРАБОТАННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 

Дьячкова А.В., Кириллов А.Д., Карпов Ю.А. 

ОАО «Государственный научно-исследовательский и проектный институт 

редкометаллической промышленности «Гиредмет» 

Россия, г.Москва, anna_d@giredmet.ru 

Отработанные автомобильные катализаторы (АК), содержащие платину, палладий и 

родий, являются важным видом вторичного сырья. Указанные металлы являются весьма дорогостоящими, 

поэтому совершенствование методик определения металлов платиновой 

группы (МПГ) в отработанных катализаторах является актуальной задачей. 

Содержание МПГ в АК значительно ниже, чем в катализаторах, применяющихся в химической 

и нефтехимической промышленности, и составляет от n · 10 -1 до n · 10 -3 %. Еще 

одной особенностью АК являются нестереотипные соотношения определяемых и матричных 

компонентов. Таким образом, при определении МПГ в отработанных АК следует учитывать, 

что АК являются сложным многокомпонентным объектом анализа и требуют тщательного 

подбора условий химической пробоподготовки (ХПП), а также изучения влияний матричных 

компонентов на результаты анализа. 

Целью настоящего исследования являлась разработка усовершенствованных методик 

определения платины, палладия и родия в отработанных АК, сочетающих ХПП в открытых и 

закрытых системах с последующим определением указанных элементов методом атомноэмиссионной 

спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП). 

Проведены систематические исследования разложения проб отработанных АК в открытых 

системах, включающие четыре различных способа кислотного разложения проб и два 

способа ХПП, сочетающие сплавление проб с пиросульфатом калия с последующим растворением 

полученного плава в смесях минеральных кислот. Для тех случаев, когда кислотное 

разложение в открытых системах не позволяет достичь полного перевода определяемых металлов 

в раствор, предложено проводить ХПП в закрытых системах при повышенных температуре 

и давлении с применением аналитических автоклавов с резистивным и микроволновым 

нагревом. При использовании автоклавов процесс разложения проб осуществляется в 

более жестких условиях, что позволяет повысить эффективность вскрытия пробы, ускорить 

переведение трудновскрываемых проб в раствор, а также сократить количество используемых 

реагентов. 

Исследованы различные варианты кислотного разложения проб отработанных АК в закрытых 

системах. Подготовку проб отработанных АК проводили с использованием аналитических 

автоклавов АТ-3С и системы автоклавной пробоподготовки с резистивным нагревом 

МКП-05. Также проведены опыты по кислотному разложению проб отработанных АК с использованием 

микроволновой системы MARS-5. Применение микроволновой системы позволяет 

сократить длительность процесса пробоподготовки за счет более быстрого нагрева 

пробы до заданной температуры. Полнота перевода МПГ в раствор проверена путем анализа 

остатка после кислотного растворения и сопоставления с результатами анализа, полученными 

при полном разложении пробы. Изучена зависимость степени перевода компонентов 

пробы в раствор от температуры, длительности разложения и соотношения реагентов. 

Определение платины, палладия и родия проводили на плазменном спектральном анализаторе 

JY-38P фирмы Jobin Yvon (Франция). Для определения платины выбрана аналитическая 

линия 265,94 нм, для определения палладия – 363,47 нм, для определения родия – 

343,50 нм. Градуировка выполнялась по растворам определяемых элементов, соответствующим 

кислотности анализируемых растворов.


Изучено влияние кислот, используемых при разложении проб АК, на аналитические 

сигналы платины, палладия и родия. 

На основании проведенных исследований разработана методика анализа проб отработанных 

АК, сочетающая разложение проб в открытой системе последовательно в серной 

кислоте и смеси концентрированных хлористоводородной и азотной кислот в соотношениях 

1 : 7,5 : 2,5 с последующим определением платины, палладия и родия методом АЭС-ИСП. 

Разработана методика анализа отработанных АК, включающая кислотное разложение проб в 

аналитических автоклавах и последующее определение МПГ методом АЭС-ИСП. 

Работа выполнена при поддержке Гранта Президента Российской Федерации для поддержки 

ведущих научных школ НШ-4119. 2010.3 и Федерального агентства по науке и инновациям 

(ГК № 02.552.11.7067; ГК № 02.740.11.0401). 

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ НИТРИТ-ИОНОВ В 

ПОЧВАХ ИОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 

Калугина С.М., Мажренова З.Т. 

Центр физико-химических методов исследования и анализа 

Казахский национальный университет имени аль-Фараби 

Казахстан, г.Алматы, kalugina_sm@ mail.ru 

Разработана методика выполнения измерений (МВИ) содержания нитрит-ионов в почвах ионометрическим 

методом. Рассчитаны погрешность, прецизионность и неопределенность МВИ. 

Потребность разработки методики определения нитрит-ионов в почве связана с необходимостью 

анализа почв районов падения отделяющихся частей ракет-носителей «Протон», 

загрязненных компонентом ракетного топлива - тетраоксидом азота, продуктом распада которого 

является нитрит-ион [1]. 

Перенасыщенная нитратами и нитритами почва является источником загрязнения 

подземных и поверхностных вод. Кроме того, повышенное содержание нитритов и нитратов 

в сельскохозяйственной продукции в присутствии аминов приводит к образованию в 

продуктах сельскохозяйственного производства более токсичных нитрозоаминов. 

Нитрит-ион особенно токсичен, потому что он окисляет гемоглобин и нарушает процесс 

переноса кислорода в организме. При длительном поступлении нитритов в организм человека 

(пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к 

увеличению щитовидной железы. 

Установлено, что нитриты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном 

тракте у человека. 

Нитриты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается 

кровяное давление [2]. 

В настоящее время существует ряд физико-химических методов определения концентрации 

нитрит-ионов в почве, таких как ВЭЖХ [3] и фотоколориметрия [4], но они могут 

быть проведены, в основном, только в лабораторных условиях. 

Между тем, цели государственного экологического контроля требуют экспрессных методов 

определения нитрит-ионов. Предлагаемый ионометрический метод является удобным, 

простым и экспрессным современным методом. Продолжительность анализа определяется 

временем подготовки пробы, поскольку на само измерение приходится не более 1-2 мин.

132 


От других методик физико-химического анализа ионометрия отличается, прежде всего, 

простотой методики и дешевизной измерительных приборов. Современные портативные 

иономеры позволяют проводить анализ не только в лаборатории, но и в полевых условиях. 

Предлагаемый метод измерения основан на извлечении NO 2 

из почвы водой и определении 

методом прямой потенциометрии NO 2 

непосредственно в экстракте без специальной 

дополнительной пробоподготовки с помощью ионо-селективного электрода. 

Используемый ионоселективный электрод марки «ЭЛИТ-071» является первичным 

преобразователем активности ионов NO - 2 в электродвижущую силу и предназначен для измерения 

активности (концентрации) нитрит-ионов в водных средах, в том числе в вытяжках 

почв, в природных, минеральных и сточных водах и т.д. 

Линейный диапазон определения активности нитрит-ионов ионо-селективным электродом 

лежит в пределах 5,0-2,5 рNO - 2 . Крутизна градуировочной характеристики электрода в 

линейной части кривой при температуре раствора (205) о С составляет (544) мВ/рNO - 2 . Отклонение 

градуировочной характеристики от линейности - 6 мВ. Диапазон рабочих температур 

анализируемого раствора от 5 до 45 о С. Допустимый диапазон рН анализируемого 

раствора: 3,4-3,8 ед.рН [5]. 

Из данных [4] известно, что при определении нитрит-ионов в почве фотоколориметрическим 

методом для перевода нитрит-иона в раствор применяется водная вытяжка при соотношении 

почва : вода = 1 : 5 и перемешивании. Этот способ был взят за основу при выборе 

пробоподготовки для ионометрического метода. В нашем случае оказалось достаточно соотношения 

почва : вода = 1 : 3. Навеску пробы 50 г растворяли в 150 мл воды. Затем перемешивали 

в течение трех минут. При помощи буферного раствора для регулирования общей 

ионной силы и рН (БРОИС) на основе уксуснокислого натрия и уксусной кислоты устанавливали 

рН 3,4-3,8 и измеряли ЭДС. 

Калибровку электрода проводили по стандартным растворам NO 2 

на основе МСО нитрит-иона 

в единицах концентрации рNO ( 

 

2 

рNO =- lgC NO ). 

2 

2 

При измерении электродную пару погружали в стандартные растворы NO , начиная с 

2 

меньшей концентрации, и считывали показания прибора не ранее, чем через 1 мин после 

прекращения заметного дрейфа показаний прибора. 

Результаты калибровки представляли в виде графика зависимости потенциала (Е, мВ) 

от отрицательного десятичного логарифма концентрации NO ( 2 рNO ) в стандартных растворах 

(рисунок). 

Е, мВ 

360 

 

2 

320 

280 

240 

200 

2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 

Рисунок – Зависимость потенциала NO 2 

-селективного электрода от отрицательного десятичного 

логарифма концентрации NO 2 

в стандартных растворах 

Как видно из данного графика электродная функция составляет 55 мВ. Коэффициент 

корреляции R = 0,999. 

рNO 2 

-


По градуировочному графику определяли значения рС анализируемых суспензий и 

NO 2 

рС в молярную массу нитрит-ионов ( С ). 3 

проводили пересчет 

NO 2 

моль / дм 

Правильность методики проверяли с использованием метода добавок. Количество 

(мг/кг) нитрит-ионов найденное до и после введения добавки приведено в таблице 1. 

Таблица 1 – Количество NO 2 - почве, найденное методом добавок 

Масса NO 2 

- 

в образце почвы, мг/кг 

Введено 

NO - 2 , 

мг/кг 

Масса NO 2 - , мг/кг, 

найдено 

1,44 2,7 2,6 96,3 

12,4 12,8 12,5 97,7 

136,4 69,0 68,0 98,5 

Оценку прецизионности (повторяемости и воспроизводимости), правильности и точности 

методики для всего диапазона определяемых концентраций NO 2 

проводили в соответствии 

с РМГ 61-2003 [6]. 

Повторяемость и воспроизводимость оценивали путем статистической обработки результатов 

анализа проб почвы с различным содержанием NO 2 

. С этой целью диапазон 

исследуемых концентраций от 1 до 400 мг/кг был поделен на три поддиапазона от 1 до 10; 

от 10 до 100 и от 100 до 400 мг/кг. 

Оценивание неопределенности измерений проводили согласно РМГ 43-2001 [7], в соответствии 

с требованиями СТ РК ИСО/МЭК 17025-2007 [8]. 

Погрешность и неопределенность методики анализа при различной массовой доли NO 2 

в почвах для всего диапазона МВИ представлены в таблице 2. Значения нормативов оперативного 

контроля характеристик повторяемости, воспроизводимости и точности, рассчитанные 

согласно [9], представлены в таблице 3. 

Таблица 2 - Погрешность и неопределенность методики анализа NO 2 

диапазона МВИ 

№ 

п/п 

Диапазон массовой 

концентрации NO 2 , 

мг/кг 

Погрешность 

абсолютная 

, мг/ 

кг 

относительная 

, 

% 

Неопределенность 

суммарная 

стандартная u с , 

% 

% 

в почвах для всего 

расширенная, U 

мг/кг % 

1 от 1,0 до 10,0 вкл. 0,21 15 5,6 0,16 11,2 

2 св. 10,0 « 100,0 « 0,98 8 5,4 1,3 10,8 

3 « 100,0 « 400,0 « 9,2 7 5,3 14,5 10,6 

Таблица 3 - Значение нормативов оперативного контроля характеристик повторяемости, 

воспроизводимости и точности 

Диапазон массовой концентрации 

Нормативы оперативного контроля, (Р=0,95) 

NO 2 , мг/кг повторяемости воспроизводимости, 

d, (n=2), % 

D, (m=2), % 

от 1,0 до 10,0 вкл. 8 18 0,42 

св. 10,0 « 100,0 « 7 9 0,93 

« 100,0 « 400,0 « 6 8 7,1 

точности, К Д

134 


Разработанная методика определения NO 2 

в почве ионометрическим методом может 

быть использована для анализа проб почв, зараженных компонентом ракетного топлива – 

тетраоксидом азота в районах падения первых ступеней отделяющихся ракет-носителей 

«Протон», как в лабораторных, так и непосредственно в полевых условиях. 


1. Справочник по токсикологии и гигиеническим нормативам. (ПДК) потенциальноопасных 

химических веществ. М.: Издательство АТ.- 1999. -С.71-71. 

2. Нитраты и нитриты и N-нитрозосоединения. Женева; Всемирная организация здравоохранения. 

Совместное издание программы ООН по окружающей среде к Всемирной организации 

здравоохранения, 1981. 

3. ПНД Ф 16.1.8-98. МВИ массовых концентраций ионов NO 2 - , NO 3 - , Cl - , F - , SO 4 2- , PO 4 

3- 

в пробах почв (в водорастворимой форме) методом ионной хроматографии. 

4. Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических 

соединений. –Л.: Химия, 1965. –С.545. 

5. ТУ 4215-001-47382718-2003. Электрод нитритный ионоселективный марки типа 

«ЭЛИТ-071». 

6. РМГ 61-2003. Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели 

точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. 

Методы оценки. 

7. РМГ 43-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Применение 

«Руководства по выражению неопределенности измерений». 

8. ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. 

«Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». 

9. МИ 2335 – 2003. Государственная система обеспечения единства измерений. Внутренний 

контроль качества результатов количественного химического анализа. 

УДК 669.436 

МОЛИБДЕН ТОТЫҚТАРЫ МЕН ПІСІРІНДІЛЕРДІ НЕГІЗГІ КОМПОНЕНТТЕРДІ 

СУЛЫ ЕРІТІНДІЛЕРМЕН ШАЙМАЛАУ ПРОЦЕССІНІҢ КИНЕТИКАСЫН ЗЕРТТЕУ 

Касымжанов К.К., Шоинбаев А.Т., Пирматов А.Э., Зықай М.Х. 

«Жер туралы ғылымдар, металлургия кен байыту орталығы» 

Алматы қаласы, Қазақстан Республикасы 

Қарастырылып отырған жұмыста молибден тотықтары мен пісірінділерді негізгі компоненттерді 

сулы ерітінділермен шаймалау процессінің кинетикасы зерттелген. Молибден иондарынын айналу механизмін 

толығымен анықтауға ерітіндіден бізге қажетті қосылыстардың соның ішінде бірінші кезекте молибден 

қышқылын және құрамында калий, натрий иондары гидроксидтерді алу мақсатындағы полимеризация мен 

бөлу процесстерін бөлуге бағытталған. 

Әлемдік сапа стандартына сай келетін ӛнімді алуға мҥмкіндік беретін молибденитті 

концентраттарды ӛңдеуге арналған кешенді экологиялық таза технологияны қҧрастыру 

жҧмыстары қазіргі уақытта актуалды болып саналады. Бҧл технологияға молибденитті 

концентратты натрий карбонатымен пісіру процесі, алынған пісіріндіні шаймалау, 

молибденнің ҥш тотығын гидролитикалық шӛктіру, молибденнің ҥш тотығын натрийден

Молибденді бөліп алу дәрежесі, % 


тазарту процестері кіреді. Қазіргі заманға сай келетін инновациялық технологиялар 

жасалынған жоқ. Осы жҧмыстың мақсаты молибден тотықтары мен пісіріндідегі негізгі 

компоненттерді сулы ерітінділермен шаймалаудың кинетикасы зерттеледі. 

Тазартылған молибденнің ҥш тотығын ӛндіруде ең қарапайым және техника жағынан 

дҧрыс шешім, ол молибденді пісіріндідегі сульфатты кҥкірт пен басқа еритін қоспаларды 

сумен шаймалау [1]. 

Сондықтан пісіріндідегі сульфатты кҥкіртті сумен шаймалау процесінің кинетикалық 

ерекшеліктерін зерттеу қажет. Шаймалау ерітінділердің қҧрамындағы молибденнің мӛлшері 

маңызды технологиялық мәнге ие, сондықтан сульфатты кҥкіртті шаймалаудың негізгі 

зерттеулерімен бірге процестегі молибденнің таралуы зерттелді. 

Зерттеулер кезінде ірілігі 200 меш молибденнің ҥш тотығы қолданылды. Берілген 

жылдамдықтағы шаймалауды магнитті жетегі мен механикалық араластырғышы бар арнайы 

реакторда жҥргізді. Барлық зерттеулердегі молибден тотығының салмағы 20 г, ал натрий 

карбонатты ерітіндінің кӛлемі 100 мл болды. Натрий карбонатының концентрациясы 

мынадай ерітінділерді пайдаланылды, моль/дм 3 : 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5. Зерттеулерді 298-368 

К температуралық аралықта жҥргізді. Температура КСП-4 потенциометрімен реттеліп 

отырды. 

Молибденнің ҥш тотығын натрий карбонатты ерітінділермен шаймалаудың 

температураға тәуелділігін анықтау ҥшін, зерттеулерді 298-368 К температурада, натрий 

карбонатының 1,5 моль/дм 3 концентрациясында және шаймалаудың 90 минут 

ҧзақтылығында жҥргізді (сурет 1). 

Na 2 CO 3 концентрациясы – 1,5 моль/ дм 3 ; 

шаймалау ҧзақтылығы – 90 минут 

Сурет 1 – Молибденнің ҥш тотығын шаймалаудың процестің температурасына тәуелділігі 

Алынған нәтижелерден кӛрініп тҧрғандай, тӛмен температураларда реакция ӛте баяу 

жҥреді, оның жылдамдығы диффузия жылдамдығынан айтарлықтай тӛмен, яғни бастапқы 

сатыда жылдамдық химиялық акттің кинетикасымен анықталады. 

Температура жоғарылаған сайын химиялық реакциялардың жылдамдығы ӛсіп, 

диффузия жылдамдығынан айтарлықтай жоғары болады, яғни анықтайтын саты – 

диффузиялық. Температура жоғарылаған сайын реакциялар механизмінің кинетикалықтан 

диффузиялыққа ӛзгереді, ол карбонат-иондардың гидролизі нәтижесінде олардың молибден 

ҥш тотығы мен сулы тотық иондарының беттеріне шӛгуіне байланысты.

Молибденді бӛліп алу 

дәрежесі, % 

136 


Молибденді шаймалау жылдамдығының натрий карбонатының концентрациясына 

тәуелділігін анықтау ҥшін 368 К температурада, шаймалаудың 15-120 минут ҧзақтылығында 

және натрий карбонатының, моль/ дм 3 : 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 және 2,0 концентрациясында 

зерттеулер жҥргізілді (сурет 2). 

Уақыт, мин 

Натрий карбонатының концентрациясы, моль/дм 3 

1 – 0,5; 2 – 0,75; 3 – 1,0; 4 – 1,25; 5 – 1,5; 6 – 2,0 

Сурет 2 – Молибден ҥш тотығының натрий карбонатының ерітіндісімен әрекеттесудің 

кинетикалық қисықтары 

Кинетикалық қисықтардың талдауы (сурет 2) натрий карбонатының концентрациясы 

0,5; 0,75; 1,0; 1,25 моль/ дм 3 болған жағдайда шаймалау процесінің баяу ӛтетінін кӛрсетті. 

Мысалы, натрий карбонатының тӛмен концентрациясында (0,5-1,25 моль/ дм 3 ), 368 К 

температурада және шаймалаудың 120 минут ҧзақтылығында молибденнің тек 90 %-ы 

әрекеттесуі мҥмкін. 

Натрий карбонатының концентрациясы жоғарылаған сайын шаймалау дәрежесі ӛсіп, 

1,5-2,0 моль/дм 3 концентрацияда 2 сағат арасында молибденнің тез (45-60 минут) және толық 

(99,3 %) шаймалауы орын алады. 

Әдебиет 

1 Разработка технологии переработки молибденитового концентрата месторождения 

Шорское и промпродукта ПО «Балхашцветмет» : отчет о НИР / РГП "ЦНЗМО" МОН РК. 

- Алматы, 2007. – 10 с.


АДСОРБЦИОННАЯ ПОЛЯРОГРАФИЯ В ОПРЕДЕЛЕНИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ 

МАСС ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ УГЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА 

Лапина С.А., Бисикало А.Л., Апрелкова Н.Ф., Кушнарев Д.Ф. 

Иркутский государственный университет, химический факультет 

Российская Федерация, г. Иркутск, aciu@chem.isu.ru 

Природные биорегуляторы на основе гуминовых веществ (ГВ) обладают ярко выраженными 

видами активности – ростовой, физиологической, антиоксидантной, детоксицирующей, 

биохимической. Гуминовые вещества – это смесь достаточно высокомолекулярных 

соединений переменного состава. Их особая роль в природе определяется термодинамической 

и биохимической устойчивостью. При этом возникают проблемы неопределенности величины 

как молекулярной массы, так и молекулярно-массового распределения, предопределяющих 

разнообразные виды активности. Получение экспресс-методом как устойчивого 

значения молекулярной массы полимерной матрицы гуминовых веществ углей различного 

генезиса, так и лигногуминовых веществ интересны и важны с научной и технической точки 

зрения. Их решение позволит оптимизировать процессы переработки природного органического 

сырья, его компонентов и производных для получения целевых продуктов с прогнозируемым 

и воспроизводимым комплексом потребительских свойств. 

Жесткость условий выделения гуминовых веществ обуславливает актуальность вопроса 

о соответствии молекулярной массы структуре единичного фрагмента ГВ и, соответственно, 

нативному гуминовому комплексу. 

Вследствие нерегулярности строения, высокой полидисперсности и полиэлектролитных 

свойств ГВ, существующие экспериментальные методы определения молекулярной 

массы (ММ) ограниченно применимы для их измерения. 

Известные в литературе величины ММ ГВ варьируются в широких пределах – различаются 

в десятки и сотни раз. Такой диапазон ММ молекул ГВ – свидетельство того, что 

трудно сравнивать результаты методов, основанных на различных физических принципах. 

Поэтому на сегодняшний день ни один из методов не может быть признан наиболее корректным 

для определения ММ ГВ. 

Выбор метода адсорбционной полярографии вызван тем обстоятельством, что ГВ, являясь 

поверхностно активными веществами устойчиво сохраняют эти свойства, проявляющиеся 

в интенсивном подавлении положительного полярографического максимума 1-го рода 

на волне кислорода. 

Установлена зависимость полуподавления высоты полярографического максимума от 

концентрации ГВ, а также от их ММ. Увеличение концентрации ГВ снижает высоту полярографического 

максимума. 

Молекулярную массу ГВ определяли по способу градуировочного графика. Для построения 

градуировочной зависимости использовали растворы полиэтиленгликолей с различными 

значениями ММ. Регистрировался кислородный максимум на фоновом электролите 

0,01М KCl с построением градуировочного графика в координатах ―ММ, г/моль – процент 

подавления кислородного максимума‖ . Перед каждым определением ММ ГВ строился новый 

градуировочный график. Величину полуподавления кислородного максимума измеряли в 

растворах ГВ с концентрацией, равной концентрации стандартных растворов полиэтиленгликолей(0.1мг/мл.). 

Градуировочный график является основой измерения ММ ГВ. Учитывая 

длительность процесса установления равновесия в растворах ГВ, ММ измеряли через 

24 ч. в течение 7 суток после приготовления растворов. Установлено, что для большинства 

ГВ значение ММ остается практически постоянным. 

Обнаружено, что значения ММ ГВ бурых углей различных месторождений Иркутской 

области изменяются в широких пределах – от 685 до 5600 г/моль. ГВ, выделенные из углей 

месторождений Монголии, имеют самые высокие ММ – от 3190 до 8985 г/моль.

138 


Установлены основные закономерности и условия проведения процессов окислительной 

механодеструкции углей, способствующие повышению выхода ГВ и понижающих их 

ММ, существенно расширяющие их сырьевую базу, реализуя безреагентный способ получения. 

Предварительная механоактивация углей в присутствии кислорода воздуха позволяет 

получать ГВ с повышенной биохимической активностью и наименьшим значением молекулярных 

масс. 

Молекулярные массы ГВ, выделенных из бурых углей Щеткинского месторождения с 

предварительной механодеструкцией, способствующей разрушению макроструктуры исходного 

вещества имеют наименьшее значение ММ (680-700г/моль). Степень разрушения 

структуры исходного угля увеличивается в ряду: мельницы планетарного типа – шаровые 

центробежные мельницы – активатор-измельчитель АИ-2/150, в этом же ряду последовательно 

уменьшается значение ММ ГВ выделенных из этих углей. Для ГВ выделенных из углей 

месторождений Иркутской области установлена взаимосвязь между ростовой активностью 

сельскохозяйственных культур и молекулярной массы ГВ. 

ВОЗМОЖНОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА В ПРОВЕДЕНИИ 

ХИМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ* 

Ларина Н.С., Бойко А.А., Чаевская Е.В. 

Тюменский государственный университет 

Россия, г. Тюмень, nslarina@yandex.ru 

В последнее время при проведении экологического мониторинга наблюдается интенсивное 

внедрение методов, основанных на использовании биообъектов (включая человека), 

реагирующих на изменение микроэлементного состава окружающей среды. По содержанию 

какого-либо тяжелого металла в биосредах человека (в крови, моче, волосах, костях, зубах, 

женском молоке и т.д.) можно оценить нагрузку на организм в целом. 

Для обеспечения систематического контроля влияния качества окружающей среды на 

человека с использованием биосубстратов, удобно использовать материал, который легко 

отбирается, не требует для хранения специального оборудования, не портится, сохраняется 

без ограничения во времени и является депонирующей средой для большинства микроэлементов. 

Таким материалом по признанию ряда ученых является волос человека. 

Для многоэлементного анализа волос было отобрано 96 образцов жителей г. Тюмени и 

г. Тобольска. Все исследованные образцы были сгруппированы в 4 условные группы в зависимости 

от района проживания индивидуумов. 

В золе исследованных образцов было определено содержание некоторых микро- и макроэлементов, 

с использованием атомно-абсорбционного метода анализа в режиме пламенной 

и электротермической атомизации. Большой массив данных, полученных при анализе, требует 

применения матов статистической обработки результатов и использования интегральных 

показателей. 

Использование методов статистической обработки результатов и интегральной оценки 

позволило обобщить полученные данные.


Центильный анализ показал, что содержания кальция, магния, железа и свинца во всех 

исследуемых районах превышают предельно допустимый биологический уровень содержания 

этих элементов в волосах человека, а содержания кадмия и меди соответствуют нормативным 

значениям, что в первую очередь может быть связано с геохимической особенностью 

и уровнем антропогенного загрязнения данных районов. 

Анализ коэффициента статистической нестабильности (КСН) элементов позволил 

классифицировать для исследуемых районов все металлы на две группы: металлы с высокой 

степенью стабильности -Ca, Mg, Zn, Pb и металлы с низкой степенью стабильности -Fe, Cu, 

Cd. 

На основании структуры корреляционных связей элементов проведенная сравнительная 

количественная оценка степени адаптированности выявила разницу между адаптационными 

способностями жителей различных районов, что в первую очередь может являться показателем 

различной степени антропогенной нагрузки. 

При объединенном кластерном анализе определяющим фактором, влияющим на элементный 

состав волос, является район проживания человека, т.е. геохимическая и экологическая 

ситуация в регионе. Кластерный анализ элементного состава волос показал наличие 

тесной связи между Cu, Pb и Cd, возможно, характеризующей поступление в организм человека 

этих металлов из одного источника, и тесной связи между Zn, Mg и Fe – из другого источника. 

При оценке влияния аэрогенного пути поступления элементов в организм человека путем 

элементного анализа снежного покрова обнаружено соответствие между высоким содержанием 

цинка, железа, свинца, кальция, магния в волосах и пылевой компоненте снега. 

Для кадмия и меди прямой корреляции не установлено. 

*Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной 

России», № 2010-1.2.2-220-006-007. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРКАЛЯЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В УГЛЕРОДНЫЕ 

МАТЕРИАЛЫ В КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СРЕДАХ 

Лепихин М.С., Курбатов А.П. 


Казахстан, г.Алматы, makxvell@mail.ru 

Методами хроновольтамперометрии и хронопотенциометрии исследованы процессы восстановительной 

интеркаляции в углеродные материалы в кислых и щелочных средах. 

Показано, что интеркаляция в углеродные материалы, как в кислых, так и щелочных средах, протекает 

с заметной скоростью и токи интеркаляции существенно превышают токи восстановления в этих же условиях 

на платиновом электроде. 

Концентрационные зависимости токов интеркаляции в углеродные материалы свидетельствуют о механизме 

восстановления, зависящим от концентрации по уравнению третьего порядка. 

Определенные из гальваностатических кривых эффективность циклирования указывают на хорошую 

обратимость процесса интеркаляции. 

В настоящее время композиционные материалы широко применяются в различных областях 

науки и техники, что объясняется рядом преимуществ по сравнению с другими материалами. 

Эти преимущества обусловлены возможностью сочетать гетерогенные компоненты, 

нивелируя их недостатки (хрупкость или низкую твѐрдость) и, сохраняя их достоинства 

(в частности, высокие прочностные характеристики). В ряде случаев создание композиционных 

материалов – единственно возможный способ получения необходимых при эксплуатации 

свойств.

140 


Сочетание уникальных механических, химических и физических свойств углеродных 

материалов сохраняет постоянный интерес к их исследованию и поиску новых практических 

применений. В настоящее время весьма интенсивно развиваются исследования по созданию 

новых композитных материалов, содержащих наноразмерные углеродные системы. В течение 

ряда лет ведутся фундаментальные исследования, направленные на разработку наноразмерных 

поверхностных структур углеродных материалов, в частности, стеклоуглерода и углеграфитовых 

волокнистых материалов. Используя электрохимическое и химическое модифицирование 

поверхности углеродных материалов, получены поверхностные нанопокрытия, 

позволяющие целенаправлено изменять химию поверхности, т.е. электрокаталитические, 

коррозионные, сорбционные характеристики углеродных материалов. В связи с работами по 

созданию аккумуляторов водорода на основе графитовых нановолокон и нанотрубок большой 

интерес вызывает изучение механизмов проникновения водорода в углеродную матрицу 

и его аккумуляции в межслойных промежутках или на внутренних поверхностях графитовых 

слоев. 

Поэтому нами была предпринята попытка изучить интеркаляционные процессы водорода 

в углеродные материалы в различных средах. 

Изучение интеркаляционных процессов в кислых средах на углеродном материале проводилось 

на фоне серной кислоты различных концентраций при скорости развертки 1 мВ/с в 

интервале -0,5 ’ 1,0 В (рисунок 1). 

I, мА 

0,9 

0,0 

-0,9 

-1,8 

-2,7 

-3,6 

H 2 

SO 4 

1 M 

10 -1 M 

10 -2 M 

10 -3 M 

10 -4 M 

I, мА 

20 

0 200 400 600 800 

Е, мВ 

(а) 

15 

10 

5 

0 

-5 

-10 

H 2 

SO 4 

1 M 

-15 

-20 

-25 

-30 

10 -1 M 

10 -2 M 

10 -3 M 

10 -4 M 

-35 

0 200 400 600 800 

Е, мВ 

(б) 

Рисунок 1 – Циклические поляризационные кривые для разных концентраций кислоты (а) на 

платине и (б) на углеродном материале при скорости развертки 1мВ/с в интервале 0 ’ 0,8 В


На поляризационной кривой на фоне 1 М кислоты в области положительных токов 

наблюдается пик анодного растворения водорода с последующим выходом на восстановление 

кислорода в области потенциалов от 400 до 800 мВ. При этом в области катодных токов 

при том же потенциале (500 мВ) наблюдается первая волна интеркаляции водорода, которая 

в области потенциалов ниже нуля при анодных токах переходит во вторую волну интеркаляции, 

что связано, по-видимому, с различным механизмом интеркаляции водорода в углеродную 

матрицу. 

Из графических данных видно, что значения токов на платине на порядок ниже, чем на 

углеродном материале, из чего следует, что искажений восстановительных процессов за счет 

подложки не наблюдается. 

При малых концентрациях кислоты эффект циклирования выражен более значительно. 

В растворах 1 М и 0,1 М кислоты этот эффект менее выражен, но при этом наблюдаются отчетливые 

пики интеркаляции и денинтеркаляции водорода в углеродную матрицу. 

Для установления емкости углеродного электрода были сняты гальваностатические 

кривые из трех циклов при токе -5мА для катодного процесса (заряд) и +5мА для анодного 

процесса (разряд) в 1М сернокислом растворе. Полученная зависимость представлена на рисунке 

2. На зарядных и разрядных кривых наблюдается сдвиг потенциала в катодную область 

от цикла к циклу, что также говорит о разработке поверхности углеродного материала. 

Е, мВ 

500 

H 2 

SO 4 

1 M 

400 

300 

200 

100 

0 

-100 

-200 

1 цикл 

2 цикл 

3 цикл 

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 

t, сек. 

Рисунок 2 - Циклические гальваностатические кривые 1М H 2 SO 4 на углеродном материале 

На основе данных гальваностатических кривых рассчитана относительная емкость углеродного 

электрода для каждого цикла (таблица 1). Как видно из рассчитанных значений 

емкость углеродного электрода в ходе циклирования возрастает. 

Таблица 1 – Данные расчета относительной емкости углеродного материала в сернокислом 

электролите 

№ цикла q катодное , мАч/г q анодное , мАч/г Q, % 

1 16.70 8.25 49.40 

2 16.70 8.41 50.36 

3 16.70 9.30 55.70

142 


Изучение интеркаляционных процессов в щелочных средах на углеродном материале 

проводилось на фоне гидроокиси калия различных концентраций при скорости развертки 1 

мВ/с в интервале 0 ’ 0,8 В (рисунок 3). 

I, мА 

1,5 

1,0 

0,5 

0,0 

-0,5 

-1,0 

KOH 

10 -1 M 

-1,5 

-2,0 

10 -2 M 

10 -3 M 

10 -4 M 

-2,5 

I, мА 

0 200 400 600 800 

Е, мВ 

(а) 

12 

KOH 

10 

10 -1 M 

8 

6 

4 

10 -2 M 

10 -3 M 

10 -4 M 

2 

0 

-2 

-4 

-6 

-8 

0 200 400 600 800 

Рисунок 3 – Сборные циклические поляризационные кривые для разных 

концентраций щелочи (а) на платине и (б) на углеродном материале 

при скорости развертки 1мВ/с в интервале 0 ’ 0,8 В 

Е, мВ 

(б) 

Как видно из графических данных, как в щелочи, так и в кислоте, при уменьшении 

скорости развертки до 1 мВ/с, наблюдается уменьшение катодных и анодных пиков, что связано 

с приближением условий протекания процессов к равновесному состоянию при данном 

потенциале. Таким образом, идет более полное насыщение углеродного слоя интеркалятом, 

что приводит к уменьшению токов. В случае увеличения скорости развертки потенциалов 

только тонкий слой поверхности углеродного материала насыщается интеркалятом, за счет 

чего наблюдаются более высокие токи. Наиболее четко зависимость концентрации от скорости 

развертки, как и в случае с сернокислотными электролитами, наблюдается при высоких 

концентрациях щелочного электролита (1М KOH). При более низких концентрациях щелочи 

изменение скорости развертки на ход кривых особого влияния не оказывает. 

Из графических данных видно, что значения токов на платине, при высоких концентрациях 

щелочи, на порядок ниже, чем на углеродном материале, из чего также следует, что искажений 

на восстановительные процессы подложка не оказывает. Как и в кислоте, в щелочи 

при малых концентрациях эффект циклирования выражен более значительно, чем в более 

концентрированных растворах. В случае электролита 1·10 -4 KOH размытость поляризационных 

кривых и некоторые выпадения точек из кривой связанно с низкой электропроводностью 

данного электролита.


Для определения емкости углеродного электрода были сняты гальваностатические кривые 

из трех циклов при токе -5мА для катодного процесса (заряд) и +5мА для анодного процесса 

(разряд) в 0,1М щелочном растворе (рисунок 4). 

Е, мВ 

KOH 10 -1 M 

400 

0 

-400 

-800 

1 цикл 

2 цикл 

3 цикл 

-1200 

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 

t, сек. 

Рисунок 4 - Циклические гальваностатические кривые 0,1М KOH на углеродном материале 

На зарядных и разрядных кривых также наблюдается сдвиг потенциала в катодную область 

от цикла к циклу, причем на втором и третьем циклах эта разница значительно сокращается, 

что говорит о выходе на предельный режим, а также о разработке поверхности углеродного 

материала. 

На основе данных гальваностатических кривых рассчитана относительная емкость углеродного 

электрода для каждого цикла в щелочном электролите (таблица 2). Как видно из 

рассчитанных значений емкость углеродного электрода в ходе циклирования возрастает, что 

также говорит о разработке углеродного материала. 

Таблица 2 – Данные расчета относительной емкости углеродного материала в щелочном 

электролите 

№ цикла q катодное , мАч/г q анодное , мАч/г Q, % 

1 16.70 12.82 76.80 

2 16.70 14.03 84.01 

3 16.70 14.81 88.70 


1. Бобырева Н.С., Макаренко Б.К., Павлов Ю.П. и др. О фторуглеродных катодных 

материалах.// Электрохимия. -1982. –Т. 18, № 8. –С.1105-1107. 

2. Volfkovich Yu.M., Efimov O.N., Tarasov B.P., Rychagov A.Yu., Krinichnaya E.P., 

Sosenkin V.E., Nikolskaya N.F., Loutfy P.O., Moravskii A.P. Investigation of porous structure, 

electrochemical and electrosorbing properties of carbon nanotubes and nanofibers. VII International 

Conference «Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides (ICHMS‘2001), Alushta-Crime-Ukraine, 

16-22, 2001, ADEF-Ukraine, Kiev-2001. 

3. Потапова Г.Ф.,. Касаткин Э.В, Клочихин В.Л., Путилов А.В.Углеродные материалы 

для электросинтеза неорганических перекисных соединений и водоподготовки. ФГУП РФ 

НИФХИ им .Л.Я. Карпова.

144 


4. Schollhorn R. Electrochemical intercalation: basic aspects and applications.// 

Int.soc.electrochem.34 meet.., Erlangen 18-23 Sept.1983, III/1. 

5. Стезерянский Э.А., Литовченко К.И. Соединения графита и проводящие полимеры в 

химических источниках тока. -М., 1988. –С. 131-143. 

6. Abraham K.M. Intercalation positive electrodes for recharable sodium cells // Solid State 

Ionics, 1982. –V. 7, №3. -P.199-212. 

7. Фиалков А.С. Углерод, меслоевые соединения и композиты на его основе. – М.1997: 

Изд-во Аспект Пресс. 

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ В РАСТВОРАХ, СОДЕРЖАЩИХ 

КОМПЛЕКСЫ МЕДИ 

Майзелис А.А., Байрачный Б.И., Трубникова Л.В. 

Национальный технический университет 

«Харьковский политехнический институт», факультет Технологии неорганических веществ, 

Украина, г.Харьков, a_maizelis@ukr.net 

Циклическая вольтамперометрия используется для получения информации об условиях 

осаждения тонких пленок металлов, является удобным инструментом для анализа элементного 

и фазового состава тонких пленок сплавов. Несмотря на то, что растворы, содержащие 

комплексы меди, широко используются при электроосаждении меди и ее сплавов, переработке 

жидких и твердых медьсодержащих отходов, а также в производстве печатных плат, 

крайне мало данных, полученных методом циклической вольтамперометрии в таких растворах 

[1 - 4]. 

Методика эксперимента. Циклические вольтамперные зависимости получали в 

трехэлектродной ячейке с использованием потенциостата ПИ-50.01 в щелочных (рН 8,5) растворах, 

содержащих 0,05 моль/дм 3 ионов меди и ионы аммония, пирофосфорной кислоты, 

тринатриевую соль лимонной кислоты (Cit), калий-натриевую соль винной кислоты (Tar), 

динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), глицин (Gly). Рабочими 

электродами служили платиновые и медные пластины площадью 1 см 2 . Электрод сравнения 

– насыщенный хлорсеребряный. Скорость сканирования 50 мВ/с. 

При сканировании потенциалов на платиновом электроде от стационарного в катодном 

направлении до потенциалов, соответствующих плотности тока выделения водорода 30-50 

мА/см 2 , и затем в анодном направлении до потенциалов, соответствующих плотности тока 

выделения кислорода 50-100 мА/см 2 , в фоновых растворах, содержащих пирофосфат калия, 

помимо разложения воды, не обнаружено дополнительных окислительно-восстановительных 

превращений, а в растворах, содержащих амино-группы (сульфат и хлорид аммония, глицин, 

динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) выявлены волны необратимого их 

окисления перед выделением кислорода или совместно с ним, уменьшающие окно потенциалов. 

Восстановление ионов меди в растворах, содержащих ионы аммония, представлено 

двумя пиками, в остальных растворах – одним пиком с последующим предельным током. 

При увеличении толщины слоев меди, полученных на платине в катодной области потенциалов, 

основная масса меди растворяется в растворе сульфата аммония (3 анодных пика) в третьем 

пике, в хлориде аммония (3 анодных пика) и пирофосфата (1 анодный пик) – в 1-м пике, 

имеющем плечо на восходящей ветви, в растворе Gly (2 анодных пика) – во 2-м пике. В 

растворе EDTA медь растворяется в 1-м пике, имеющем размытую форму и плечо на нисходящей 

ветви.


Медный электрод растворяется с высокой скоростью практически во всех растворах, за 

исключением раствора пирофосфата калия, в котором ток активного растворения не превышает 

30 мА/см 2 . Предволны окисления меди наблюдаются в растворах, содержащих ион аммония, 

Gly, EDTA. дополнительные размытые пики, свидетельствующие о поверхностных 

явлениях, присутствуют после пика активного растворения меди (или на ниспадающей ветви 

этого пика) в растворах, содержащих ионы аммония, пирофосфата, Cit и Tar. 

Невозможно химическое растворение меди в растворе EDTA, в котором анодные и катодные 

пики вообщ е не перекрываются. В определенных условиях возможен очень небольшой 

ток коррозии в растворах Gly, Cit, Tartr и пирофосфата, более значителен он в растворе 

сульфата аммония и существенно увеличивается в хлориде аммония. 

Таким образом, полученные данные позволяют идентифицировать наличие меди в тонких 

покрытиях сплавами, количественно определять ее в отдельных фазах, оценивать степень 

окисления меди в исследуемых растворах, а также возможность травления меди в них. 


1. Будников Г.К., Майстренко В.Н., Вяселев М.Р. Основы современного электрохимического 

анализа. – М.: Мир; Билом ЛЗ, 2003. – 592 с. 

2. Брайнина X. 3., Нейман Е. Я., Слепушкин В.В. Инверсионные электроаналитические 

методы. - М.: Химия, 1988. - 240 с. 

3. Аналитическая химия. Проблемы и выходы: В 2 т. Пер. с англ. / Под ред. Р. Кельнера, 

Ж.-М. Мерме, М. Отто, Г.М. Видмера. М.: «Мир»; ООО «Издательство АСТ», 2004. – 608 

c. 

4. Zhou M., Myung N., Chen X., Rajeshwar K. Electrochemical deposition and stripping of 

copper, nickel and copper nickel alloy thin films at a polycrystalline gold surface: a combined voltammetry-coulometry-electrochemical 

quartz crystal microgravimetry study // Journal of Electroanalytical 

Chemistry. – 1995. - V. 398. – Р. 5-12. 

ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССА ХРОМАТОМЕМБРАННОЙ 

ГАЗОВОЙ ЭКСТРАКЦИИ ПРИ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ 

ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 

Москвин Л.Н., Родинков О.В., Москвин А.Л., Мельниченко А.Н. 

Санкт-Петербургский государственный университет 

Россия, г. Санкт-Петербург, rodinkov@rambler.ru 

Оперативный контроль загрязненности водных объектов летучими органическими веществами, 

как правило, предусматривает их экспрессное газоэкстракционное извлечение и 

последующее газохроматографическое или хромато-масс-спектрометрическое определение. 

Новые методические возможности в этой области открыла хроматомембранная газовая экстракция 

(ХМГЭ) [1]. Однако недостатком ХМГЭ при использовании традиционных бипористых 

матриц является относительно низкое быстродействие за счет так называемого «эффекта 

памяти». Этот эффект делает необходимой предварительную очистку хроматомембранной 

ячейки от удержанных ранее определяемых веществ при проведении анализа проб с меньшими 

концентрациями этих веществ. Цель настоящей работы – выявление причин, вызывающих 

снижение быстродействия хроматомембранных ячеек, и их устранение. 

Установлено, что «эффект памяти» проявляется вследствие медленного массообмена в 

застойных зонах в местах неплотного контакта матрицы с ограничивающими ее мембрана-

146 


ми, а также за счет конденсации паров жидкости на противоположной поверхности мембран, 

приводящей к абсорбции выделяемых аналитов из потока газовой фазы. Указанные недостатки 

преодолеваются в случае поликапиллярных матриц, состоящих из определѐнного 

количества прямых каналов-капилляров, по которым перемещается водная проба [2]. В отличие 

от хаотически расположенных каналов в традиционных хроматомембранных матрицах, 

обуславливающих наличие застойных зон, поликапиллярные матрицы не содержат подобных 

зон. В свою очередь, конденсация водяного пара на поверхности мембран может 

быть устранена благодаря применению не обычных пленочных, а предложенных нами блочных 

мембран, обеспечивающих плотный контакт с матрицей за счет их спекания при повышенных 

температурах. 

Сочетание поликапиллярных матриц с блочными мембранами значительно уменьшает 

«эффект памяти» при осуществлении ХМГЭ. В качестве иллюстрации на рисунке 1 показана 

динамика изменения во времени относительной концентрации этилацетата в потоке газаэкстрагента 

после уменьшения его концентрации в потоке водной фазы с 10 мг/л до нуля для 

традиционной бипористой и предложенной в настоящей работе поликапиллярной хромактомембранной 

матрицы. 

C/C 0 

0,26 

0,24 

0,22 

0,20 

0,18 

0,16 

0,14 

0,12 

0,10 

0,08 

0,06 

0,04 

0,02 

0,00 

Бипористая 

матрица 

Поликапиллярная 

матрица 

12 13 14 15 16 17 

t, min 

Рисунок 1 - Динамика изменения относительной концентрации этилацетата в потоке 

газа-экстрагента после изменения его концентрации в потоке водного раствора для различных 

типов хроматомембранных матриц. 

Авторы выражают благодарность РФФИ (проект № 09-03-00011а). 


1. Moskvin L.N., Rodinkov O. V. Continuous chromatomembrane headspace analysis // J. 

Chromatogr. A. 1996. V. 725. P. 351 

2. Москвин Л.Н., Родинков О.В., Москвин А.Л., Григорьев Г.Л., Мельниченко А.Н. 

Устройство для осуществления массообмена между жидкой и газовой фазами. Патент РФ № 

2392038.


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ХИМИЧЕСКОГО 

СОСТАВА ТВЕРДЫХ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ МНОГОФАЗОВЫХ ВЕЩЕСТВ И 

МАТЕРИАЛОВ 

Малахов В.В. 

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН 

Россия, г. Новосибирск, malakhov@catalysis.nsk.su 

В статье представлены новые стехиографические методы обнаружения, идентификации и количественного 

определения проявлений пространственной неоднородности химического состава и структуры 

многоэлементных веществ и материалов. В сравнении с известными химическими и физическими методами 

стехиография позволяет одновременно определять стехиометрические формулы и количественное содержание 

твердых неорганических соединений в их сложных смесях без использования образцов сравнения. В статье 

рассмотрены теоретические аспекты динамических процессов растворения твердых объектов с учетом современных 

представлений термодинамики и кинетики гетерофазных превращений и о структуре твердых веществ. 

Представлены результаты определения пространственного распределения компонентов в продуктах 

процессов легирования, промотирования и иных способов модифицирования химического состава веществ и 

материалов. 

Формирование специфических свойств материалов достигается варьированием и часто 

усложнением их химического состава и тонкой структуры. В сложных твердых веществах 

всегда существуют пространственные области, различающиеся по своему элементному составу 

и структуре. Это могут быть: сумма отдельных частиц фаз и их сростков, между которыми 

существуют поверхности раздела; фазы переменного состава часто характеризуются 

неоднородностями состава и/или структуры в объеме матриц, между которыми отсутствуют 

поверхности раздела; взаимно капсулированные (в закрытых порах) и экранированные (в открытых 

порах) одни фазы другими фазами в их сростках; на поверхности матричных фаз могут 

существовать адсорбированные, ионнообменные, ковалентносвязанные компоненты иного 

состава, чем состав матриц. 

Понятие «неоднородность состава» отражает более емкое - пространственное представление 

о химическом составе веществ и не адекватно традиционным представлениям об 

их валовом основном и примесном составе, об уровнях чистоты и т.п. Если при валовом элементном 

анализе эффекты неоднородности обычно нивелируют, используя представительные 

навески анализируемых проб, то при исследовании конструкционных и функциональных 

материалов определение пространственной и локальной неоднородности приобретает 

первостепенное значение. В современной науке и практике – это высокоразвитая и динамичная 

область исследований, в которой доминируют структурные физические методы, а 

роль аналитической химии, к сожалению, малозаметна. Она ограничена, в основном, возможностями 

валового элементного анализа, включая определение примесей. Но и структурные 

физические методы характеризуются ограничениями, причем весьма существенными. 

Для этих методов необходимы эталонные образцы индивидуальных твердых фаз, которые в 

большинстве случаев отсутствуют. Поэтому количественный фазовый анализ проводят в 

редких случаях. Невозможно идентифицировать аморфные фазы, сложности возникают при 

определении фаз переменного состава и микрофаз. Сложно или невозможно определять фазовую 

принадлежность элементов- примесей. 

В аналитической химии громадная по объему и разнообразию объектов, всегда актуальная 

и востребованная, область химического анализа смесей твердых неорганических соединений 

фактически представляет собой область «отчуждения». Признаки этого очевидны: 

в учебниках по аналитической химии фактически отсутствуют сведения способах определения 

состава и содержания химических соединений в твердых многоэлементных веществах, 

не осталось специалистов, профессионально работающих в этой области, в аналитических

148 


журналах перестали появляться публикации по фазовому анализу. Всю «полноту» ситуации 

лучше всего характеризует сравнение органического и неорганического видов анализа. В неорганическом 

анализе состав сложных многоэлементных твердых веществ – от минеральных 

объектов до материалов высоких технологий - почти всегда характеризуют результатами валового 

элементного анализа. В органической химии этот вид анализа применяют только для 

определения стехиометрических формул чистых соединений, ибо нелепо характеризовать 

состав сложной смеси органических соединений содержанием углерода, водорода, азота или 

других элементов. Необходим и повседневно применяется молекулярный анализ таких смесей. 

Конечно, существуют объективные причины разительного отставания неорганического 

анализа от органического. Смеси твердых фаз неорганических соединений часто содержат 

неизвестные фазы. Соответственно отсутствуют эталоны таких фаз. Но самое главное - отсутствуют 

эффективные методы разделения смесей твердых фаз. Именно по этой причине 

роль аналитической химии сводится лишь к определению валового элементного состава 

сложных твердых веществ неорганической природы. Можно выразить уверенность, что химические 

стехиографические методы позволят вывести на качественно новый уровень исследования 

природы неоднородности состава многоэлементных объектов, будут способствовать 

более надежному выяснению условий и механизмов формирования состава и структуры 

разнообразных веществ и материалов. 

Концепция стехиографии – это система представлений о стехиометрии нестационарных 

гетеро- и гомофазных процессов переноса вещества. Создаваемые на этой основе стехиографические 

методы заключаются в соединении процессов разделения смесей веществ с определением 

стехиометрии элементного состава образующегося потока вещества. Обнаружение 

и идентификация компонентов смесей основаны на анализе стехиограмм - функций изменения 

во времени мольных отношений скоростей массопереноса химических элементов из состава 

этих смесей [1,2]. Уникальное качество стехиографических методов – возможность без 

образцов сравнения одновременно определять стехиометрические формулы и количественное 

содержание химических соединений в их смесях. Это позволяет определять как уже известные, 

так и неизвестные (впервые обнаружимые) соединения и их сложных смесях. Твердыми 

неорганическими объектами анализа могут быть дисперсные порошки, керамика, кристаллы, 

тонкие пленки, наноразмерные структуры, в составе которых кристаллические и/или 

аморфные фазы постоянного и/или переменного состава. Это – катализаторы, высокотемпературные 

сверхпроводники, материалы со специфическими магнитными и электрическими 

свойствам, оптические материалы, люминофоры, термохромные материалы, нанодисперсные 

композитные сорбенты, материалы для топливных элементов, продукты механохимии, а 

также природные минералы и археологические находки. 

Идея и принципы стехиографии и стехиографических методов предельно просты. Поясним 

это на примере хроматографии. На рис. 1 (1) приведена модельная хроматограмма 

смеси двух соединений АВ 2 С 3 и D 2 E 3 , которую можно получить с тем или иным традиционным 

хроматографическим детектором. Такие детекторы регистрируют появление на хроматограммах 

химических соединений в виде одиночных пиков. На рис. 1 (2) показана хроматограмма 

той же смеси, но ее регистрация проведена с использованием так называемого «абсолютного 

детектора» [3], который в потоке подвижной фазы регистрирует все химические 

элементы Периодической системы Д.И. Менделеева. К сожалению, такого детектора в 

настоящее время не существует, но современные спектрометры ОЭС ИСП и МС ИСП могут 

в значительной мере выполнять соответствующие функции. Интенсивность аналитических 

сигналов, регистрируемых абсолютным детектором, необходимо выражать в моль. В этом 

случае мольные соотношения между каждыми двумя элементами каждой точке их пиков будут 

равны коэффициентам, связывающим эти элементы в простейших стехиометрических 

формулах разделенных соединений, что позволяет немедленно установить и сами такие 

формулы. В рассматриваемом примере – это АВ 2 С 3 и D 2 E 3 . В то же время суммарная пло-


щадь пиков элементов соответствуют содержанию каждого из соединений в анализируемой 

пробе. 

Для разделения смесей твердых фаз неорганической природы не существовало метода, 

подобного хроматографии или вольтамперометрии. Первый стехиографический метод дифференцирующего 

растворения (ДР) был создан в 1986 году. Метод ДР одновременно решает 

задачи обнаружения, идентификации и количественного определения химического состава 

веществ. В основе метода ДР динамический режим последовательного растворения твердых 

фаз из их смесей, заключающийся в увеличении в потоке растворителя концентрации активного 

компонента, например протонов. Теория, методология этого метода, специальные приборы 

описаны неоднократно [1,2,3]. 

Изначально ДР разрабатывали как метод фазового анализа. Но оказалось, что динамический 

режим растворения позволяет получить и другую, не менее важную информацию о 

химическом составе твердых веществ. Действительно, продвижение фронта реакции растворения 

от поверхности к центру растворяющихся частиц сопровождается непрерывной регистрацией 

стехиометрических отношений между всеми элементами (их парные сочетания) из 

состава анализируемых веществ. Соответственно, в мягких условиях динамического режима 

такую информацию можно получить для зерен какой-то одной фазы, а далее, при переходе к 

более жестким условиям - и для других фаз сложной смеси. В таких процессах характер изменения 

временного профиля стехиограмм характеризует степень однородностинеоднородности 

элементного состава каждой из последовательно растворяющихся фаз, а изменение 

вида кинетических кривых растворения элементов (и фаз) - степень однородности 

макро- и микроструктуры этих фаз. Примеры использования метода ДР в научных исследованиях, 

обычно совместно с другими методами (РФА, РФА+СИ, ИК, КР, ЯМР, электронная 

микроскопия высокого разрешения), демонстрируют возможность получения более полных 

точных данных о пространственной неоднородности химического состава сложных объектов, 

чем это характерно в настоящее время для подобных исследований в мировой науке. 

Особенно эффективным является применение стехиографического подхода к определению 

пространственного распределения компонентов в продуктах процессов допировпания, легирования, 

промотирования [4]. 

При ДР-анализе можно контролировать и изменять все внешние условия растворения 

анализируемых веществ: состав и концентрацию растворителей, температуру, гидродинамические 

условия. Но в очень малой степени можно влиять на характеристики реальной макрои 

микроструктуры твердых фаз. Именно изменчивый характер такой структуры создает 

сложности для всех методов разделения и определения твердых фаз - и физических, и химических. 

Однако в большинстве случаев такая причина не мешает проведению ДР-анализа, 

чему способствуют принципы ДР, его методология и способ стехиографического титрования. 

Число выявленных ограничений ДР является, вероятно, не большим, чем у других аналитических 

методов. Во-первых, это специфичность химической природы и реальной структуры 

веществ, приводящая либо к очень быстрому, либо к очень медленному растворению 

фаз – такие скорости трудно фиксировать. Во-вторых, - реакции взаимодействия твердых 

веществ с растворителями, приводящие к образованию осадков и/или газообразных продуктов, 

а также инконгруэнтное растворение. Наконец, это ограничения детектора-анализатора 

стехиографа ОЭС ИСП, с помощью которого невозможно определять O, H, N и некоторые 

другие элементы. 

Метод ДР применяют для определение фазового состава и состава поверхности твердых 

веществ, для характеристики неоднородности состава индивидуальных фаз и их смесей, 

при физико-химических исследованиях, включая изучение механизма и кинетики твердофазных 

реакций. Препаративный вариант ДР используют при определении структуры и 

свойств функциональных материалов и для прецизионного корректирования их фазового состава. 

Ниже приведены соответствующие примеры ДР-анализа.

150 


Отметим, что применение структурных физических методов для анализа тех же самых 

образцов было или малоинформативным, или безрезультатным. 

Определение состава поверхности. Метод ДР во многом подобен массспектрометрии 

вторичных ионов. Оба метода основаны на ионизации и переносе компонентов 

поверхности твердой фазы в вакуум (МС) и в раствор (ДР). Ионизация проходит под воздействием 

потока ионов инертного газа (МС) и протонов растворителя (ДР). Расчеты и экспериментальные 

данные показывают, что разрешающая способность метода ДР составляет 

5-10 Å. На рис. 1 показаны результаты ДР-анализа многослойной пленки (материал для электронной 

техники) толщиной 1000 Å. Пленка нанесена на сапфировую подложку, с предварительно 

нанесенным слоем золота толщиной 100 Å. Толщина золотого слоя была определена 

независимыми методами. На рис. 1 пик золота сформирован по 18 точкам, что отвечает 

разрешающей способности метода ДР в 5.5 Å. Кроме того, вид распределения Al, Sn, Co, Mn 

свидетельствует, что пленка не содержит фазы Co 2 MnSn, получить которую стремились при 

приготовлении пленки. 

Рисунок 1- ДР-анализ тонкой пленки 

1 - MgSO 4 , 2 – первая форма Mg на поверхности SiO 2 , 

3 – вторая форма Mg в матрице SiO 2 , 4 - SiO 2 . 

Рисунок 2 – ДР-анализ нанодисперсного композитного сорбента


Неоднородность состава индивидуальных фаз и их смесей. На рис. 2 приведены результаты 

ДР-анализа нанодисперсного композитного сорбента «MgSO 4 в порах силикагеля». 

Методом ДР обнаружено взаимодействие MgSO 4 с поверхностью силикагеля, с образованием 

двух форм ионов Mg ++ , рис. 2. Содержание MgSO 4 – 11.6%, а суммарное содержание этих 

форм – 1.7%, причем в 1-ой форме содержится 76 % отн. Mg ++ , а во 2-ой – 24 % отн. Mg ++ . 

Физико-химические исследования. В настоящее время изучение механизма и кинетики 

твердофазных реакций, проходящих в многоэлементных и многофазовых неорганических 

системах, осложнено или вообще невозможно. Основная причина этого - отсутствие адекватных 

методов идентификации и количественного определения фазового состава как сложных 

исходных смесей твердых фаз, так промежуточных и конечных продуктов их взаимодействия. 

Метод ДР предоставляет принципиально новые возможности для проведения исследований 

в этой области. В последнее время уникальные результаты получены при изучении 

процессов фазообразования в системе Mo-Te-V-Nb-O [5]. 

Препаративный вариант ДР. Во многих случаях метод ДР позволяет проводить прецизионное 

препаративное разделение сложных гетерофазных образцов на более простые 

смеси или индивидуальные фазы. Выделение отдельных фаз из сложных смесей часто необходимо 

для последующего исследования их структуры, физических и химических свойств, 

например, катализаторов V 2 O 5 /TiO 2 . В режиме ДР из состава катализаторов, массой в несколько 

грамм, была удалена фаза V 2 O 5 и получены образцы, содержащие структуру срастания 

оксидов ванадия и титана V 1 Ti 1 на поверхности TiO 2 . Образцы были использованы для 

определения природы активного компонента катализаторов, а также для получения корректной 

информации об их структуре методом ЯМР. 

Работа поддержана Президиумом Российской академии наук, проект № 20.1, 2009 г. 


1. Malakhov V. V. Stoichiography: new ways for determining chemical composition and real 

structure of materials. // Eurasian ChemTech Journal. 3 (2001) 141-155. 

2. В.В. Малахов, И.Г. Васильева. Стехиография и химические методы фазового анализа 

многоэлементных многофазовых веществ и материалов. // Успехи химии. 2008. Т. 77. 

№ 4. С. 370-392. 

3. Малахов В.В. Стехиография и химический анализ веществ неизвестного состава. // 

Журн. аналит. химии. 1994. Т. 49. N: 4. С.349-360. 

4. В.В. Малахов Особенности динамического режима дифференцирующего растворения 

как метода фазового анализа. // Журн. аналит. химии. 2009. Т. 64. № 11. С. 1125-1135. 

5. G.Ya. Popova, T.V. Andrushkevich, L.S. Dovlitova, G.I. Aleshina, Ya.Chesalov, A.V. 

Ishenko, E.V. Ishenko, L.M. Plyasova, V.V. Malakhov and M.I. Khramov. The investigation 

of chemical and phase composition of solid precursor of MoVTeNb oxide catalyst and 

its transformation during the thermal treatment. // Appl. Catal. A, General 353 (2009) 

pp.249-257.

152 


ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ В ЭКОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ 

Пикула Н.П.,Слепченко Г.Б. 

Национальный исследовательский Томский политехнический университет 

Институт природных ресурсов 

г. Томск, 634050, пр. Ленина, 30, microlab@tpu.ru 

Современные аккредитованные аналитических лаборатории должны иметь в наличии 

официально допущенные и разрешенные к использованию средства измерений, методы и 

методики выполнения измерений. Методы должны быть наиболее экспрессными, экономичными, 

удобными в работе и, по возможности, автоматизированными и компьютеризированными. 

Таким требованиям в полной мере удовлетворяют методы вольтамперометрии и, в 

частности, инверсионной вольтамперометрии (ИВ) в различных ее вариантах. Они конкурируют 

с другими методами не только по чувствительности определения, экспрессности, простоте 

в эксплуатации, но и по возможности определения наряду с неорганическими элементами 

и органических веществ. 

Исследование физико-химического поведения различных компонентов при электроокислении 

и электровосстановлении их на индикаторном электроде, подбор условий пробоподготовки 

и ИВ-измерений, позволили коллективом научно-исследовательской лаборатории 

микропримесей Национального исследовательского Томского политехнического университета 

разработать и аттестовать более 70 методик количественного химического анализа 

различных экологических объектов (воды, почвы, воздух) на содержание микропримесей 

элементов (Zn, Cd, Pb, Cu, Sb, Bi, Mn, Hg, As, Se, U, J, Fe, Ag) и ряда органических веществ 

(фенол, анилин и др.) на уровне требований по содержанию, установленных в нормативных 

документах. 

Дополнительным преимуществом методов ИВ является возможность определения различных 

форм элементов, что немаловажно при анализе питьевых и природных вод. Методы 

вольтамперометрии позволяют определять не только суммарное содержание элемента, но и 

его форму (степень окисления, катион/анион, аква- или комплексный ион), которая влияет на 

свойства и поведение элементов в окружающей среде (токсичность, миграция, усвояемость и 

т.д.). Разработаны методики определения общего селена и его форм (IV, VI), мышьяка и его 

форм As(III,V) и некоторых форм азота в водах, а также экспрессная вольтамперометрическая 

методика определения нитритов и нитратов из одного раствора в пробах различных вод 

Перспективным направлением исследований в вольтамперометрии (ИВ) является использование 

нертутных электродов для определения микропримесей ионов. В лаборатории 

разработаны методики определения серебра в водах (0,0005 – 0,05 мг/дм 3 ) на вращающемся 

графитовом электроде. На золотом электроде, полученном нанесением толстой пленки золота 

на графитовую подложку, определяют мышьяк (III), железо (III) и селен (IV) в водах в 

области концентраций (мг/дм3): 0,001-5 (As), 0,5-10 (Fe), 0,003 – 0,05 (Se). Для определения 

концентраций ртути на уровне ПДК применяют золотой электрод, нанесенный на графитовую 

подложку электролизом в режиме ―in situ‖.Интересная возможность открылась при использовании 

висмутового электрода для одновременного определения кадмия и свинца при 

анализе вод. 

Вольтамперометрические методики количественного химического анализа, метрологически 

аттестованы аккредитованной метрологической службой университета. При разработке 

и аттестации методик анализа проведение расчетов по оцениванию метрологических характеристик 

проводится с учетом основных требований ГОСТ Р ИСО 5725-2002, РМГ 60- 

2003, РМГ 76-2004.


Кроме того, все они внесены в единый Федеральный Реестр (ФР) методик выполнения 

измерений, допущенных в сферах государственного регулирования обеспечения единства 

измерений и распространения метрологического контроля и надзора. Около 20 методик внесено 

в Реестр Казахстана. 

Сотрудники университета явились инициаторами и основными разработчиками национального 

стандарта России ГОСТ Р 52180-2003 «Вода питьевая. Определение содержания 

элементов методов инверсионной вольтамперометрии». Коллектив лаборатории в последние 

10-15 лет занимался развитием методологии и метрологии ВА анализа для контроля качества 

и безопасности пищевых продуктов и биологических материалов, а в настоящее время – 

применением метода в медицине для целей диагностики здоровья пациентов, контроля качества 

лекарственных препаратов, изучения фармакинетики действия лекарств и др. 

Проведены исследования электрохимического поведения ряда органических веществ: 

антибиотиков (левомицетина, стрептомицина, тетрациклина и др.), рутина, кверцитина, аскобиновой 

кислоты и др. Для многих органических веществ вольтамперные кривые для концентрации 

на уровне 10 -7 -10 -9 моль/дм 3 получены впервые. 

Разработаны методики анализов проб волос, мочи, крови на микроэлементный и грудного 

молока на содержание витаминно-минерального состава, по которым проводится диагностика 

и назначается соответствующее лечение пациентов. 

БЫСТРАЯ ОЧИСТКА БИОПРОБ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛЕДОВЫХ КОЛИЧЕСТВ 

3'-ОН-СТАНОЗОЛОЛА МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ВЫСОКОГО 

РАЗРЕШЕНИЯ 

Сланов О., Балгимбекова К., Балмуканов К., Талбаев Т. 

Антидопинговая лаборатория спортсменов 

Казахстан, Алматы 

Скрининговая процедура определения анаболических стероидов и их метаболитов в 

биологических пробах позволяет обнаруживать метаболит станозолола 3'-OH станозолол в 

концентрациях от 10 нг/мл методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии (GC/MS). 

Это связано с недостаточной степенью очистки образца от биологической матрицы и как 

следствие высоким уровнем шума. Методы обнаружения низких концентраций 3'-OH станозолола 

(2 нг/мл) требуют более глубокой очистки образца и использования приборов с большей 

чувствительностью. Известный способ изолирования метаболитов станозолола с применением 

иммуноафинной хроматографии 1 позволяет получить экстремально чистый образец, 

однако требует большого количества времени для пробоподготовки и использования дорогостоящих 

и подверженных деградации иммунных антител. 

Целью данной работы был выбор наиболее подходящего сорбента и условий элюирования 

для быстрой и оптимальной очистки образца для анализа GC/MS, а так же возможность 

идентификации по трем основным ионам 3'-OH станозолола с концентрацией в моче 2 

нг/мл. 

В качестве альтернативного иммуноафинной хроматографии метода нами разработан 

простой метод очистки образца твердофазной экстракцией с использованием обращенной 

фазы, модифицированной аминогруппами. 3'-OH станозолол, обладающий слабокислыми 

свойствами (пиразольное кольцо) 2 взаимодействует с аминогруппой, тогда как большинство 

полярных и неполярных анаболических стероидов и других компонентов в матрице на 

данной фазе практически не сорбируются. В качестве элюентов были опробованы различные 

растворители, среди которых был выбран оптимальный для очистки и элюирования.

154 



Реагенты, стандартные образцы и расходные материалы 

Ацетонитрил CHROMASOLV (для градиентной ВЭЖХ), Fluka (Германия) и метилгидроксид, 

динатрия гидрофосфат (х.ч.) и натрия дигидрофосфат (х.ч.), (Россия), калия гидроксид 

(85+%, А.C.S. reagent), Riedel-de-Haѐn (Германия), -глюкуронидаза от Е.coli K12, 

Roche Diagnostics (Германия), деионизированная вода для приготовления растворов чистоты 

MilliQ, калия карбонат безводный (ч.), (Россия), калия бикарбонат (ч.), Riedel-de-Haѐn (Германия), 

терт-бутил метиловый эфир 99,7% (чистота для спектрофотометрии), Sigma-Aldrich 

(США), N-methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (MSTFA), Fluka (Швейцария), этантиол 

(97%), Aldrich (Германия), аммония йодид (99+%, А.C.S. reagent), Sigma-Aldrich (США), гелий 

99,995%, ООО «Айсблик» (Украина). Метаболиты станозолола: 3'OH-станозолол и 

3'OH-станозолол-D3, Cerilliant (США) и NMI (Австралия). Полисорб-10 (поперечно сшитый 

нейтральный полистирол-дивинилбензол), 0,1-0,25 мм, сорбент для твердо-фазной экстракции, 

фирма АНО «Синтез полимерных сорбентов» (Россия), картриджи для твердо-фазной 

экстракции AccuBOND II AMINO, 200 мг, 3 мл, Agilent Technologies (Великобритания), рНиндикаторные 

полоски Neutralit рН 5,0-10, Merck KGaA (Германия). 

Подготовка образца 

Экстракция 

В пипетку Пастера длиной 150 мм помещали стеклянный шарик диаметром 2 мм и суспензию 

Полисорба-10 (2 чайные ложки на 50 мл воды) до образования слоя сорбента высотой 

около 2 см. Сорбент активировали 2 мл метилгидроксид и промывали 2 мл воды. Через 

пипетку пропускали 10 мл мочи (свободное протекание), с содержанием 20 нг метаболита 

3'OH-станозолола (2 мкл раствора с концентрацией 10 мкг/мл) и 50 нг внутреннего стандарта 

- дейтерированного метаболита 3'OH-станозолола-D3 (5 мкл раствора с концентрацией 10 

мкг/мл) 5, затем промывали 2 мл воды и элюировали 2 мл метилгидроксида. Элюат выпаривали 

на роторном испарителе с вакуумом Heidolph (Германия) при температуре 50 С. Сухой 

остаток растворяли в 1 мл 0,8 М фосфатного буферного раствора с рН 7,0, прибавляли 30 

мкл -глюкуронидазы от Е.coli K12, перемешивали на вихревом шейкере GFL 3025 (Германия) 

и проводили гидролиз с использованием твердотельного термостата Grant (Германия) 

при температуре 50 С в течение 60 мин. Охлаждали до комнатной температуры, прибавляли 

300 мкл 20% раствора смеси калия карбонат – калия бикарбонат (1:1) до рН=9,5 и экстрагировали 

5 мл терт-бутил метилового эфира при перемешивании в течение 5 мин. Полученную 

смесь центрифугировали Hermle z 513 (Германия) со скоростью 2000 об/мин в течение 5 мин 

и отделяли органическую фазу. 

Твердофазная экстракция на аминном картридже 

Органическую фазу пропускали (свободное протекание) через предварительно кондиционированный 

2 мл терт-бутил метилового эфира картридж для твердофазной экстракции 

AccuBOND II AMINO. Картридж промывали 3 мл ацетонитрила и элюировали 2 мл метилгидроксида. 

Элюат выпаривали на роторном испарителе с вакуумом при температуре 50 С. 

Дериватизация 

Сухой остаток растворяли в 100 мкл смеси MSTFA аммония йодид этантиол (1000 : 

2 : 3, об/м/об), дериватизировали при температуре 60 С в течение 30 мин, охлаждали до 

комнатной температуры и переносили в виалки с микровставками для газовой хроматографии.


Газовая хроматография – масс-спектрометрия высокого разрешения 

Параметры газового хроматографа 

Анализ проводили с использованием газового хроматографа Agilent Technologies 6890N 

(США), соединенным с масс-спектрометром. Газовый хроматограф оснащен колонкой Agilent 

ULTRA 1 (длина 17 м, внутренний диаметр 0.2 мм, толщина фазы 0.11 мкм). Гелий перед 

вводом в хроматограф дополнительно очищали строенной системой ловушек Agilent (1 – 

углеводороды/вода, 2 – кислород, 3 – индикатор кислорода). Анализ проводили инжекцией 2 

мкл в режиме деления потока (1:2). Температура инжектора 300 С, постоянное давление 

11,5 psi. Температурная программа колонки: начальная температура 200 С, скорость нагрева 

16 С/мин, конечная температура 320 С. 

Параметры масс-спектрометра 

ThermoFinnigan MAT95XP (Германия) с магнитной и электростатической фокусировкой. 

Температура линии соединения 300 С, температура ионного источника 240 С. Энергия 

электронов 65 эВ, ток эмиссии 1 мА, положительная ионизация. Автотюнинг ионного источника, 

настройку разрешения (R~5000) и электрического поля проводили с использованием 

перфторфенантрена FC-5311, MasCom GmbH, (Германия) по массе 454,97285. Сбор данных 

осуществляли сканированием электростатическим полем с использованием мультиионного 

детектирования (MID) в режиме захвата (Lock, m/z 454,97285) и калибровки (Cali, m/z 

554,96646). До 7 ионов регистрировали с временным циклом 0.4 с. Для детектирования триметилсилильной 

(трис-ТМС) производной 3'OH-станозолола использовались ионы с m/z: 

545,3409; 560,3644 и 520,3457. Внутренний стандарт 3'OH-станозолол-D3: m/z 563,3832. 

Результаты 

В качестве элюентов были опробованы: ацетонитрил (рисунок 1), метиленхлорид, тертбутил 

метиловый эфир, метилгидроксид, четыреххлористый углерод и этилацетат. Кроме 

метилгидроксида все перечисленные растворители не элюируют 3'OH-станозолол с NH 2 - 

фазы (рисунок 2). 

Рисунок 1 - Хроматограмма 

3'OH-станозолола трис-ТМС. 

Элюирование с NH 2 -фазы 2 мл ацетонитрила 


3'OH-станозолола трис-ТМС. Элюирование с 

NH 2 -фазы 2 мл метилгидроксида

156 


В качестве промывочного растворителя был выбран ацетонитрил как наиболее близкий 

к метилгидроксиду по элюирующей силе из приведенных растворителей (метилгидроксид: 

231,8 кДж/моль; ацетонитрил: 190,8 кДж/моль). Такой выбор основывался, прежде всего, на 

возможности максимальной очистки образца от мешающих примесей и детектировании сигнала 

с минимальным шумом. Сравнение элюатов с использованием чистого метилгидроксида, 

метилгидроксида с подкислением 20 мкл 1 М HCl и метилгидроксид с подщелачиванием 

20 мкл 25 % NН 3 (рисунок 4, 5) не показало значительной разницы между уровнем шума и 

откликами пиков 3'OH-станозолола трис-ТМС. 


3'OH-станозолола трис-ТМС. Элюирование с NH 2 - 

фазы 2 мл метилгидроксида с добавлением 20 мкл 

1 М HCl 


3'OH-станозолола трис-ТМС. Элюирование с 

NH 2 -фазы 2 мл метилгидроксида с добавлением 

20 мкл 25 % NH 3 

Анализ образцов мочи без содержания метаболитов станозолола показал отсутствие 

влияющего шума в исследуемой области (рисунок 6). 

Рисунок 6 - Хроматограмма чистой мочи с 

внутренним стандартом 

3'OH-станозолол-D3 трис-ТМС


Таблица 2 - Идентификация 3'OH-станозолола, 2 нг/мл по трем ионам в 10 разных образцах 

проб 

Стандарт 

Образец 

№ ВУ, мин m/z 

Высота 

пика Отклик, % 

Допустим. 

интервал 

Отклик, % 

Высота 

пика 

ВУ, 

мин 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10 

6,45 545,3409 144766 100,00 90-100 100,00 123374 6,44 

6,45 560,3644 86620 59,83 49,83-69,83 66,47 82012 6,44 

6,45 520,3457 17400 12,02 7,02-17,02 11,27 13910 6,44 

6,45 545,3409 70512 100,00 90-100 100,00 148760 6,45 

6,44 560,3644 49719 70,51 60,51-80,51 72,63 108048 6,45 

6,45 520,3457 8403 11,92 6,92-16,92 12,78 19011 6,45 

6,45 545,3409 156895 100,00 90-100 100,00 120188 6,45 

6,44 560,3644 105149 67,02 57,02-77,02 67,04 80574 6,45 

6,45 520,3457 19108 12,18 7,18-17,18 16,04 19275 6,45 

6,45 545,3409 41506 100,00 90-100 100,00 246495 6,44 

6,44 560,3644 27710 66,76 56,76-76,76 66,72 164469 6,44 

6,44 520,3457 4336 10,45 5,45-15,45 12,63 31144 6,44 

6,45 545,3409 62021 100,00 90-100 100,00 159215 6,44 

6,45 560,3644 40760 65,72 55,72-75,72 66,47 105824 6,44 

6,45 520,3457 7470 12,04 7,04-17,04 12,20 19431 6,44 

6,44 545,3409 214000 100,00 90-100 100,00 110173 6,45 

6,44 560,3644 139084 64,99 54,99-74,99 63,30 69735 6,44 

6,44 520,3457 24658 11,52 6,52-16,52 11,79 12988 6,45 

6,44 545,3409 188712 100,00 90-100 100,00 187141 6,44 

6,44 560,3644 130818 69,32 59,32-79,32 63,54 118911 6,44 

6,44 520,3457 23220 12,30 7,3-17,3 13,55 25351 6,44 

6,45 545,3409 189481 100,00 90-110 100,00 251987 6,44 

6,45 560,3644 140211 74,00 64-84 64,36 162171 6,44 

6,45 520,3457 24784 13,08 8,08-18,08 11,77 29670 6,44 

6,44 545,3409 165207 100,00 90-100 100,00 254703 6,45 

6,44 560,3644 111820 67,68 57,68-77,68 66,76 170045 6,45 

6,44 520,3457 20871 12,63 7,63-17,63 14,29 36388 6,45 

6,45 545,3409 204819 100,00 90-100 100,00 313430 6,44 

6,45 560,3644 152300 74,36 64,36-84,36 67,40 211261 6,44 

6,45 520,3457 28479 13,90 8,9-18,9 11,91 37325 6,44 

где ВУ – время удержания 

Дополнительный этап твердо-фазной экстракции по сравнению с иммуноафинной хроматографией 

требует значительно меньше времени при получении сопоставимых результатов, 

а также использования стабильного и недорогого сорбента. Применение дополнительной 

стадии твердофазной экстракции на аминной фазе позволяет достигать степени очистки 

образца, при которой возможно детектировать и проводить по трем ионам идентификацию 

3'OH-станозолола в моче с концентрацией 2 нг/мл и менее. Выход 3'OH-станозолола соста-

158 


вил около 98 %, что дает возможность использовать вышеописанную дополнительную стадию 

очистки в качестве альтернативного метода иммуноафинной хроматографии. 


1. M. Machnik, P. Delahaut, S. Horning, W. Shänzer: Очистка и концентрация анаболических 

стероидов методом иммуноафинной хроматографии (IAC). Recent advances in doping analysis 

(4). 14 th Cologne Workshop on Dope Analysis (1996) 223-237. 

2. W. Shänzer, G. Opfermann and M. Donike: Метаболизм станозолола: идентификация и синтез 

метаболитов, выводящихся с мочой. J. steroid Biochem. 36 (1990) 153-174. 

3. A. Leinonen, L. Savonen and K. Kuoppasalmi: Улучшенная очистка анаболических стероидов 

для GC/MS анализа. Recent advances in doping analysis (1). 11 th Cologne Workshop on Dope 

Analysis (1993) 25-31. 

4. S. Horning and M. Donike: Высокое разрешение GC/MS. Recent advances in doping analysis 

(1). 11 th Cologne Workshop on Dope Analysis (1993) 155-161. 

5. G. Fuhöller, U. Mareck, W. Shänzer: Улучшенная детекция 3'-гидроксистанозолола с использованием 

3'-гидроксистанозолола-d 3 в качестве внутреннего стандарта. Recent advances 

in doping analysis (13). 23 rd Cologne Workshop on Dope Analysis (2005) 387-390. 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОСТЬ 

РАСТВОРЯЮЩИХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ВСКРЫТИЯ МЕДИ 

ИЗ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ СУЛЬФИДОВ 

Сыздыкова Л.И. 

Казахский национальный университет им аль-Фараби 


Осуществлен прогноз эффективно действующих реагентов и прогноз последовательного прохождения 

конкурирующих реакции окисления сульфидов меди с использованием окислителей нитрит натрия, гипохлорит 

натрия и хлорат калия. 

Разработка и развитие теоретических основ гидрохимических процессов (гидрометаллургии, 

обогащения руд, химической технологии, геохимических процессов, химического 

обогащения), протекающих на границе раздела фаз твердое тело-жидкость, по существу, базируется 

на законах химической термодинамики и кинетики. Однако термодинамика и кинетика 

химических реакций, протекающих в условиях, далеких от равновесных, обладают рядом 

специфических особенностей, и поэтому во многих случаях традиционные подходы 

классической термодинамики и формальной кинетики оказываются недостаточными. Для 

процессов, протекающих на границе раздела фаз в неравновесных условиях, необходим другой 

подход. Как утверждает автор [1], экспериментальному исследованию условий осуществления 

неравновесных конкурирующих реакций должно предшествовать их теоретическое 

изучение, которое позволило бы, во-первых, показать возможность использования того 

или иного реагента для вскрытия минерала, и, во-вторых, осуществить качественный (вероятностный) 

прогноз эффективности реагента-растворителя в сравнении с другими. Такой 

прогноз осуществляется по методу предложенному профессором Х.К. Оспановым [1-3].


Актуальность проблемы очевидна, если учесть, что до настоящего времени отсутствует 

научно-обоснованный подход к подбору растворителей для извлечения меди, цинка, свинца 

в раствор из твердой фазы минерального сырья. Вследствие этого выбор растворителей и оптимальных 

условий их использования для перевода (вскрытия) ценных компонентов, в частности 

меди, из твердой фазы в раствор осуществляется фактический эмпирически. 

В настоящее время имеется большое количество исследований в области гидрометаллургической 

переработки сульфидных медных концентратов с использованием различных 

окислителей [4-8]. В настоящей работе в качестве окислителей минералов меди – ковеллина 

(CuS), халькозина (Cu 2 S), борнита (I) (Cu 5 FeS 4 ) и халькопирита (CuFeS 2 ) рассмотрены солянокислые 

растворы хлората калия, нитрита натрия и гипохлорита натрия. 

Выбор соляной кислоты в качестве растворяющего реагента (растворителя) обусловлен 

тем, что соляная кислота, являясь кислотным реагентом, одновременно выполняет функцию 

комплексообразующего реагента, т.е. поставщика хлор-иона в реакционную среду для связывания 

ионов металлов в комплекс. В этом основное преимущество соляной кислоты по 

сравнению с широко используемой серной. В случае использования серной кислоты на практике 

скорость перехода ионов меди, цинка из твердой фазы в раствор резко уменьшается изза 

блокирования поверхности минерала цинка образующимися труднорастворимыми сульфатами 

сопутствующих металлов, как кальция, бария, свинкц, магний. 

Использование солянокислотного и хлоридного методов выщелачивания меди [2-4], 

железа [5, 6], свинца, цинка [7, 8] основано на высокой растворимости образующихся комплексных 

хлоридов. Эффективность хлоридных гидрометаллургических методов обусловлена 

также более высокой электропроводностью хлоридных растворов и, как следствие, снижением 

энергозатрат при электролизе; образованием анионных комплексов, облегчающих 

ионообменное разделение и экстракцию металлов [9]. 

Для качественного прогноза активности выбранных окислителей проведено термодинамическое 

описание химических реакций окисления минералов меди в солянокислой среде 

0 

на основе расчета изменения энергии Гиббса G r 298 

и 

r G0 / 298 

n (n –приведенное химическое 

сродство). 

Сущность нахождения Δ r G 0 /n для прогноза эффективно действующего реагента при 

вскрытии труднорастворимых природных сульфидов (минералов) в условиях переработки 

минерального сырья заключается в том, что берется один минерал и множество различных 

растворяющих реагентов (окислители и лиганды) и в начале рассчитывается изменение 

суммарной энергии Гиббса химической реакции взаимодействия одного данного минерала 

с различными реагентами Δ r G 0 . 

Термодинамическая возможность взаимодействия минерала с различными реагентами 

оценена в начале путем расчета стандартных значений энергии Гиббса химических реакций 

на основании значений энергий Гиббса образования участников реакций: 

 

r 

G 

0 

298 

=( i 

0 

f G 298 

) прод. - ( i 

0 

f G 298 

) исх.вещ. 

Затем для прогноза эффективно действующих окислителей в сочетании с лигандом, в 

начале составляем уравнение по ионно-электронному методу электронного баланса с учетом 

общего числа окисляющихся и восстанавливающихся атомов, входящих в формулу данного 

минерала (сульфида). Определяем нужные количества электронов эквивалентных расходу 

окислителя в молях для разрушения одного моля сульфида. 

Затем рассчитываем энергии разрушения кристаллической решетки минерала под действием 

растворителя Δ r G 0 1, исходя из деления Δ r G 0 на нужные количества электронов ―n‖ 

эквивалентных расходов окислителя в молях для разрушения одного моля минерала (суль- 

В 2009 г. Международная Ассоциация авторов научных открытий выдала диплом проф. Оспанову Х.К. на 

научные открытия «Закономерность изменения эффективность растворяющих реагентов в зависимости от приведенного 

значения химического сродства» и наградила его золотой медалью.

160 


фида) Δ r G 0 /n . Методология расчета электронов в редокс процессе и в целом Δ r G 0 /n приведены 

в работах /3-4/. На основании сравнения Δ r G 0 /n реакции взаимодействия минералов 

(сульфидов) с окислителями или лигандами составляем новый термодинамический ряд растворителей 

(―силы‖ окислителей или активность лигандов). Если значения Δ r G 0 /n будут более 

отрицательными, тем выше активность эффективно действующих реагентов /3/. 

Стандартные энергии Гиббса образования минералов и неорганических веществ в водном 

растворе (ионы и нейтральные молекулы) взяты из работы [1, 10]. 

Результаты термодинамического описания окисления сульфидных минералов меди 

вышеуказанными окислителя приведены в таблицах 1-4. 

0 

Таблица 1 - Изменение энергии Гиббса ( G ) химической реакции окисления ковеллина 

r 298 

различными окислителями в солянокислой среде и приведенное значение химического сродства- 

G /n 

0 

r 298 

Р е а к ц и и 

0 

- G , 

r 298 

кДж/моль 

- 

G 0 

r 298 

/n, 

кДж/моль; 

n-расход окислителя 

в пересчете на 1 моль 

сульфида 

CuS + 2KNO 2 +4HCl CuCl 2 + 2NO+ 2KCl+ +2H 2 O+S o (1) 402,3 n=2; 201,1 

CuS + NaClO+2HCl CuCl 2 + NaCl+H 2 O+S o (2) 453,2 n=1; 453,2 

3CuS + KClO 3 +6HCl 3CuCl 2 + KCl+3H 2 O+3S o (3) 1201,4 n=0,33; 3610 

Анализ данных вышеуказанных таблиц показывает, что наименее отрицательные значения 

n в пересчете на 1 моль сульфида наблюдаются в случае использования в ка- 

r G0 298 / 

честве окислителя нитрита натрия, наиболее отрицательное значение 

r G0 / 298 

n в случае использования 

окислителей гипохлорита натрия и хлорида калия. 

Если судить по величине 

r G0 / 298 

n в расчете на 

1 моль сульфида, то можно составить термодинамический ряд реагентов по увеличению их 

окислительной способности: KNO 2 NaOCl KClO 3 . 

0 

Таблица 2 - Изменение энергии Гиббса ( G ) химической реакции окисления халькозина 

r 298 


 

0 

/n. 

r G 298 

Р е а к ц и и 

0 

- G r 298, 


0 

- G r 298/n, 

кДж/моль; 

n-расход окислителя 

в пересчете 

на 1 моль сульфида 

Cu 2 S +4KNO 2 +8HCl 2CuCl 2 + 4NO+ 4KCl+ +4H 2 O+S o (1) 840,1 n=2; 420,0 

Cu 2 S + 2NaClO+4HCl 2CuCl 2 + 2NaCl+2H 2 O+S o (2) 970,3 n=2; 485,1 

3Cu 2 S+2KClO 3 +12HCl 6CuCl 2 + 2KCl+6H 2 O+3S o (3) 2595,7 n=0,66; 3933,0 

0 

Таблица 3 - Изменение энергии Гиббса ( G r 298) химической реакции окисления борнита (I) 


 

0 

/n. 

r G 298


Реакции 

Cu 5 FeS 4 +13KNO 2 +26HCl→ 

→5CuCl 2 +FeCl 3 +13NO+13KCl+4S 0 +13H 2 O 

2Cu 5 FeS 4 +13NaClO+26HCl→ 

→10CuCl 2 +2FeCl 3 +13NaCl+8S 0 +13H 2 O 

6Cu 5 FeS 4 +13KСlO 3 +78HCl→ 

→30CuCl 2 +6FeCl 3 +13KCl+24S 0 +39H 2 O 

0 

- G , 

r 298 


0 

- G /n, кДж/моль; 

r 298 

n-расход окислителя в пересчете 


2593,4 n=13; 199,5 

5680,8 n=6,5; 874,0 

14865,5 n=2,17; 6850,0 

0 

Таблица 4 - Изменение энергии Гиббса ( G ) химической реакции окисления халькопирита 

(I) различными окислителями в солянокислой среде и приведенное значение химиче- 

r 298 

0 

ского сродства- /n. 

r G 298 

Реакции 

CuFeS 2 +5KNO 2 +10HCl→ 

→CuCl 2 +FeCl 3 +5NO+5KCl+2S 0 +5H 2 O 

2CuFeS 2 +5NaClO+10HCl→ 

→2CuCl 2 +2FeCl 3 +5NaCl+4S 0 +5H 2 O 

6CuFeS 2 +5KСlO 3 +30HCl→ 

→6CuCl 2 +6FeCl 3 +5KCl+12S 0 +15H 2 O 

0 

- G 0 

, - 

r 298 

G /n, кДж/моль; 

r 298 

кДж/моль n-расход окислителя в пересчете 


533,7 n=5; 106,7 

1737,2 n=2,5; 695,0 

5830,8 n=0,83; 7025,0 

Соответственно можно предположить высокую эффективность окислителей гипохлорита 

натрия и хлорита калия для вскрытия сульфидов меди. 

Выводы: 

Проведено термодинамическое описание процессов окисления сульфидных минералов 

меди (борнита, халькозина, ковеллина, халькопирита) нитритом натрия, гипохлорита натрия 

и хлората калия; 

Осуществлен качественный прогноз эффективности указанных реагентов-окислителей 

для вскрытия сульфидных минералов меди на основе сопоставительного анализа термодинамических 

характеристик процессов. 

Установлены термодинамические закономерности процессов окислительного растворения 

сульфидных минералов меди с целью обоснования выбора эффективнодействующего 

реагента для их вскрытия. 


1. Оспанов Х.К. Прогноз эффективно действующих реагентов и последовательного 

прохождения конкурирующих сложных реакций на границе раздела твердое тело-жидкость // 

Вестник КазНУ, сер. хим. № 4 (56) - 2009. - С. - 66-72 

2. Оспанов Х.К. Химическое сродство- реакционная способность и (растворителей) в 

условиях их взаимодействиях на границе раздела твердое тело-жидкость // Вестник КазНУ, 

сер. хим., №2 (54). - 2009. - С. 7-15. 

3. Оспанов Х.К. Теория управления физико-химическими процессами, протекающими 

на границе раздела твердое тело-жидкость. 2009. – 133 с. 

4. Оспанов Х.К. Физико-химические основы избирательного растворения минералов. – 

М.: Недра, 1993. – 175 с.

162 


5. Jana R.K., Singh D.D.N., Roy S.K. Alcohol - modified hydrochloric acid leaching of sea 

nodules // Hydrometallurgy. - 1995.- Vol.38, №3. - C.289 - 298. 

6. Пат. 5316567 США. Гидрометаллургический способ извлечения меди в кислых хлоридных 

растворах. Опубл. 31.05.94. 

7. Padilla R., Lovera S., Ruiz M.C. Leaching of chalcopyrite in CuCl 2 -NaCl-O 2 system. 

//EPD Congr.1997:Proc.Sess. and Symp.T.M.S. Annu Meet., Orlando, Fla., Febr. 9-13.1997. Warrandale(Pa), 

1997. Р.147-151. 

8. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии. Том II. Гидрометаллургия. - М.: Металлургия, 

1975. - С. 69 -71, 200 - 201. 

9. Сычева Е.А., Едакина Л.А. Комбинированная схема переработки труднообогатимого 

полиметаллического сырья ИПК //Комплексное использование минерального сырья. – 1995. 

– №5. - С. 93-95. 

10. Наумов Г.Б., Рыженко Б.Н., Ходаковский И.Л. Справочник термодинамических величин 

(для геологов). – М.: Атомиздат, 1971. – 240 с. 

ӚСІМДІКТІ ШИКІЗАТТАН МЕҢЗЕЛІНУІ ПОЛИФУНКЦИОНАЛДЫ БАҒЫТТАРҒА 

АРНАЛҒАН ТАБИҒИ СОРБЕНТ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫН ЖАСАҚТАУ ЖӘНЕ 

ОЛАРДЫҢ ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ КӚРСЕТКІШТЕРІ 

Тасибеков Х.С. 

әл-Фараби атындағы ҚазҦУ РМК 

Физика-химиялық талдау және зерттеу әдістері орталығы ЕМК 

Зерттеулер нәтижесінде бидай кеуегін карбонизациялау арқылы сорбциялық сыйымдылығы жоғары 

болатын кеуекті көміртекті сорбенттер алынған. Өндірілген сорбенттің физика-химиялық құрамы мен 

қасиеттерін анықтау мақсатында ИҚ-спектроскопиялық сараптамалар, сорбциялық сиымдылыққа, 

элементтік құрамына, кеуектілігіне қатысты зерттеулер жүргізіліп тұжырымдамалар жасалынды. 

Металлургия ӛнеркәсібінде кҥрделі қҧрамды кендерді технологиялық ӛңдеу кезінде 

асыл металдардың біраз мӛлшері жоғалады. Сондықтан ӛнеркәсіптік ерітінділерден асыл 

металдарды концентрлеу арқылы тереңінен алу мәселесі әлі де ӛзекті болуда. Ежелден 

қазіргі кезге дейін кӛп жағдайда асыл металдарды концентрлеу ҥшін бейорганикалық 

коллекторлар мен комплекс тҥзуші сорбенттер (комплекстҥзуші топтар химиялық жолмен 

бекітілген кремнеземдер, модифицирленген ионалмастырушы шайырлар, табиғи және 

синтетикалық полимерлі қосылыстар т.б.), химия және тау-кен қайта ӛңдеу ӛндірістерінің 

тастандылары қолданылып келген. Заман талабына сәйкес бҧл ӛндірістерге тәуелсіз және 

ӛзіндік қҧны тӛмен болатын табиғи материалдарды қолдана отырып экологиялық тҧрғыдан 

таза сорбенттерді алу технологиясын жасақтау ол материалдарды тек импорттау арқылы қол 

жеткізіп отырған еліміз ҥшін ӛзекті мәселелердің бірі болып табылады. 

Бҧл жҧмыс бидай кеуегін карбонизациялау арқылы кеуекті кӛміртекті материалдарды 

ӛндірудің жаңа тиімді технологиясын жасақтауға және ӛндірілген материалдардың физикахимиялық 

қасиеттерін тәжірибе жҥзінде қарастыруға арналған.


Зерттеу нәтижелері және оларды сараптау 

Йод бойынша сорбциялық сиымдылық. Йод бойынша сорбциялық сиымдылық 

МЕМСТ 6217-74 сәйкес әдістеме бойынша анықталды. Анализ нәтижесі ретінде параллель 

орындалған 5 анықтаудан алынған нәтижелердің орташа арифметикалық мәні алынды. 

Олардың арасындағы абсолютті ауытқу 3% тең шекті ауытқудан асқан жоқ. 

Алынған нәтижелер 1-кестеде кӛрсетілген. 

1-ҥлгі. Булы-газды активациясыз карбонизациялау. t = 650 o C; 

2-ҥлгі. Карбонизциялау және бастапқы шикізаттың 1 грамына 1,0 грамм су ҥлесі тиетін 

жағдайда булы-газды активациялау. t = 650 o C; 





5-ҥлгі. Алдын-ала шикізатты 1 % массалық ҥлесте болатын етіп қҧрғақ NH 4 NO 3 –мен 

араластырып қоймалжың кҥйге жеткенше ылғалдап (H 2 O дист. ) кем дегенде 1 тәулікке 

қанықтыруға қойылған. Карбонизциялау және бастапқы шикізаттың 1 грамына 1,5 грамм су 

ҥлесі тиетін жағдайда булы-газды активациялау. t = 650 o C. 

6-ҥлгі. «Ирбитский химико-фармацевтический завод» ААҚ ӛндірген таблетка кҥйіндегі 

активтелген кӛмірі. 

7-ҥлгі. «Реактив» АҚ МЕМСТ 6217-74 сәйкес ҚАК (қайыңның активтелінген кӛмірі). 

1-кесте - Йод бойынша әртҥрлі сорбент ҥлгілерінің сорбциялық сиымдылығы 

Ҥлгі Йод саны, мг/г 

№ 1 13 

№ 2 23,7 

№ 3 33,7 

№ 4 28,6 

№ 5 61,6 

№ 6 76,8 

№ 7 75,6 

1-ҥлгінің сорбциялық активтілігі ӛте тӛмен, себебі бҧл ҥлгі активтелмеген. 2-, 3-, 4- 

ҥлгілердің арасында сорбциялық сиымдылығы жоғарысы 3 ҥлгі, бҧл әдебиеттерде 

келтірілген мәліметтерге сәйкестігін кӛрсетеді. Яғни, 1 г шикізатты активтеуге 1,5 г су 

жҧмсалуы оптималды жағдай. Ал, барлық карбонизацияланған ҥлгілердің ішінде ең 

сиымдылығы жоғарысы аммоний нитратымен ӛңделген шикізаттан алынған АК, оның 

сорбциялану сиымдылығы ҚАК мен медицинадағы қолданылатын активтелінген кӛмірлерге 

жақын. 

Элементтік анализ. Тәжірибе нәтижесінде алынған сорбенттердің химиялық 

қҧрамында, айтар болсақ оның сорбциялау қабілеттілігінің негізгі физика-химиялық 

кӛрсеткіші болып келетін кӛміртектің ҥлесін білу ҥшін сорбент ҥлгілеріне элементтік анализ 

жасалынды (2-кесте). 

2-кесте - Сорбенттерге жасалынған элементтік анализдің нәтижелері 

Сорбент Ҥлгі, 

Салмақтық, г Пайыздық, % 

шифрі г CO 2 HO S Қалдық C H S Қалдық 

1/134 4,610 12,900 0,570 0,050 0,178 78,05 1,41 0,37 7,01 

2/134 4,630 13,900 0,670 0,060 0,280 80,05 1,62 0,43 6,05 

3/134 4,850 13,350 1,235 0,140 0,670 73,41 2,85 0,96 13,81

164 


Элементтік анализ нәтижелері бидай кебегін жоғарыда келтірілген әдістеме бойынша 

ӛңдеу арқылы алынған № 3 ҥлгіде кӛміртегінің ҥлесі 78,05 % (ҥлгі 1/134), қышқылдық орта 

жағдайында (Н 2 SO 4 1% ерітіндісі) ӛңдеу арқылы алынған сорбенттерде кӛміртегінің ҥлесі 

80,05 % (ҥлгі 2/134), ал негіздік орта жағдайында (NaOH 1,5% ерітіндісі) ӛңдеп алынған 

сорбенттерде кӛміртегінің ҥлесі 73,41% (ҥлгі 3/134) екендігін кӛрсетті. Яғни, элементтік 

анализ нәтижелері бидай кебегін фракциялап бӛліп алып тікелей карбонизациялау және 

қышқылдық әдіс арқылы алынған сорбенттердің сорбциялау қабілеттілігі мен механикалық 

беріктілігінің жоғары болатындығын аңғартты. Осы екі әдістпен алынған сорбенттердің 

қҧрамындағы кӛміртегінің ҥлесі бойынша айырмашылығы ҥлкен емес, бірақ фракцияға бӛліп 

алу әдісі әлдеқайда арзан, себебі бҧл әдісті қолданғанда кҥкірт қышқылының қажеттілігі жоқ 

болады. Сонымен қатар қауіпсіздігі жоғары және қарапайым әдіс болып табылады. 

Cорбенттердің ИҚ-спектрлері. Шикізат ретінде алынған бидай кебектерін алдын-ала 

електен ӛткізіп алып, содан кейін оны тікелей карбонизациялау және алдын-ала аммоний 

нитратымен ӛңдеп алып барып карбонизациялау арқылы алынған сорбенттердің ИҚспектрлерін 

тҥсіру арқылы алынған мәліметтер 4’10 кестелерде келтірілген. 

Сонымен қатар салыстыру мақсатында қышқылдық әдіспен алынған сорбенттің ИҚспектрлері 

де тҥсірілді (1-сурет және 3-кесте). 

1-сурет - Бидай кебегін (H 2 SO 4 1%-ерітіндісімен ӛңделген) 

карбонизациялау арқылы алынған сорбенттің ИҚ-спектрі 

Қышқылдық әдіспен ӛңделген сорбенттің ИҚ-спектрлерінде Н 2 О жҧтылуының кең 

және ӛте интенсивті жолақтары кӛрінеді. Негізгі заттардың жҧтылу жолақтары ӛте әлсіз, 

сондықтан олардың интерпретациясын қиындатады. νОН 3400-3230 см -1 , δ-OH 1410-1260 

жолақтарында интенсивті жҧтылу аймақтары байқалады. Біршама интенсивті жолақ ν-NH 2 

2500-3300 см -1 . 669.01-1028.13 см -1 аралығындағы ИҚ-спектрлерінің интенсивті жҧтылу 

жолақтары δ-СH бензол мен ν-C-O- функционалдық топтардың бар екендігін аңғартады. 

1115.41-1620.32 см -1 аралығындағы ИҚ-спектрлерінің жолақтарын келесі функционалдық 

топтардың жҧтылуына жатқызуға болады: ν-C=O, қосарланған не циклде; δ-OH; бензол 

сақинасы; δ-NH 2 . Біршама интенсивті жолақ ν-СН 2 – 2852.95 , 2923.92 см -1 , ν-NH 2 – 3074.74, 

2503.77, 2789.26 байқалады. 3000-2200 см -1 кең жолақтары сутекті байланыстардың барын 

кӛрсетеді


3-кесте - Бидай кебегін (H 2 SO 4 1%-ерітіндісімен ӛңделген) карбонизациялау арқылы алынған 

сорбент ҥлгісіндегі заттың қҧрамына кіретін функционалдық топтар және олардың толқын 

саны 

Толқын саны, Әдеби мәліметтер бойынша ӛткізу Функционалдық топ 

см -1 

жолағының толқын саны, см -1 [1] 

738,79 770-730 δ-CH моноорынбасқан 

1020,41 1200-1000 (кҥшті) ν-C-O- 

1336,76 1410-1260 (кҥшті) δ-OH 

1629,96 1680-1620 ν-C=C 

1625-1475 Бензол сақинасы 

2511,49 2500-3300 ν-NH 2 

2800,83 2500-3300 ν-NH 2 

3086,32 2500-3300 ν-NH 2 

3379,52 3400-3230 (кҥшті) ν-OH, полиассоциаттар 

4-кесте - 1-ҥлгідегі заттың қҧрамына кіретін функционалдық топтар және олардың толқын 

саны 


см -1 


752,79 770-730 δ-CH моноорынбасқан 

920 950-900 ν-C-Н- 

1020,41 1200-1000 ν-C-O- 


саны 


см -1 


748 770-730 δ-CH моноорынбасқан 

1180 1200-1000 ν-C-O- 


саны 


см -1 



11121 1200-1000 ν-C-O- 


саны 


см -1 



1150 1200-1000 ν-C-O-

166 


8- кесте - 5-ҥлгідегі заттың қҧрамына кіретін функционалдық топтар және олардың толқын 

саны 


см -1 



1120 1200-1000 (кҥшті) ν-C-O- 

1620 1680-1620 ν-C=C 

1580 1680-1620 ν-C=C 

3380 3400-3260 ν-NH 2 


саны 


см -1 



1180 1200-1000 ν-C-O- 

1620 1680-1620 ν-C=C 

1700 1850-1650 ν-C-O- 

3280 3400-3260 ν-NH2 


саны 


см -1 



1180 1200-1000 ν-C-O- 

Барлық ҥлгілердің спектрлерінде δ-CH моноорынбасқан 770-730 см -1 аралығында 

және ν-C-Н- 1200-1000 см -1 аралығындағы жолақтары жақсы кӛрінеді, бірақ 

интенсивтіліктері тӛмен. Сонымен қатар 1-ҥлгіде ν-C-Н- 900-950 см -1 аралығында, 5- және 6- 

ҥлгілерде ν-C=C 1680-1620 см -1 аралығындағы, сондай-ақ аммоний нитратымен ӛңделген 5- 

ҥлгіде ν-NH 2 3400-3260 см -1 аралығындағы жолақтары бар. Осы барлық жолақтардың 

интенсивтілігі жоғары емес, сондықтан сорбент қҧрамында аз кӛлемде ғана 

кездесетіндіктерін білдіреді. Ал бҧл дегеніміз ИҚ-спектроскопия тек химиялық 

байланыстарды кӛрсететін болғандықтан элементтік анализ кӛрсеткен кӛмір қҧрамындағы 

78% кӛміртек негізінен химиялық байланыстпаған бос кҥйінде екендігін айқындайды. 

Осыған сҥйене отырып алынған сорбенттің сорбциялық қасиеттері де жоғары болады деген 

тоқтамға келуге болады. Сондай-ақ 5-ҥлгідегі ν-NH 2 жолақтары шикізатты аммоний 

нитратымен ӛңдеу арқылы активті центрлерді қалыптастыруға мҥмкіндіктің бар екендігін 

аңғартады. 

Сорбенттің кеуектілігін сараптау. Ӛндірілген бидай кебегінен алынған сорбенттердің 

сорбциялық қасиеттерін анықтау ҥшін маңызды кӛрсеткіштердің бірі болып табылатын 

кеуектілікке сараптама жҧмыстары жасалынды (11-кесте). 

Мҧндағы кеуектің шынайы кӛлемі (V шын. , мл/г) кеуектің жалпы кӛлемінің (V ads, max , 

мл/г) коэффициентің (К=0,001558) кӛбейтіндісіне тең: 

V шын. = К * V ads, max


11-кесте - Кебектен алынған сорбенттің кеуектілігіне жасалған сараптама нәтижелері 

Ӛңделу тҥрі 

Меншікті беттің 

ауданы, S W , м 2 /г 

Кеуектің жалпы кӛлемі, 

V ads, max , 

мл/г 

Кеуектің шынайы 

кӛлемі, V шын. , 

мл/г 

Фракциялау 362.640 112.071 0.186 

H 2 SO 4 , 1% 373.770 132.177 0.206 

NaOH, 1.5% 44.291 29.317 0.046 

Әдеби мәліметтермен (12-кесте ) эксперимент нәтижелерін салыстыру (11-кесте) бидай 

кебегін алдымен електен ӛткізіп алып, содан кейін тікелей карбонизациялау әдісімен ӛндіріп 

алынған сорбенттерде негізінен микрокеуекті немесе супермикрокеуекті типті кеуектер 

тҥзілетіндігін кӛрсетті [2-6]. 

12-кесте - Адсорбенттердің кеуектерінің классификациясы 

Кеуектің қҧрылымдық 

тҥрі 

Кеуектің орташа 

эквиваленттік 

радиусы, нм 

Кеуектің кӛлемі, 

см 3 /г 

Меншіктік бет, м 2 /г 

Микрокеуектер 4 – 6 0.25 – 0.6 350 – 850 

Супермикрокеуек 6 – 13 0.1 – 0.8 200 – 500 

Мезокеуек 13- 1600 0.02 – 0.2 20 – 100 

Макрокеуек 1600-ден артық 0.2 – 0.8 0.5 – 2 

Алынған нәтижелер микрокеуекті сорбенттерді органикалық заттарды сорбциялау 

ҥшін, ал мезокеуекті сорбенттерді сирек және асыл металдарды концентрлеу жҧмыстарында 

қолдануға мҥмкіндіктің бар екендігін аңғартты. 

Қорытынды 

Зерттеу нәдижелері келесі мәліметтерге қол жеткізуге мҥмкіндік берді: 

1. Ӛсімдікті шикізаттан (бидайдың қалдықтары) меңзелінуі полифункционалды табиғи 

сорбенттерді ӛндіру технологиясының жаңа әдістемесі зерттелініп жасақталынды. Табиғи 

ӛсімдікті шикізатты алдын-ала ӛңдеуде әдеттегі қышқылдық және негіздік әдістерден арзан, 

қарапайым және қауіптілігі тӛмен реагентсіз фракциялау әдісі қолданылды. 

2. Салыстырмалы тҥрде тӛмен (650 0 С) температурада осы шикізатты активтеу ҥшін 

қажетті су буының жылдамдықтарының оптималды жағдайлары табылды. Сондай-ақ 

шикізатты аммоний нитратымен ӛңдеу нәтижесінде сорбенттің қҧрамында активті 

центрлердің пайда болуын қамтамасыз етіп ӛндірілген сорбенттерге жаңа қасиеттерді 

дарытудың мҥмкіндіктері бар екендігі анықталды. 

3. Ӛндірілген сорбенттің қҧрамында кӛміртегінің ҥлесі 78,05 % қҧрайтындығы 

анықталды. Сорбент қҧрамындағы химиялық байланыстардың жиіліктерінің тӛмен 

болуымен кӛміртегі негізінен байланыспаған бос кҥйінде болатыны анықталды. Алынған 

мәліметтер шынайы кеуектіліктің кӛлемі (0.186 мл/г) де айтарлықтай екендігін кӛрсетті. 

Қорыта айтқанда, бидайдың қалдықтары болып табылатын шикізаттан салыстырмалы 

тҥрде қарапайым және тиімді (арзан) технологияны қолдана отырып сорбциялық 

сиымдылығы жоғары кеуекті кӛміртекті активтелген кӛмір сорбенті ӛндірілді.

168 


Әдебиеттер тізімі 

1. Абдулкаримова Р.Ғ., Оңғарбаев Е.К. ИҚ-спектроскопия әдісі бойынша зертханалық 

жҧмыстарды жҥргізуге арналған әдістемелік нҧсқау. – Алматы, 2000. - 14-16 б. 

2. Дубинин М.М., Плаченов Т.Г. Адсорбенты, их получение, свойства и применение. - Л.: 

Наука, 1985. – 158 с. 

3. Бутырин Г.М. Высокодисперсные углеродные материалы. - М.: Химия, 1976. - С.190. 

4. Суринова С.И., Казначеева Н.М. Новый метод формирования физико-химических и 

сорбционных свойств углеродных адсорбентов на основе ископаемых углей // Химия твердого 

топлива. - 1994. - №6. - С.86-91. 

5. Бронзов О.В., Уткин Т.К. Древесный уголь. - М.: Лесная промышленность, 1979. - С.7- 

12. 

6. Козлов А.П., Рокосова Н.Н. Получение углеродных адсорбентов из сапропелитовых 

углей // Химия твердого топлива. - 1999. - №1. - С.40-44. 

АВТОКЛАВНОЕ ВСКРЫТИЕ КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ 

ПРОБОПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦОВ РЕНИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 

1 Троеглазова А.В., 1 Злобина Е.В., 2 Кириллов А.Д., 2 Карпов Ю.А. 

1 

КазНУ им. аль-Фараби; Казахстан, г. Алматы, troeglasovaa@mail.ru 

2 

ОАО «Гиредмет», Россия, г. Москва 

Большинство современных методов анализа предусматривает переведение анализируемого 

объекта в раствор тем или иным способом, поэтому процедура разложения образцов 

является неотъемлемой стадией любого анализа. Классические способы вскрытия проб ренийсодержащего 

сырья, такие как кислотное растворение, щелочное сплавление, спекание с 

оксидами кальция или магния, очень трудоемки и длительны; кроме того, вследствие летучести 

оксида рения (VII), образующегося при нагревании образца, возможны потери определяемого 

элемента. Для интенсификации процесса растворения, предотвращения потерь рения и 

уменьшения количества реагента, необходимого для вскрытия, целесообразно использовать 

вскрытие в закрытой системе. 

Целью работы явилось совершенствование способов пробоподготовки образцов ренийсодержащего 

сырья с применением автоклавного кислотного растворения и последующим 

определением рения методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной 

плазмой (АЭС-ИСП). 

В качестве объектов для анализа использовали полупродукты медно-молибденового и 

свинцово-медного производств (промпродукт и отходы молибденового производства, свинцовые 

кеки). Автоклавное кислотное растворение проводили с использованием комплекса 

автоклавной пробоподготовки с резистивным нагревом МКП-05, оснащенного аналитическими 

автоклавами АТ-3С (для разложения в течение 1 и 2 часов), а также микроволновой 

системы MARS-5, оснащенной сосудами для разложения проб НР-500 (для разложения в течение 

15 и 30 мин). С целью обеспечения полноты вскрытия варьировали следующие параметры: 

состав реакционной смеси, продолжительность процесса вскрытия, массу навески, 

температуру. 

Содержание рения в растворе, полученном после вскрытия, определяли на атомноэмиссионном 

плазменном спектрометре Jobin Yvon 38 (Франция) при длине волны 227,5 нм.


Полноту вскрытия образцов контролировали сравнением полученных результатов с результатами 

анализа рения после вскрытия образцов в открытой системе (кислотное растворение, 

щелочное сплавление, спекание с оксидами магния и кальция), а также анализом 

остатка, полученного после автоклавного вскрытия, с использованием спектрометра ARL 

OPTIM'X (Thermo Fisher Scientifies). Контроль правильности результатов анализа серии проб 

проводили методом варьирования навесок. 

Установлено, что автоклавное кислотное разложение образцов ренийсодержащего сырья 

позволяет полностью перевести рений в раствор, уменьшить время, затрачиваемое на 

вскрытие образца, а также снизить поправку на холостой опыт. На основании проведенных 

исследований выбраны оптимальные условия для разложения образцов свинцовых кеков, 

промпродукта и отходов молибденового производства: 

- способ вскрытия - автоклавное кислотное растворение; 

- аппаратурное оформление - микроволновая система MARS-5, оснащенная сосудами 

для разложения проб НР-500; 

- температура – 200 °С; 

- время выдерживания в микроволновой системе при заданной температуре – 30 мин; 

- масса навески – 0,2 г; 

- реагент: 10 мл раствора азотной кислоты (1:2). 

Полученные в настоящей работе данные будут использованы при разработке методик 

определения рения в полупродуктах медно-молибденового и свинцово-медного производств 

методами АЭС-ИСП и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. 

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ 

КОМПОНЕНТОВ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ В УКРАИНЕ 

Рожнов М.С., Козя В.Г., Романюк В.В., Шпильный С.А. 

Всеукраинский государственный научно-производственный центр стандартизации, 

метрологии, сертификации и защиты прав потребителей (ГП ‖Укрметртестстандарт‖) 

Украина, г. Киев, romanyuk@ukrcsm.kiev.ua 

Основой метрологического обеспечения (МО) измерений содержания компонентов в 

газовых средах являются стандартные образцы (СО) состава (поверочные газовые смеси). 

95% всех выпускаемых в Украине поверочных газовых смесей (ПГС) производится с помощью 

вторичного эталона ГП "Укрметртестстандарт". В его состав входят уникальные газоаналитические 

средства измерительной техники, которые позволяют решать новые задачи в 

области МО измерений содержания компонентов в газовых средах. 

ГП ‖Укрметртестстандарт‖ обеспечивает СО нефтегазодобывающие, газотранспортные, 

нефтегазоперерабатывающие предприятия Украины и стран СНГ. СО типа природного 

газа изготавливаются гравиметрическим способом из чистых газов, закупаемых у ведущих 

газовых компаний (Scott Specialty Gases, Linde, Messer и др.). Выпускаемые ГП ‖Укрметртестстандарт‖ 

СО типа природного газа соответствуют требованиям стандарта ДСТУ 

ISO 14111:2007 (1) . 

Среди выпускаемых, имеются СО которые используются для аттестации вредных примесей 

(COS, CO, H 2 S, SO 2 , NO 2 , NO, C 6 H 6 , C 7 H 8 , CH 3 CHO и др.) в диоксиде углерода для 

пищевой промышленности.

170 


В 2009 г. аналитическая лаборатория, выпускающая СО, прошла аудит международной 

компании «Coca-Cola HBC S.A.» и получила право на проведение анализа чистоты диоксида 

углерода. В лаборатории проводят измерение состава в пищевом диоксиде углерода для 

ОАО «Сан Ин Бев Украина» г.Чернигов, ОАО «Азот» г.Черкассы и др. 

В последнее время увеличилось число заявок на разработку и поставку СО газовых 

смесей, аттестованных по плотности (для поверки плотномеров), СО чистых и особо чистых 

газов, для измерения содержания примесей в чистых газах и анализа состава различных газовых 

смесей. ГП ‖Укрметртестстандарт‖ обеспечивает такими СО аналитические лаборатории, 

службы охраны труда и охраны окружающей среды предприятий и организаций. 

ГП ‖Укрметртестстандарт‖ постоянно ведет работы по совершенствованию вторичного 

эталона. Результаты измерений, выполняемые на вторичном эталоне, прослеживаются к 

национальному первичному эталону единицы молярной доли компонентов в газовых средах, 

который регулярно участвует в международных ключевых сличениях, например 

СООМЕТ.QМ-К23 (природный газ), СООМЕТ.QМ-К3 (СO 2 , СО, C 3 H 8 в азоте). 

По результатам сличений данные об измерительных и калибровочных возможностях 

Украины в области измерений содержания компонентов в газовых средах представлены в 

базе данных Международного бюро мер и весов (BIPM). 

Международный аудит Форума качества СООМЕТ в 2005 г. подтвердил высокий технический 

уровень эталонной базы ГП ‖Укрметртестстандарт‖, организацию и качество работ 

на эталонах, высокую квалификацию специалистов, выдав Свидетельство о признании. 


1. ДСТУ ISO 14111:2007 Природный газ. Руководство по прослеживаемости при анализе. 

– Введ. 2008-10-01.-К.: Госпотребстандарт Украины: ДП «УкрНДНЦ», 2008., 27 с: ил. 

ГЕНЕРИРОВАНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ С 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХРОМАТОМЕМБРАННЫХ МАТРИЦ, 

МОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ 

МАТЕРИАЛАМИ 

Родинков О.В., Крюков В.В., Москвин Л.Н. 

Санкт-Петербургский государственный университет 

Россия, г. Санкт-Петербург, rodinkov@rambler.ru 

В силу специфических особенностей газообразного состояния наименьший прогресс 

достигнут при создании стандартных образцов состава газовых смесей летучих органических 

веществ. Учитывая многообразие органических загрязнителей атмосферного воздуха и воздуха 

рабочей зоны, для градуировки и контроля точности современных газовых хроматографов 

необходимы универсальные генераторы стандартных газовых смесей, позволяющие получать 

многокомпонентные смеси с заданной концентрацией целевых компонентов. Новые 

возможности в этой области открыла хроматомембранная газовая экстракция, при осуществлении 

которой поток газа-разбавителя проходит по микропорам, а генерирующий раствор с 

заданной концентрацией целевых компонентов находится в макропорах бипористой полимерной 

матрицы [1]. 

Если потоки генерирующего раствора и газа-разбавителя, в качестве которого чаще 

всего используется очищенный от примесей атмосферный воздух, пропускают через хрома-


томембранную матрицу одновременно, то объемы генерируемых газовых смесей практически 

не ограничены [2]. Однако реализация подобного непрерывного хроматомембранного 

процесса требует довольно сложного аппаратурного оформления. Более простой является 

динамическая газовая экстракция, когда поток газа-разбавителя проходит через неподвижную 

жидкую фазу, находящуюся в хроматомембранной матрице [3]. При этом могут использоваться 

полимерные бипористые матрицы, модифицированные сорбционно-активными материалам 

[4]. 

Введение в хроматомембранную матрицу наноразмерных частиц углеродных сорбентов 

(микродисперсного активного угля, темплатного [5] и синтезированного в хлор-метановом 

пламене наноуглерода [6]) позволяет значительно расширить номенклатуру генерируемых 

газовых смесей и на несколько порядков увеличить их объем. Так, при объеме матрицы 10 

см 3 и 5 % -ном содержании темплатного углерода с размером частиц менее 2 мкм объем генерируемых 

газовых смесей с постоянной концентрацией летучих органических веществ 

находится в диапазоне от 0,02 м 3 (хлороформ) до 0,5 м 3 (гептатол). Применение матриц с тем 

же содержанием частиц наноуглерода (20 – 50 нм) увеличивает этот объем приблизительно в 

3 раза. 

Хромембранный принцип генерирования позволяет получать многокомпонентные газовые 

смеси не только с заданной концентрацией органических веществ, но и водяного пара, 

исходя из коэффициентов распределения этих веществ в системе жидкость – газ и парциального 

давления водяного пара над водно-органическими растворами. 

Авторы выражают благодарность РФФИ (проект № 09-03-00011а). 


1. Москвин Л.Н. Хроматомембранные методы разделения веществ их аналитические и 

технологические возможности // Росс. хим. журнал. 1996. № 1. С. 67. 

2. Москвин Л.Н., Никитина Т.Г. Хроматомембранное генерирование стандартных газовых 

смесей загрязнителей атмосферного воздуха на уровне микроконцентраций // Завод. лаб. 

2005. Т.71, №3. С. 3. 

3. Родинков О.В., Москвин Л.Н. Закономерности динамической хроматомембранной 

газовой экстракции из неподвижной жидкой фазы // Журн. анаит. химии. 2004. Т. 59, № 11. 

С. 1188. 

4. Родинков О.В., Рачковский И.Н., Москвин Л.Н. // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63, 

№ 9. С. 941. 

5. Постнов В.Н., Крохина О.А., Новиков А.Г., Родинков О.В., Романычев А.И. Темплатный 

синтез пористого углеродного материала на кремнеземе, модифицированном по методу 

молекулярного наслаивания, и исследование его сорбционных свойств // Вестн. СПбГУ. 

Сер. 4. 2009. Вып. 4. С. 70. 

6. Алесковский В.Б., Клочев С.Г., Мишарев А.Д., Романычев А.И. Опыт управления 

процессом химико-информационного синтеза // Журн. прикл. химии. 2003. Т.76, № 6. С. 973.

172 


УДК 543.554.4 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ 

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ СЕРЕБРА И КАДМИЯ 

В ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ 

1 Сатаева С.С., 2 Бурахта В.А., 1 Алмагамбетова М.Ж. 

1 Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана 

2 Западно-Казахстанский инженерно-гуманитарный университет 


Одним из перспективных направлений современной аналитической химии является 

разработка модифицированных электродов и использование их в потенциометрии. Модифицирование 

электродов достигается различным способом. Mодифицированные электроды 

обеспечивают более высокую скорость электродной реакции, обладают более высокой селективностью 

и чувствительносатью определения различных соединений. 

Модифицирование металлических электродов отличается достаточной простотой и доступностью 

технологии изготовления. Металлические электроды из титана и молибдена недостаточно 

изучены с точки зрения модифицирования и использования их в потенциометрическом 

анализе, поэтому представляло интерес продолжить их исследования. 

В настоящей работе предложены новые способы модифицирования поверхности металлических 

электродов на основе металлического титана и молибдена для определения 

ионов серебра и кадмия и исследованы их электроаналитические свойства. 

Модифицирование электродов проводили методом электрохимической последовательной 

обработки поверхности в 0,1М растворах Na 2 S, в течение 5мин., в режиме U=20-25В, 

I=0,05А, с использованием выпрямителя ВУП-2М. При этом исследуемый электрод служил 

анодом, в качестве катода использован угольный электрод. 

Исследование электроаналитических характеристик титановых и молибденовых электродов 

(электродная функция, интервал линейности функции, время отклика, воспроизводимость) 

проводили в растворах нитрата серебра и нитрата кадмия. Установлено, что металлические 

Ti- и Мо- электроды проявляют наибольшую чувствительность к ионам серебра. Сопоставление 

полученных результатов для немодифицированных и модифицированных Ti- и 

Мо- электродов показало, что зависимость Е-рС прямолинейна в интервале концентраций 10 - 

5 -10 -1 М для обоих электродов. Как для титанового, так и для молибденового электродов после 

модифицирования наблюдается увеличение крутизны электродной функции: для Tiэлектрода 

– до 72±2мВ/Аg, для Мо-электрода – до 70±2мВ/Аg. Причем, если до модифицирования 

крутизна электродной функции Ti-электрода составляла больше на 20 мВ, чем Моэлектрода, 

то после модифицирования она практически одинакова для обох электродов и по 

величине превышает крутизну электродной функции классического сереброселективного 

электрода (АgСЭ) с мембраной из Аg 2 S. 

Проведенное сравнение электроаналитических характеристик немодифицированных и 

модифицированных электродов из Ti и Мо в растворах ионов кадмия показало, что для обоих 

электродов наилучшие результаты наблюдаются после обработки их поверхности. При 

этом получена линейная зависимость в интервале концентраций 10 -5 -10 -1 М как для Ti-, так и 

для Мо- электродов, в то время как до модифицирования она составляла 10 -4 -10 -1 М. Крутизна 

электродной функции после модифицирования также увеличилась для обоих электродов: для 

Ti – до 18±2мВ/Cd, а для Мо – до 20±2мВ/Cd. Время установления стационарного потенциала 

в обоих случаях для модифицированных электродов сократилось почти вдвое. В результате 

электрохимической обработки Ti- и Мо- электродов в 0,1М растворе Na 2 S на поверхности


электродов протекают реакции, приводящие к возникновению сульфидного слоя. Результаты 

исследования представлены в таблице. 

Таблица - Электроаналитические характеристики металлических Ti- и Мо-электродов до и 

после модифицирования 


ион 




Е = f (С i ), М 


электродной 

функции, мВ/рС 

Время 

отклика, 

сек. 

Ag + Мо немод. 10 -5 -10 -1 49±2мВ 30-40 

Ti немод. 10 -5 -10 -1 67±2мВ 30-40 

Ti мод. 10 -5 -10 -1 72±2мВ 10-20 

Мо мод. 10 -5 -10 -1 70±2мВ 10-20 

AgCЭ 10 -5 -10 -1 59±2мВ 20-30 

Cd 2+ Мо немод. 10 -4 -10 -1 12±2мВ 30-40 

Ti немод. 10 -4 -10 -1 15±2мВ 30-40 

Ti мод. 10 -5 -10 -1 18±2мВ 10-20 

Мо мод. 10 -5 -10 -1 20±2мВ 10-20 

CdCЭ 10 -5 -10 -1 29±2мВ 20-30 

Таким образом, показано, что электрохимический способ модифицирования поверхности 

металлических электродов из Ti и Мо является эффективным и приводит к увеличению 

крутизны электродной функции, расширению интервала линейности функции, уменьшению 

времени отклика. Электроды из Ti и Мо использованы в качестве индикаторных для 

потенциометрического титрования катионов Ag + и Cd 2+ растворами Na 2 S. 

ДОСТИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОАНАЛИЗА В КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ПИЩЕВЫХ 

ПРОДУКТОВ 

Слепченко Г.Б., Пикула Н.П., Дубова Н.М., Черемпей Е.Г., Мартынюк О.А. 

Национальный исследовательский Томский политехнический университет 


г. Томск , 634050, пр. Ленина, 30, microlab@tpu.ru 

Вопросы контроля безопасности продуктов питания и продовольственного сырья требуют 

проведения в рамках единой государственной политики необходимых мероприятий. 

Выбор инструментального метода анализа для определения неорганических элементов и 

органических веществ в пищевых продуктах обусловлен рядом общих соображений, 

например пределами обнаружения метода в зависимости от определяемых содержаний; требованием 

многоэлементности, допускаемой погрешностью, временными затратами, стоимостью 

анализа. Таким требованиям наиболее полно удовлетворяют электрохимические методы 

и в первую очередь такие его высокочувствительные варианты как вольтамперометрия и 

инверсионная вольтамперометрия. 

Решение проблем аналитического контроля предполагает, прежде всего, определять 

микроколичества элементов и органических веществ с высокой точностью и селективностью 

в широких интервалах определяемых содержаний при условии невысоких финансовых

174 


затрат, необходимости определение в одной пробе сравнительно большого числа определяемых 

элементов органической и неорганической природы. Последнее особенно важно при использовании 

метода в небольших испытательных лабораториях и контролирующих центров 

Госсанэпиднадзора, Ростехрегулирования и др. 

Большое внимание уделено вопросам изучения физико-химического поведения и выбору 

условий вольтамперометрического определения неорганических элементов и органических 

веществ. Проведены исследования электрохимического поведения ряда основных микроэлементов 

(ртути, иода, селена, мышьяка и железа), а также органических веществ – антибиотиков 

(левомицетина, стрептомицина и тетрациклина), витаминов (В1, В2, С и Е) и флавоноидов 

(кверцетина, гесперидина и рутина), регламентированных нормативными документами. 

Для многих органических веществ вольтамперные кривые для концентрации на уровне 

10 -7 -10-9 моль/дм3 получены впервые. Применение органо-модифицированных графитовых 

и стеклоуглеродных электродов позволило улучшить метрологические характеристики 

для антибиотиков (получение воспроизводимых результатов) и для витаминов и флавоноидов 

(повышение чувствительности). Впервые модифицированные электроды стали применяться 

в серийных анализах, благодаря тому, что были отработаны условия их получения, 

регенерации и оптимизированы условия получения аналитических сигналов элементов. Выбраны 

условия вольтамперометрического определения антибиотиков (левомицетина, стрептомицина 

и тетрациклина), витаминов (В1, В2, С и Е), флавоноидов (рутина и кверцетина) в 

сложных многокомпонентных системах на ртутно-пленочных, органо-модифицированных и 

стеклоуглеродных электродах. Определены величины минимально определяемых концентраций, 

пределы обнаружения содержаний и рассмотрен вероятный механизм электродных 

процессов этих органических веществ. 

Впервые разработаны и метрологически аттестованы вольтамперомерические методики 

определения антибиотиков (левомицетина, стрептомицина и тетрациклина), витаминов (В1, 

В2, С и Е), флавоноидов (рутина и кверцетина) в пищевых продуктах. 

Использование разработанных методов пробоподготовки, а так же их оптимизация делают 

метод инверсионной вольтамперометрии рутинным для анализа пищевых продуктов. 

Метод уже используется в более чем 800 испытательных лабораториях России, конкурируя с 

широко распространенным методом ААС по таким характеристикам как чувствительность, 

точность, возможность одновременного определения нескольких элементов и низкая стоимость 

оборудования.


ПО «JOBMATH» В ИССЛЕДОВАНИИ СОСТАВА КОМПЛЕКСА 

Совын Е.Р., Пацай И.О. 

Львовский национальный университет им. И.Я. Франко, химический факультет 

Украина, г.Львов, olenasovyn@gmail.com 

Исследование состава комплекса является важной частью разработки методик определения, 

которые обоснуются на реакции комплексообразования. Невзирая на возрастающее 

количество публикаций связанных с приемами определения характеристик растворов комплексов, 

на практике чаще всего исследователи используют метод непрерывных изменений 

или метод молярных отношений. Большинство пособий содержит рекомендацию для упрощения 

расчетов в методе Жоба, которая заключается в приготовлении растворов с нужными 

концентрациями. 

ПО «JobMath» разработано для упрощения проведения рутинной операции вычисления 

объемов при использовании метода изомолярных серий. Оно может быть использованным 

для проведения расчетов в эксперименте, в ходе которого планируется изготовить от 5 до 15 

растворов в одной серии. Пользователю предоставляется возможность выбора из четырех 

вариантов соотношения концентраций металла и лиганда в серии. Три из четырех вариантов 

предлагаются автоматически и не подлежат изменению. Четвертый вариант – вариант пользовательский, 

то есть в него можно ввести желаемые коэффициенты соотношения концентраций. 

Внесение данных в четвертый вариант можно осуществить как при помощи непосредственного 

ввода, так и при помощи вставки. Последняя вызывается через контекстное 

меню, которое активное на четвертом варианте. 

При внесении всех данных можно использовать цифры, для обозначения дробной части 

символы как «.», так и «,», а для обозначения степени знак «е» или «Е», как кирилличной, так 

и английской раскладок, а также «+» и «-». При введении чисел со степенью можно использовать 

дробные значения степени. Числовые значения концентраций представляют значения 

молярных концентраций соответствующих растворов. Все объемы приводятся в мл, и подлежат 

округления до второго знака после запятой. 

Для выполнения расчета следует ввести количество растворов, которое планируется изготовить, 

объем одной колбы, которая будет использована в серии, концентрацию метала в 

исходном растворе, концентрацию лиганда в исходном растворе и общую концентрацию метала 

и лиганда в конечном растворе. После этого необходимо выбрать вариант соотношения 

компонентов и нажать кнопку «Рассчитать». После этого в правой части окна в виде таблицы 

будут представлены объемы для каждого из исходных растворов, которые необходимо использовать 

для приготовления раствора с соответствующим номером. ВПО есть возможность, 

как копировать результаты расчета, так и произвести их прямую печать, используя для 

этого соответствующие кнопки или пункты контекстного меню результатов. 

Для того чтобы использовать программу несколько раз подряд, необходимо каждый раз 

после внесения окончательных изменений нажимать кнопку «Рассчитать». 

Поскольку программа владеет простым и интуитивно понятным интерфейсом еѐ можно 

использовать как во время проведения студенческой лабораторной работы, так и при выполнении 

научных исследований. 

Размер ПО «JobMath» составляет – 600 Кб. Оно находится в свободном доступе без 

ограничений по адресу http://www.super-chemistry.narod.ru/Calculations.html и поставляется 

как продукт категории «как есть» («as is»), без каких-либо гарантий верности или корректности 

работы. В ПО есть возможность выбора языка: украинского, русского или английского 

при помощи пиктограмм с соответствующими флагами в верхней правой части. При установке 

не нуждается в инсталляции. ПО разработано на основе Delphi 2009. Работает на ОС 

Windows 98, Windows 7, Windows XP. Возможность работы в других ОС не тестировалась.

176 


ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЛЕНА (IV) НА 

МЕДНОМ ЭЛЕКТРОДЕ 

Стацюк В.Н., Фогель Л.А., Нажметдинова А.Ш. 

Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского 

Казахстан, г. Алматы, orgcat@nursat.kz 

Селен относится к жизненно важным элементам, поскольку соединения селена обладают 

антиоксидантными и иммуномодулирующими свойствами. Недостаточная обеспеченность 

организма селеном может приводить к различным патологиям. В связи с этим, увеличивается 

производство обогащенной селеном пищевой продукции, напитков и биологически 

активных добавок. С другой стороны, превышение необходимого количества селена, поступившего 

в организм, может вызвать отравления. Все это приводит к необходимости контроля 

содержания селена в производимой продукции и объектах окружающей среды. 

Среди электрохимических методов анализа для определения Se (IV) наиболее чувствительным 

является метод инверсионной вольтамперометри. Известно несколько вариантов 

инверсионно-вольтамперометрического определения селена с использованием процессов 

его совместного электроосаждения с медью и ртутью. /1-3/. Электродный процесс, как правило, 

включает ряд стадий, приводящих к накоплению на индикаторном электроде малорастворимого 

соединения Cu x Se из фонового электролита. Недостатками известных способов 

инверсионно-вольтамперометрического определения селена являются: трудоѐмкость процесса, 

связанная с большим количеством операций; наличие неоднородности степени заполнения 

поверхности индикаторного электрода пленкой Hg-Cu при совместном катодном восстановлении 

ионов меди (II) и ртути (II) в выбранных условиях, что приводит к снижению воспроизводимости 

результатов анализа; наличие в анализируемом растворе наряду с ионами 

селена, ионов меди и ртути, а также использование фонового электролита, содержащего 

азотную кислоту, которая является окислителем для Se(IV), в результате чего образуется 

электрохимически неактивный Se(VI), что может привести к уменьшению объѐмной концентрации 

Se(IV) и, соответственно, к ошибочному определению Se(IV). 

В настоящей работе определение селена (IV) проводили путем использования в качестве 

индикаторного электрода - электроактивного медного дискового электрода; в качестве 

фонового электролита 0,5 М - раствор двухзамещенного цитрата аммония (NH 4 ) 2 HC 6 H 5 O 7 , 

содержащего ионы определяемого селена (IV); предварительное накопление соединения селена 

с медью проводили на поверхности электрода при потенциале -0,1 В с последующим 

снятием вольтамперных кривых в интервале потенциалов от -0,1 В до -0,4 В. Селен 

определяли по величине тока пика при потенциале -0,175 В, который связан с электровосстановлением 

меди из трудно растворимого соединения селенита меди. В отсутствии ионов 

Se(IV) при поляризации медного электрода в интервале потенциалов от +0,2 до -0,9 В и последующего 

изменения развертки потенциала на катодных вольтамперных кривых подобного 

максимума не наблюдается. Между величиной катодного максимума при Е=-0,175 В и 

концентрацией Se(IV) в исследуемом растворе наблюдается прямолинейная зависимость, используемая 

для определения Se(IV). Чувствительность предлагаемого способа повышается 

до 10 -8 М при проведении предварительного накопления соединения селена с медью путем 

катодной поляризации электрода при потенциале -0,1 В в течение 1 минуты. 

Основные преимущества предлагаемого способа определения Se(IV) заключаются в 

значительном упрощении процесса анализа, уменьшении количества операций, использовании 

более доступного материала для изготовления индикаторного электроактивного электрода, 

повышении воспроизводимости и точности анализа за счет отсутствия посторонних 

примесей в анализируемом растворе и использовании индифферентного фонового электро-


лита по отношению к материалу электрода в рассматриваемой области потенциалов его 

ионизации. 


1. Крапивкина, Т.А., Ройзенблат Е.М., Каламбет Г.А.,Носачева В.В. Особенности инверсионно-вольтамперометрического 

определения селена на твердых электродах // Ж. аналит. 

хим. – 1977. – Т. 32, № 2. – С. 293-297. 

2. ГОСТ 19413-1989. Метод определения массовой концентрации селена. Введен 1990 - 

01 -07. – М.: Госстандарт СССР: Из-во стандартов, 1989. – III, 8 c: ил. 

3. Зайцев Н.К.., Осипова Е.А., Федулов Д.М., Еременко Е.А. Инверсионновольтамперометрическое 

определение селена // Пищевая промышленность. – 2004, № 11. – 

С. 74-75. 

ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ ДИТИОСЕМИКАРБАЗОНЦЕЛЛЮЛОЛЗЫ ДЛЯ 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА(II), КАДМИЯ(II) И РТУТИ(II) 

Темердашев З.А., Логачева Е.Ю., Коншина Дж.Н., Коншин В.В. 

Кубанский государственный университет, факультет химии и высоких технологий 

Россия, г.Краснодар, k.logacheva@mail.ru 

Тонкослойные сорбенты на основе органических полимерных материалов позволяют 

одновременно сочетать предварительное извлечение и определение компонентов в фазе сорбента 

с точки зрения подготовки образцов-излучателей для регистрации аналитического сигнала, 

особенно для целей рентгенофлуоресцентного анализа. Использование таких сорбентов 

обеспечивает высокий аналитический сигнал благодаря преимущественному накоплению 

элементов на поверхности тонкого слоя, минимизации поглощения и рассеивания первичного 

флуоресцентного излучения материалом сорбента при анализе концентрата и снижению 

пределов обнаружения за счет высоких коэффициентов концентрирования, достигаемых в 

процессе сорбции. Поэтому разработка новых тонкослойных сорбентов, способных эффективно 

извлекать микроэлементы из растворов, является перспективным направлением в развитии 

различных методов анализа. 

Цель данной работы заключалась в получении комплексообразующих фильтров на основе 

дитиосемикарбазонцеллюлозы и изучении возможности их применения для рентгенофлуоресцентного 

определения Co(II), Cd(II) и Hg(II). 

Введение комплексообразующих групп в матрицу полимера осуществляли путем химической 

модификации материала. В качестве основы для ковалентного закрепления функциональных 

групп использовали фильтровальную бумагу. На первой стадии получали диальдегидцеллюлозу 

путем избирательного периодатного окисления вторичных спиртовых групп в 

элементарном звене макромолекулы целлюлозы. В качестве окислителя использовали NaIO 4 

в ацетатном буфере. Проводились исследования оптимального времени окисления, позволяющего 

получить максимальное количество альдегидных групп без деструкции материала, 

содержание которых в модифицированном материале контролировалось методом йодного 

числа. Далее проводилась конденсация диальдегидцеллюлозы путем ее обработки водным 

раствором тиосемикарбазида. С целью оптимизации условий конденсации исследована кинетика 

взаимодействия субстрата и реагента. Степень превращения альдегидных групп в этой 

реакции контролировали по изменению содержания серы в целлюлозе. Материал, синтезиро-

178 


ванный в оптимальных условиях, содержит 1,5 – 1,7 ммоль/г тиосемикарбазонных групп и 

соответствует полному превращению альдегидных групп. 

Для оценки возможности сорбционного концентрирования Co(II),Cd(II) и Hg(II) полученными 

фильтрами в динамическом режиме исследовано влияние рН среды и матричных 

компонентов природных вод на эффективность извлечения металлов. Показано, что количественная 

сорбция Co(II), Cd(II) и Hg(II) изучаемым сорбентом наблюдается в диапазонах рН 

9 – 10, 8–9, 2–10, соответственно. Присутствие макрокомпонентов в количествах, характерных 

для речных вод, не влияют на сорбцию Co(II), Cd(II) и Hg(II) из растворов при оптимальном 

значении рН извлечения металлов. 

Важной характеристикой сорбентов в процессе реализации варианта динамического 

концентрирования является емкость «до проскока». Величина данной характеристики, установленная 

при скорости фильтрования 1.6 мл/мин, соответствует следующим значениям, 

мг/г: 0.4-0.6 для Co(II) (рН=9), 1.35-1.93 для Cd(II) (рН=9), 2.2-2.6 для Hg(II) (рН=2). 

Для рентгенофлуоресцентного определения Co(II), Сd(II) и Hg(II) в водных средах построены 

зависимости аналитического сигнала от массы металлов на фильтре путем пропускания 

стандартизированных растворов в оптимальных условиях сорбции. Измерение аналитического 

сигнала проводили с помощью энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного 

спектрометра EDX – 800 HS (Shimadzu) по СоК , СdК , HgК линиям. Диапазон линейности 

калибровочного графика при определении Co(II) и Hg(II) составляет 0-25 мкг, Сd(II) – 0-50 

мкг. 

Предложенная методика апробирована при анализе образцов природных пресных вод 

по методу введено-найдено. Показано, что относительная погрешность рентгенофлуоресцентного 

определения Со(II), Cd(II) и Hg(II) после предварительного их концентрирования 

на фильтрах с привитыми тиосемикарбазонными группировками не превышает 5%. 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ: гранты 09-03-96522-р_юг_а, 

09-03-01024-а 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВИНЦА В ПОЧВАХ МЕТОДАМИ ААС 

И ИСП-СПЕКТРОМЕТРИИ 

Тогаева Б.Б., Мадин М.И., Ишмухамедов А.С., Озерова Т.А. 

ТОО «Институт геологических наук им. К.И. Сатпаева» 

Казахстан, г.Алматы, ignkis@mail.ru 

Проведено определение содержания свинца в почвах методами ААС и ИСП-спектрометрии и выполнена 

оценка неопределенности измерений этих методов анализа. 

Для изучения состава почв обычно используются химические (фотометрические, колориметрические 

и др.) методы анализа и атомно- абсорбционная спектрометрия. В настоящее 

время все более широкое применение получает также метод атомно-эмиссионной спектрометрии 

с индуктивно связанной плазмой. 

Нами проведено сравнение выполненных методами ААС и ИСП-спектрометрии результатов 

анализа содержания свинца в почвах. Разложение проб почвы осуществлялось в 

соответствии с ИСО 11466:1995 [1,2] царской водкой. Навеска пробы составляла 5 г, объем 

экстракта 100 мл. Анализы выполнялись согласно нормативному документу СТ РК ИСО 

11047-2008 [3].


Полученный раствор экстракта из пробы почвы, обогащенный свинцом, анализировался 

на атомно-абсорбционном спектрометре ААС-30 и спектрометре IRIS Intrepid II XSP с 

индуктивно-связанной плазмой. 

При выполнении анализов на ААС -30 соблюдались следующие условия: длина волны- 

217.0 нм; пламя - окислительное, пропан/бутан; расход раствора 5 мл/мин; коррекция фона 

осуществлялась с помощью дейтериевой лампы. 

При работе на оптическом эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой 

IRIS Intrepid II XSP испытание проводилось при следующих оптимальных условиях: 

подводимая к плазме мощность -1150 Вт; скорость распылительного аргонового потока 0.7 

л/мин; скорость вспомогательного потока 0.5 л/мин; скорость подачи раствора при промывке 

системы 3.7 мл/мин, при анализе - 2.3 мл/мин. Для проведения анализа была выбрана 

наиболее интенсивная линия Pb 220.353 {152} нм с высоким порядком спектра и большой 

дисперсией. 

Для контроля правильности выполняемых анализов был приготовлен и проанализирован 

стандартный образец ГСО 2123-81 (МЩ-3), содержание свинца в котором составляет 

5.8 г/т (таблица 1). 

Таблица 1 – Результаты определения свинца в стандартном образце ГСО 2123-81 (МЩ-3) 

Содержание Pb, г/т 

Наименование ГСО аттестованное значение 

ААС 

ИСП 

2123-81 (МЩ-3) 5,8 5.7 5.88 

Среднеквадратичное отклонение 0.1 0.08 

Относительное СКО, % 1.7 1.4 

Как видно из таблицы 1, оба метода анализа дают хорошее совпадение результатов с 

паспортными данными и между собой. Относительное среднеквадратичное отклонение составляет 

менее 2%, что вполне удовлетворительно для рассматриваемых методов. 

В таблице 2 приведены результаты количественного определения свинца в 20 почвенных 

пробах двумя указанными методами. 

Таблица 2 - Содержание свинца в образцах почв 

№ пробы 

Содержание Pb, мг/кг № про- 

Содержание Pb, мг/кг 

ААС ИСП бы ААС ИСП 

1 14 15 11 14 15 

2 38 36 12 16 15 

3 40 42 13 14 14 

4 14 14 14 16 18 

5 15 14 15 28 30 

6 16 18 16 27 28 

7 18 20 17 15 15 

8 14 15 18 10 12 

9 18 18 19 19 20 

10 68 70 20 18 18 

Стандартная неопределенность, % 4 

Расширенная неопределенность, % 8

180 


Оценка стандартной и расширенной неопределенности определения концентрации 

свинца двумя разными методами выполнена согласно рекомендациям [5]. 

Полученные результаты показывают достаточно хорошее совпадение и низкое значение 

неопределенности измерений, выполненных методами ААС и ИСП-спектрометрии. 


1. ИСО 11466:1995 Качество почвы. Экстрагирование микроэлементов, растворимых в 

царской водке. 

2. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы 

анализа.- М.: Изд-во «Высшая школа», 1991.- 90 с. 

3. СТ РК ИСО 11047-2008. Качество почвы. Определение содержания кадмия, хрома, 

кобальта, меди, свинца, марганца, никеля и цинка в экстрактах почвы в царской водке. Спектрометрические 

методы атомной абсорбции в пламени и с электротермическим распылением. 

– Астана; Комитет по техническому регулированию и метрологии Министерства индустрии 

и торговли Республики Казахстан (Госстандарт) 

4. РМГ 61-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели 

точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. 

Методы оценки. 

5. РМГ 43-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Применение 

«Руководства по выражению неопределенности измерений». 

РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ВАЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ 

МЕТАЛЛОВ (Сu, Pb, Zn, Ni,Mn) В ПЕСЧАНЫХ ПОЧВАХ 

Шигабаева Г.Н., Шакирова А.В. 

Тюменский государственный университет, химический факультет 

Россия, г.Тюмень, shakira181186@mail.ru 

Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением 

является загрязнение тяжелыми металлами. 

Актуальность исследования состоит в том, что проблема загрязнения окружающей 

среды тяжелыми металлами в наше время стоит особенно остро. Ведь почвенный покров является 

важнейшим природным образованием. Его значение для жизни общества определяется 

тем, что почва является источником продовольствия, обеспечивающий 98% продовольственных 

ресурсов населения планеты. Из почвы тяжелые металлы усваиваются растениями, 

которые затем попадают в пищу, и соответственно, в организм человека [1,2]. Таким образом, 

для экологического мониторинга окружающей среды необходимо иметь достаточно эффективные 

методики определения тяжелых металлов в почвах. В настоящее время имеются 

достаточное количество таких методик, однако, методика определения валового содержания 

тяжелых металлов в почвах достаточно сложна [3]. Кроме того, в некоторых источниках 

утверждается, что содержание кислоторастворимой формы тяжелых металлов приближенна 

к валовому содержанию, однако этот вопрос спорный. 

Таким образом, целью работы является выявление соотношения между кислоторастворимым 

и валовым содержанием тяжелых металлов в песчаных почвах, и установление


коэффициента пересчета между кислоторастворимым и валовым содержанием тяжелых металлов. 

В качестве объектов исследования взяты природные образцы десяти почв различной 

природы. Определение концентраций тяжелых металлов в исследуемых объектах проводили 

методом атомно-абсорбционной спектроскопии по стандартной методике [3,4]. 

Результаты определений показывают, что валовое содержание тяжелых металлов в 

почвах далеко не соответствует содержанию кислоторастворимой формы. Для некоторых 

металлов (например, для Zn) различие составляет до 5 – 7 раз. 

Более того, методика определения валового содержания тяжелых металлов гораздо 

сложнее и требует использования более агрессивных кислот. Поэтому примерная оценка валового 

содержания тяжелых металлов на основе результатов, полученных по более простой 

и менее безопасной методике, была бы решением проблемы. Тем более, что для многих исследователей 

(в области разработки геологических объектов) важно знать в ряде случаев 

именно приблизительную оценку валового содержания. 

Для примерной оценки валового содержания металлов в почвах нами предложено использовать 

коэффициенты пересчета. Для этого были построены диаграммы содержания 

кислоторастворимых форм в процентах от валового содержания, на основе которых рассчитаны 

коэффициенты пересчета. 

Анализ диаграмм показал, что содержание кислоторастворимой формы в процентах от 

валового имеет примерно одинаковое значение, что и позволяет рассчитать коэффициент пересчета. 

Коэффициенты пересчета рассчитывались по формуле: 

К= 100 % / (ср. знач. % кислоторастворимых форм от валовых), 

где 100% - это содержание валовой формы, т.к. во всех случаях она принята за 100%. 

Такие коэффициенты были получены для всех металлов и использованы для оценки валового 

содержания на основе данных по содержанию кислоторастворимых форм. Результаты 

таких оценок удовлетворительные. 


1. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях. – 

Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. – 229 с. 

2. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях – М.: Мир, 

1999. – 439 с. 

3.ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02. Методические указания. Методика выполнения измерения 

массовой доли валовых форм металлов (свинца, цинка, хрома, марганца, никеля) в пробах 

почвы атомно-абсорбционным анализом. 

4.РД 52.18.191-89. Методические указания. Методика выполнения измерения массовой 

доли кислоторастворимых форм металлов (свинца, цинка, хрома, марганца, никеля) в пробах 

почвы атомно-абсорбционным анализом.

182 


ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ ӘДІСІМЕН ЗӘРДЕГІ СТЕРОИДТЫ 

ҚОСЫЛЫСТАРДЫ ТАЛДАУ 

1 Шинибекова А.А., 2 Балғымбекова Қ.А., 1 Шалдыбаева А.М., 2 Талбаев Т.Д. 

1 

әл-Фараби атындағы Қазақ Ҧлттық Университеті 

2 Спортшылардың допингке қарсы зертханасы 

Қазіргі уақытта спортшылардың ағзасындағы стероидты қосылыстардың ӛзгеріске 

ҧшырауы нәтижесінде тҥзілген метаболиттердің ӛте аз мӛлшерін анықтау, заманай 

талаптарының адам ағзасындағы стероидты қосылыстарды тексеруде ӛзекті мәселелердің 

бірі болып табылады. Осы уақытқа дейінгі белгілі әдістердің мҥмкіндіктері шамалы 

болғандықтан, зерттелетін заттың ӛте аз мӛлшерін анықтауда хроматографиялық әдістің 

сезімталдығының жоғары болуына байланысты қолданудың маңызы ӛте зор. Ғалымдар адам 

зәріндегі анаболитикалық стероидтарды анықтауда, сондай-ақ, қазіргі уақытта 

электрохимиялық зерттеу әдістерін пайдаланған [1-5]. 

Ал золь-гель әдісімен диглицидилокси-каликс[4]аренмен жабылған талшық 

дайындалған, ол капиллярлық электрофорез бӛлінуімен уақыт бойынша бӛліну режиміндегі 

пропранолол(I) және қосылыстар энантиомерлер тепе-теңдік жҧбының қатта оразалы 

экстракция әдісімен бӛлініп алыну ҥшін қолданылады. Зәрдегі анықталатын 

концентрациялардың сызықтық диапазоны 0,05-10 мкг/мл. Әдістеме дҥниежҥзілік 

антидопинг мекемесімен зәр сынамаларындағы (I) анықтау әдісі ретінде бекітілген [1]. 

Стероидтарды ауыз арқылы қабылдағаннан және теріасты енгізгеннен кейінгі адам зәріндегі 

анаболитикалық стероидтар мен олардың метаболиттер қатарын таралуы зерттелген. 

Аналиттерді қатты фазалы экстракция арқылы сынамалардан бӛліп алған, содан кейін н- 

пентанмен (pH 9) экстракциялаған және экстрактыларды масс-спектрометрлік детектрлеуі 

бар сҧйықтық немесе газды хроматография әдісімен талданған [2]. Адам зәріндегі эндогенді 

стероидтардың 5 тҥрін бір уақытта анықтаудың қарапайым, тез, сезімтал және талғамды 

әдістемесі ӛнделген. Зәрдің сынамасын с _b-глюкуронидаза мен ферментативті гидролизге 

ҧшыратады, сҧйықтық экстракция арқылы стероидтарды бӛліп алады және оларды 

экстрактыда электрбҥріккіш ионизациясы бар тандемді масс-спектрометрия кӛмегімен 

детектрлеу арқылы космосил бағанасында сҧйықтық хроматография әдісімен анықтайды. 

Анықтау шектері 0,01-ден 10 нг/мл дейін қҧрайды. Салыстырмалы стандартты ауытқу 0,07 

кем болуы керек. Дҧрыс дәлдігі 96,7-106,5% [3]. Адам зәріндегі 6 стероидты жыныс 

гормондарының бір уақытта анықтаудың қарапайым, тез, сезімтал әдістемесі ӛнделген. 

Зәрдің сынамасынан полимерлік араластырғышта сорбциялық экстракция арқылы 

гормондарды бӛліп алады, содан кейін ажыратады. Оларды диодты қҧрылғыны пайдаланған 

да фотометрлік детектрлеу арқылы ӛте тиімді сҧйықтық хроматография әдісімен сандық 

анықтайды. Градиурленген графиктер 1,0-200 нг/мл аралығында сызықты болады. 

Салыстырмалы стандартты ауытқу 0,092 кем болуы керек. Әдістеме аяғы ауыр әйелдер 

зәрінің сынамаларын талдау ҥшін қолданады [4]. 9 анаболитті стероидтарды (андростерон А, 

нандролон, эстрадиол, тестостерон, тестостерон-пропионат, нандролон-пропионат, 

дигидрогестерон, эпитестостерон и болденон) бір уақытта анықтау әдістемесі ҧсынылған. 

Алдымен стероидтарды N-метил-N-триметилсилилтрифторацетамидпен, NH 4 I и 2- 

меркаптоэтанол (1000:2:6) қоспасымен дериватизациялайды (85°C-де 24 мин), ал алынған 

триметилсилилді туындыларын масс-спектрметрлік детектрлі газды хроматография әдісімен 

анықтайды. Градиурленген графиктер 0,05-0,30 мкг/мл аралығында сызықты болады [5]. 

Қолданылған реактивтер мен құралдар 

Газды хроматограф (Agilent 6890), Масс-селективті детектор (Agilent 5973 Inert), гелий 

газы (VANTAGE), центрифуга (HERMLE), айналмалы буландырғыш (Heidolf), термостат 

(HUBER), кіші араластырғыш (MS2 Minishaker), Пастер пипеткасы (23 см)( Agilent), 

микрошприцтер (5 мкл-500 мкл) (Hamilton, Швейцария), дозатор (BRAND, BIOHIT),


пипеткалар (0,5-10 мкл, 2-20 мкл, 20-200 мкл, 100-1000 мкл), стакан (200 мл), ӛлшеуіш 

колбалар (200 мл), пробиркалар (8 мл), аналитикалық таразы (METLER TOLEDO), шыны 

сҥзгіш, рН-метрлік қағаз, трет-бутил-метил эфирі (Sigma-Aldrich), 0,8M фосфатты буфер 

Na 2 HPO 4 /NaPO 4 (pH=7,0±0,05), 20%-тік карбонатты буфер K 2 CO 3 /KHCO 3 (pH=9,5±0,05), ішкі 

стандартты ерітінді (10 мкл 17 α-метилтестостерон 100 нг/мл, 30 мкл 11-nor-9-carboxy-Δ9- 

THC-D9 1 нг/мл), гидролиз ферменті (N-метил-N-(триметилсилил)трифторацетамид), 

этанол(C 2 H 5 OH). 

Сурет 1- Тетрагидроканнабинолдың қҧрылымдық формуласы 

1-кесте - Талданатын зәрді ГХ/МС жҥйесімен талдауға дайындау схемасы

184 


Метаболизмнің әсерінен ӛзгеріске ҧшырайтын стероидты қосылыстарды анықтау ӛте 

маңызды. Хроматографиялық әдістердің зерттелетін заттың ӛте аз мӛлшерін анықтауға 

мҥмкіндік беретін сезімталдығына байланысты, бҧл әдіспен ағзадағы стероидты 

қосылыстарды байқаудың маңызы зор. Берілген тәжірибеде ағзаға қосымша кҥш беретін 

стероидты қосылыс болып табылатын зәрдегі Tetrahydrocannabinol болып табылады. ГХ/МС 

әдісімен Tetrahydrocannabinol-ды сапалық анықтау ҥшін стандарт ретінде Methenoloneқосылысын 

қолдануға болады. ГХ/МС әдісімен Methenolone-ға зерттеу жҥргізіліп, сәйкес 

хроматограммалар тҥсірілді (2-3 суреттер). 

3-сурет - Ағзаға енген стероидты қосылысты 

шыңының ҥлкейтілген қосылыстың хроматограммасы 

2- сурет - Ағзаға енген стероидты

Шыңның биіктіктерінің 

қатынасы 


2- кесте - Калибрлеу қисығының мәндері 

Концентрация 10 

ng/ml 

Шың 

биіктіктерінің 

қатынастары 

Орташа 

мәндері 

17 

ng/ml 

24 

ng/ml 

31 

ng/ml 

38 

ng/ml 

45 

ng/ml 

52 

ng/ml 

0,857 1,492 2,118 2,884 3,749 4,242 5,036 

0,861 1,473 2,099 2,951 3,753 4,312 5,065 

0,866 1,466 2,115 2,921 3,762 4,298 5,037 

0,861 1,477 2,111 2,919 3,755 4,284 5,046 

THC-Carboxy 

y = 0,1011x - 0,2118 

R 2 = 0,9976 

6,000 

5,000 

4,000 

3,000 

2,000 

1,000 

0,000 

0 10 20 30 40 50 60 

Концентрация,ng/ml 

4- сурет - ГХ/МС әдісімен алынған стероидты қосылыстардың шың биіктіктерінің 

қатынасының концентрацияға тәуелдігінің градуирленген графигі 

Нәтижелер және оларды талқылау 

Газды хроматографияда сандық анықтау ҥшін екі негізгі әдіс қолданылады: 1. Ішкі 

стандарт әдісі. 2. Сыртқы стандарт әдісі (абсолютті градуирлеу әдісі). Бірінші әдіс сынамада 

жоқ белгілі заттың белгілі концентрациясын ҥлгіге енгізуге негізделген. Бҧл затты ішкі 

стандартты зат деп атайды. Оны белгілі сатыда ҥлгіні дайындау кезінде немесе 

хроматографқа ҥлгіні тікелей салу арқылы енгізеді. Ішкі стандартқа негізгі талап – 

анықталатын затпен ҧқсас қасиет кӛрсетуі болып табылады. Барлық ерітінділер сілтілік 

айдауға ҧшырап, N-метил-N-(триметилсилил) трифторацетамидпен дериватизацияланды 

және трет-бутил-метил эфирімен экстракция жҥргізілді. Содан кейін автоматты дозатор 

кӛмегімен хроматограф буландырғышына экстракт енгізілді. Калибрлеу қисығын тҧрғызу 

ҥшін кӛлемі 10 мл болатын калибрлеу ерітінділерінің сериялы дайындалды. Ол 10-нан 50 

нг/мл концентрациясы аралығында градиурленген графигі алынады. 

Алынған калибрлеу қисығы концентрация тәуелділігінде тҥзу сызықты (4-суретте) 

болып келеді. Бҧл абсолютті градуирлеу әдісі керек дәлдікті береді. Суреттен апроксимация 

коэффициенті R= 0,9976 шамасында екендігі кӛрініп тҧр. Осы график негізінде y=0,1011x- 

0,2118 теңдеуін қолдана отырып, спортшының зәріндегі тетрагидроканнабинолдың мӛлшері 

есептеліп анықталады. Мҧндай градиурлеу қисығы спортсмен зәріндегі стероидтардың 

мӛлшерін анықтауға мҥмкіндік береді.

186 


Қорытынды 

1. Біріктірілген газды хроматографиялық масс-спектрометрия әдісімен адам ағзасынан 

бӛлінген зәрдегі метаболиттік ӛзгерістерге ҧшыраған стероидты қосылыстар зерттелді. 

2. Стероидты қосылыс қабылдаған спортшы ағзасынан және таза ағзадан бӛлінген 

зәрдің сапалық талдау арқылы олардың қҧрамы туралы болжам жасалды: 

tetrahydrocannabinol-дың бір метаболитінің ҧсталу уақыты – 15,21 мин. Tetrahydrocannabinolды 

хроматографиялық масс-спектрометрия әдісімен анықтаудың кӛбіне сезімталдылығы 

таңдалған иондар режимінде массалық сандары m/z - 371,2; 473,2 және 488,2 болғанда 

қҧрамдас бӛліктердің детекторленуі табылды. 

3. ГХ/МС әдісі бойынша спортшылардың зәріндегі tetrahydrocannabinol-дың сандық 

мӛлшерін анықтау мҥмкіншілігі кӛрсетілген. 

4. Сандық анықтау нәтижесінде зәр сынамасындағы зерттелген tetrahydrocannabinolдың 

10 мкг-нан 50 мкг концентрация аралығында тҥзу сызықты градуирленген графигі 

алынды (апроксимация коэффициенті R=0,9976 шамасында), спортшының зәріндегі 

tetrahydrocannabinol-дың мӛлшерін анықтауға болады. 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 

1. Solid-phase microextraction coupled with capillary electrophoresis for the determination 

of propranolol enantiomers in urine using a sol - gel derived calix_[4_]arene fiber / Zhou 

Xingwang, Li Xiujuan, Zeng Zhaorui // J. Chromatogr. A. - 2006. - 1104, № 1-2. - С. 359-365. - 

Англ. 

2. Identification of anabolic steroid in serum, urine, sweat and hair. Comparison of metabolic 

patterns : Докл. _[4 International Symposium on Hormone and Veterinary Drug Residue Analysis, 

Antwerp, 4-7 June, 2002. Pt 2_] / Thieme D., Anielski P., Grosse J., Sachs H., Mueller R. K. // 

Anal. chim. acta. - 2003. - 483, № 1-2. - С. 299-306. - Англ. 

3. Determination of steroid sex hormones in urine matrix by stir bar sorptive extraction based 

on monolithic material and liquid chromatography with diode array detection / Huang Xiaojia, Yuan 

Dongxing, Huang Benli // Talanta. - 2008. - 75, № 1. - С. 172-177. - Англ. 

4. Multivariate optimization of a derivatisation procedure for the simultaneous determination 

of nine anabolic steroids by gas chromatography coupled with mass spectrometry / Hadef Y., Kaloustian 

J., Portugal H., Nicolay A. // J. Chromatogr. A. - 2008. - 1190, № 1-2. - С. 278-285. - 

Англ. 

5. Isolation and quantification by high-performance liquid chromatography_ѕion-trap mass 

spectrometry of androgen sulfoconjugates in human urine : Докл. _[10 International Symposium on 

Advances in Extraction Techniques (ExTech 2008), Brugge, 28-30 Jan., 2008_] / Strahm Emmanuel, 

Kohler Isabelle, Rudaz Serge, Martel Sophie, Carrupt Pierre-Alain, Veuthey Jean-Luc, Saugy 

Martial, Saudan Christophe // J. Chromatogr. A. - 2008. - 1196-1197. - С. 153-160. - Англ.


АНАЛИТИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ 

DEVELOPMENT OF NEW METHODS OF FLUOROPOLYMER NANOLAYERS 

FORMATION ON THE OZONE-TREATED SOLID MATRICES FOR THE 

PREPARATION OF EFFECTIVE BIOADSORBENTS 

Prostyakova A.I., Kapustin D.V. 

Shemykin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS 

Russia, Moscow, profan@list.ru 

The work is devoted to the development of new composite adsorbents for one-step isolation and purification of 

biopolymers (in particular nucleic acids). The technique is based on use of porous silica preliminary treated with ozone 

with following grafting of polymer nanolayers on the activated carrier surface. The chemical nature of active centers, 

their shelf-stability, and conditions for use of ozone-activated supports as heterogeneous initiators of different macromolecular 

reactions were studied. The adsorbents modified with thin (ca. 3.0 - 7.5 nm) polytetrafluoroethylene layers 

were prepared and characterized. Sorption properties of the obtained adsorbents were demonstrated on examples of 

express (2 - 5 min) one-step DNA isolation for direct use in PCR diagnostics. The effectiveness of developed adsorbents 

use for DNA isolation and purification was confirmed in comparison with the standard methods. Thus, the alternative 

(in relation to irradiation post-polymerization technique) effective method for manufacturing of the composite materials 

for nucleic acids sample preparation was developed. 

The modern bioanalytical assays as well as in-vitro medical diagnostic methods are in need of 

purified nucleic acids isolated from various biological sources, which are directly suitable for PCR 

analysis, sequencing etc. It means that the sample preparation technique is of primary importance 

for this area. At present, most of known commercial chromatographic materials and corresponding 

protocols proposed for separation of nucleic acids are multistage, time- and labor consuming [1]. 

As it known the adsorbents based on porous silica modified with thin (ca. 3.0 - 7.5 nm) polytetrafluoroethylene 

(PTFE) layers are effective for one-step separation of nucleic acids (not nucleic 

acids but proteins and some other admixtures are retained) [2]. However, the classical technique of 

PTFE-modified composite adsorbents preparation through irradiation-induced post-polymerization 

of tetrafluoroethylene (TFE) [2, 3] is quite difficult for scaling up. 

The aim of this work is development of new alternative approach for synthesis of composite 

adsorbents for one-step isolation and purification of nucleic acids. For this purpose, an activated 

solid matrix providing the formation of immobilized specific fluoropolymer layers is required. 

Ozone is known to chemically activate different solid materials due to formation of various 

peroxide groups on the solid surface [4]. The study of the chemical nature of active centers, which 

can be formed on the carrier surface in course of ozone treatment, and possibilities to use them for 

polymerization of fluoromonomers in the system containing ozone-activated silica, was the first 

task of this work. Indeed, the ozone treatment of controlled porous glass (CPG) with following removing 

of ozone excess and gaseous products resulted in the formation of peroxide groups that was 

confirmed by iodometric titration. It was shown that the amount of peroxide species strongly depends 

on the nature of the silica matrix. The amount of those species is negligible for ―pure‖ silica 

materials but increases for the samples with considerable amount of admixtures (presumably alumina). 

ESR data indicate the presence of paramagnetic centers on the ozone-treated CPG samples. 

Analysis of the parameters of the spectrum confirms the heteroatomic nature of the active centers. 

Thus, the obtained results show that treatment of silica with ozone results in activation of the 

material surface due to formation of peroxide species and surface paramagnetic centers (radicals). 

The centers are stable under the storage at room temperatures for at least a month. Therefore the 

ozone treated silica can be used as heterogeneous initiator of polymerization of different monomers 

on silica surface.

188 


Applicability of ozone-activated silica support for the preparation of the composite polymercoated 

adsorbents was tested on the examples of TFE polymerization. Incubation of the ozonated 

silica in contact with TFE vapors at room temperature results in polymerization of this monomer on 

the surface of the matrix. The yield of the polymer correlates with the content of Al 2 O 3 admixtures. 

The material based on CPG-500 from Proligo, Germany (I) contained about 8 – 11.5% w/w of immobilized 

polymer phase, and the material based on Si-500 from Chimtech, Armenia (II) contained 

about 21 – 25.5% w/w of immobilized polymer phase. 

In order to improve wettability and separation properties of the material (see below) the same 

matrices were modified with copolymers of TFE with allylamine (AA) or allyl alcohol (AAl). The 

comonomers were introduced in the vapor phase either simultaneously or consistently. In the last 

case the second monomer was introduced after the polymerization of TFE on the carrier surface due 

to the presence of stabilized radicals on the ends of the propagated PTFE chains [4]. In all cases 

considerable concentrations of amino or hydroxylic groups were determined in the prepared composites. 

The relatively lower concentration of additional functional groups was obtained using AA or 

AAl as comonomers as a result of simultaneously introduction (mode 1). Contrariwise the subsequent 

addition of the comonomers (mode 2) resulted in obtaining of the materials with higher content 

of the surface functional groups and insignificant increasing of the polymer phase content in the 

composites. 

The mercury porosimetry of the prepared materials before and after the modification confirmed 

the formation of uniform polymer coating on the surface of the porous silica. The obtained 

porograms show that the modification results in a certain decrease of the total pore volume and the 

mean pore diameter. The initial narrow pore size distribution is preserved after the modification, but 

pore sizes become smaller to the thickness of the polymer coating. It should be noted, that similar 

morphological characteristics were determined for PTFE-coated CPG obtained after irradiation 

post-copolymerization of TFE (thickness of the immobilized polymer layer was determined about 

7.5 nm) [5]. 

Indirect confirmation of the uniformity of the polymer coating on the carrier surface was obtained 

after estimation of the silica surface protection by immobilized polymer coating. The stability 

of obtained materials under alkali hydrolysis conditions was investigated. Silica is partially soluble 

in all pH range, but its quickly dissolved at pH > 8.5. The CPG modified with fluoropolymer is 

significantly more stable than unmodified CPG, in particular during the first hours of the alkali 

treatment (hydrolytic stability of obtained composite increases by 6-fold). 

Thus, obtained PTFE-coated composites combine in the same material mechanic properties 

and porosity of initial carrier with chemical stability of immobilized polymer layer. The polymer 

layer has uniform morphology and strongly immobilized on the carrier surface. 

The sorption properties of obtained adsorbents were studied firstly on examples of DNA separation 

from model mixtures. In particular, three types of adsorbents were compared: CPG modified 

with copolymer of TFE with AA through mode 1; CPG modified with copolymer of TFE with AA 

through mode 2, and CPG modified with TFE using irradiation technique (mode 3). It was shown 

that the passing of biopolymers mixtures through the cartridges packed with prepared adsorbents 

resulted in the different retention of DNA having different molecular masses. At that highmolecular 

DNA was not retained by the adsorbents obtained through modes 1 and 3 (low concentration 

of functional groups) whereas adsorbent prepared using the mode 2 (high concentration of amino 

groups) significantly retained both the low-molecular and high-molecular DNA. At that all three 

types of materials effectively retain the proteins. 

The same results were obtaining using bacterial lysates containing DNA, RNA, proteins and 

other admixtures. The bacterial DNA from Agrobacterium tumifacience C58 was isolated using the 

developed adsorbents. The results of electrophoresis of obtained DNA containing eluates are presented 

on Fig.1.


One can see that the yield of nucleic acids (DNA and RNA) depended on the adsorbent surface 

charge, and it decreased in row: CPG-PTFE/CPG-PTFE-AAl/CPG-PTFE-AA for dsDNA and 

increased in row CPG-PTFE-AA /CPG-PTFE-AAl /CPG-PTFE for RNA. 

A B C 

D 

Fig.1 - Electrophoresis in 0.8% agarose gel of DNA samples isolated from lysates of Agrobacterium 

tumefaciens C58 using the developed adsorbents: (A): lysate before applying on the cartridge; 

(B - D): eluates after the passing through the cartridges packed with CPG-PTFE (mode 3), 

CPG-PTFE-AA (mode 2), and CPG-PTFE-Allyl Alcohol (mode 2), correspondently 

The quality of isolated DNA (in particular the possibility of direct PCR-analyses after DNA 

isolation using the developed adsorbents) was estimated by FLASH-PCR. The obtained results 

showed that all eluates didn‘t inhibit the PCR and moreover the yield of purified DNA in the collected 

eluates in average by 2-fold higher after use of PTFE-coated adsorbents (obtained both by 

ozone-induced and irradiation methods) in comparison with the materials modified with copolymers 

of TFE with AA or AAl. 

Therefore the adsorbents based on CPG preliminary treated with ozone with following modification 

with fluorocontaining copolymers are effective for one-step isolation and purification of 

DNA from the complex mixtures and can be considered as a perspective alternative to irradiationinduced 

polymerization technique. 

References 

1. Krupp G, Laue T, Söller R, et al.: Nucleic Acids of Pathogens from Biological Samples for 

Real-time PCR Analysis. In: Nucleic acids isolation methods. Bowien B (Ed), Dürre P (Ed): American 

Scientific Publishers, USA, (2004). 

2. Ivanov AE, Saburov VV, Zubov VP: Polymer-coated adsorbents for the separation of biopolymers 

and particles. Adv. Pol. Sci. 104, 287–299 (1992). 

3. Muidinov MR: Development of methods for synthesis of surface-modified fluoropolymercontaining 

composite materials, Russian Journal of General Chemistry, 79 (3), 606-615, (2009). 

4. Robin JJ: Overview of the Use of Ozone in the Synthesis of New Polymers and the Modification 

of Polymers. Advances in Polymer Science, 167, 235-245, (2004). 

5. Kapustin DV, Saburov VV, Zavada LL, et al: Composite fluoropolymer-containing adsorbents 

for separation and purification of biopolymers. Rus. J. of Bioorg. Chem., 24, 770-777, (1998).

190 


ИССЛЕДОВАНИЕ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОДИСПЕРСНОГО 

ЦИКЛИЧЕСКОГО НИТРАМИНА 

Винников В.П., Завьялов В.С., Салеева А.И., Маснавиева Л.Р. 

Федеральное государственное унитарное предприятие 

«Красноармейский научно-исследовательский институт механизации» 

(ФГУП «КНИИМ») 

РФ, Московская область, г.Красноармейск, 

kniim@krasn.mosreg.ru, kniim21@yandex.ru 

В статье представлены результаты токсикологических исследований нитрамина, которые показали, 

что штатный нитрамин и нанодисперсный при пероральном и интратрахеальном введении обладают одинаковой 

токсичностью. При однократном внутрибрюшинном введении взвеси штатного нитрамина в максимально 

вводимой дозе гибели биообъектов не наблюдалось, при введении взвеси наночастиц нитрамина наблюдалась 

50% гибель лабораторных животных. 

Предложены средства индивидуальной защиты при работе с нанодисперсными энергетическими материалами. 

Нанотехнологии в настоящее время стремительно развиваются. Особые свойства наночастиц 

делают их одновременно технологически интересными и потенциально опасными для 

здоровья человека. Специалисты только приступают к серьезному изучению токсикологических 

свойств наночастиц и наноматериалов. 

В ФГУП «КНИИМ» совместно с Московским Государственным Университетом Инженерной 

Экологии были получены по криохимической технологии [1] нанодисперсные порошки 

энергонасыщенных веществ с размером частиц от 20 до 80 нм. Анализ результатов 

исследований структуры, морфологии, физико-химических, взрывчатых свойств нанодисперсного 

нитрамина в сравнении со штатным показал, что нанодисперсный нитрамин обладает 

отличными от штатного свойствами [2, 3, 4]. 

В связи с этим было сделано предположение, что наночастицы нитрамина обладают 

повышенной биологической активностью в сравнении со штатным. На основании этого 

предположения ФГУП «КНИИМ» совместно с ФГУП «НИИ Гигиены, профпатологии и экологии 

человека» ФМБА России провели исследования токсичности нитрамина нанодисперсного 

с размерами частиц 20-80 нм, и штатного c размерами частиц от 200 до 400 мкм. 

Исследования токсичности нитрамина проводились в несколько этапов. Первый этап 

заключался в анализе литературных источников [3, 4] по токсичности штатного нитрамина, 

который показал, что исследования токсичности штатного нитрамина ориентированы на выявление 

патологии органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, проявлений желудочнокишечной 

патологии, а также других органов и систем после орального воздействия нитрамина. 

Ряд исследований на животных указывает на то, что острое пероральное воздействие 

нитрамина может приводить к смертельным исходам. Для однократной экспозиции (дозы) 

значения LD 50 (среднесмертельная доза) составили 5500 и 6400 мг/кг нитрамина для крыс 

самцов и самок, соответственно. 

При пероральном воздействии нитрамина в дозах 90 мг/кг в день в рационе питания в 

течение 15 недель не вызывало каких-либо повреждений со стороны желудочно-кишечного 

тракта. 

По данным литературных источников штатный нитрамин относится к 3 классу опасности. 

Следующий этап заключался в анализе литературных источников по исследованию 

токсичности химических веществ и соединений, представленных в виде наночастиц [6, 7, 8]. 

Данный анализ выявил, что классическими органами- мишенями для наночастиц являются 

легкие, печень, почки, головной мозг, желудочно-кишечный тракт. Прослеживается зависимость 

поражения органов-мишеней от пути поступления наночастиц в организм.


Учитывая вышеизложенное, следует отметить актуальность исследования токсичности 

и опасности наночастиц при различных путях поступления в организм, оценки степени потенциального 

вреда здоровью персонала. 

Исследования токсичности образцов штатного и нанодисперсного нитрамина проводили 

на белых крысах при пероральном, интратрахеальном и внутрибрюшинном введении [9]. 

Результаты исследований представлены в таблице 1. 

Таблица 1 - Результаты определения параметров токсичности на белых крысах-самках 

№ 

п/п 

Вещество 

Путь введения 

Испытуемые дозы, 

мг/кг 

1 НЧ нитрамин в/бр 500 

1000 

2000 

2 штатный 

нитрамин 

3 НЧ 




5 НЧ 




в/бр 500 

1000 

2000 

в/ж 5000 

8000 

в/ж 1000 

2000 

5000 

ин/тр 150 

250 

ин/тр 150 

250 

LD 16 

мг/кг 

Параметры токсичности 

LD 50 

мг/кг 

670 1000 

(636’1572) 

>2000 

>5000 

>5000 

>250 

>250 

LD 84 

мг/кг 

1492 

При однократном внутрижелудочном введении максимально вводимых доз штатного и 

нанодисперсного нитрамина (5000 мг/кг) гибели лабораторных животных не наблюдалось в 

течение 14 дней наблюдения. 

Однократное интратрахеальное введение штатного и нанодисперсного нитрамина в 

максимальной дозе 250 мг/кг не вызвало гибели лабораторных животных. 

Результаты исследований острой токсичности штатного и нанодисперсного нитрамина 

при внутрижелудочном и интратрахеальном введении показали, что введение максимально 

возможных доз не позволяет определить параметры острой токсичности и, следовательно, 

оценить сравнительную токсичность исследуемых веществ. 

Для объективной оценки сравнительной токсичности штатного и нанодисперсного нитрамина 

были продолжены экспериментальные исследования. Для получения параметров 

острой токсичности, как наиболее чувствительный, был выбран внутрибрюшинный путь 

введения вещества. 

При однократном внутрибрюшинном введении взвеси штатного нитрамина в максимально 

вводимой дозе 2000 мг/кг гибели не наблюдалось. В то же время, при введении взвеси 

нанодисперсного нитрамина в дозе 1000 мг/кг наблюдалась гибель 3 из 6 животных, подвергавшихся 

воздействию. Доза 2000 мг/кг вызывала 100% гибель животных (6 из 6). 

Гибель животных регистрировалась в первые сутки после воздействия нанодисперсного 

нитрамина. 

Таким образом, нанодисперсный нитрамин токсичнее штатного нитрамина более, чем в 

2 раза (LD 50 - 1000 мг/кг для нанодисперсного нитрамина, LD 50 >2000 мг/кг для штатного 

нитрамина). Следовательно, гигиенические нормативы нанодисперсного нитрамина должны 

быть ниже по значению, чем у штатного нитрамина. Коэффициент запаса для гигиенических 

нормативов наночастиц нитрамина должен составлять не менее 5-10 раз. 

Результаты исследования токсичности наночастиц выявили необходимость в поиске 

эффективных средств индивидуальной защиты при работе с нанодисперсными энергонасы-

192 


щенными материалами, оценка эффективности использования которых в настоящее время 

отсутствует. 

Выбор средств индивидуальной защиты производился исходя из того, что нанодисперсный 

порошок является продуктом, удельная поверхность которого во много раз превосходит 

удельную поверхность штатного продукта, что требует, прежде всего, защиты органов 

дыхания и кожных покровов. 

Для защиты органов дыхания при приготовлении раствора исходного вещества было 

предложено использовать фильтрующую полумаску 3М 9332 со степенью защиты Р3, которая 

рекомендуется для защиты от канцерогенных аэрозолей. При выгрузке нанодисперсного 

нитрамина предложено использовать полную маску серии 6000 (3М) с фильтром со степенью 

защиты Р3, которая обеспечивает защиту органов дыхания, зрения и лица от газов, паров, 

твердых и жидких аэрозольных частиц. 

Для защиты кожного покрова был предложен костюм «КЛИНГАРД-А 80», который рекомендуется 

использовать для защиты от спреев, твердых частиц и волокон, радиоактивной 

пыли и опасных биологических факторов, антистатичен. 

Для защиты кожного покрова рук предложены перчатки «БАЙ-КОЛОР», отличительными 

характеристиками которых является защита от токсичных веществ неорганических и 

органических растворителей, радиоактивных загрязнений и рентгеновских излучений. 

Проведенные исследования позволили сделать ориентировочную токсикологическую 

оценку, что является недостаточным в случае расширения объемов производства нанодисперсных 

компонентов и их использования в составах и изделиях. 

Требуется продолжить работы по определению показателей токсичности и опасности 

наночастиц энергонасыщенных материалов, ориентировочного безопасного уровня воздействия 

(ОБУВ), предельно допустимых концентраций наночастиц энергонасыщенных материалов 

в воздухе рабочей зоны. 


1. Генералов М.Б. Криохимическая нанотехнология. – М.: Академкнига, 2006. 

2. Винников В.П., Завьялов В.С. Физико-химические и взрывчатые характеристики 

нанодисперсного ЭНМ. – Боеприпасы и спецхимия. 2007, № 2. 

3. Винников В.П., Завьялов В.С. Структура нанодисперсного ЭНМ. – Боеприпасы и 

спецхимия. 2008, № 2. 

4. Орлова Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. – Л.: Химия, 

1981. – 312с. 

5. Toxicological Profile for HMX Prepared by: Sciences International, Inc, Under Subcontract 

to: Research Triangle Institute Under Contract No 205934606 

Prepared for: U.S. DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICES Public Health 

Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry, September 1997. 

6. Sahoo S.K., Parveen S., Panda J.J. The present and future of nanotechnology in human 

health care. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 2007, 3, P. 20-31. 

7. Cher Z., Meng H., Xinq G., Chen C., Yhao Y., Jia G., Wanq T and others Acute toxicoloqical 

affects of copper nanoparticles in vivo. The journal of physical chemistry. Toxicology Letters. 

2006, 163, P. 109-120. 

8. Hoet P.M., Brüske – Hohlfeld I., Salata O.V. Nanoparticles – known and unknown health 

risks. Journal of Nanobiotechnology, 2004, P. 2-12. 

9. Отчет о НИР «Исследование токсичности наночастиц энергетических материалов». – 

ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России, - 2009.


НАНОНАУКА: СОДЕРЖАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В 

АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

Дедков Ю.М. 


химико-биологический факультет 

Россия, г. Москва, j13021936@yandex.ru 

Рассматривается терминология в области нанонауки и нанотехнологии, обсуждаются особенности 

методов получения и свойств (физических и химических) веществ в наносостоянии. Особое внимание уделяется 

новым качествам, появляющимся в наносистемах. 

Главное внимание в докладе уделяется перспективам применения нанокомпонентов в промышленности 

и науке, в частности - химического анализа (на примере оксида титана и углеродных нанотрубок). Приводятся 

конкретные примеры такого рода процессов в сорбционных методах концентрирования, окислительновосстановительных 

реакциях, сенсорных реакций. 

Нанообъектами принято называть системы, линейные размеры которых не превышают 

100 нм (0,1 мкм). Разумеется, такое чисто геометрическое определение нанонауки вряд ли 

может быть содержательным. На самом деле «нано» начинается там, где количество переходит 

в качество – то есть уменьшение размеров объектов приводит к появлению новых 

свойств, полностью отсутствующих у объемных материалов. 

Понимание этой новой области науки и технологии, обозначаемой термином «нано», 

требует классификационных и терминологических обобщений. Обычно используют следующую 

цепочку понятий и терминов: нанонаука – наноструктуры - наноматериалы - наносистемы 

– нанотехнологии – наноиндустрия – нанобизнес. 

Нанонаука – междисциплинарная фундаментальная наука, изучающая явления, системы 

и материалы на нанометровом уровне, когда физические, химические и биологические 

свойства вещества радикально отличаются от свойств обычного макроскопического состояния. 

Свойства, обусловленные наноразмерным состоянием материи, более важны, чем сам 

размер. 

Наноструктуры – структуры, переход которых от макроразмеров к размерам в диапазоне 

до 100 нм приводит к появлению качественных изменений физико-химических свойств 

вещества. 

Выделяют 3 типа наноструктур: квантовые ямы (двумерные объекты типа графена), 

квантовые нити – одномерные объекты, квантовые точки, нульмерные объекты. 

Наноматериалы – объекты различного размера, формы, состава, морфологии, в которых 

по крайней мере один из трех размеров меньше 100 нм. И опять - свойства важнее размера. 

Например, каталитические свойства одинаковых по размерам наночастиц Au и Pt резко 

различаются. 

Наноматериалы – собирательный термин, объединяющий обширные классы веществ. 

Отличительные свойства наноматериалов: 

1. Высокое отношение доли поверхностных атомов к объемным: при размере 3 нм около 

50%, 1.5-2 нм около 80% – отсюда высочайшая каталитическая активность их в химических 

и биохимических реакциях. 

2. Совершенно новое качество - квантово-размерные эффекты – особенно велики, когда 

размеры частиц сопоставимы с так называемым корреляционным радиусом физического 

явления (например, длиной свободного пробега электронов). «Внутренние атомы» формируют 

непрерывную однородную энергетическую зону, а энергетические уровни «поверхностных» 

атомов дискретны и четко выражены. 

3. Отсутствие дефектов кристаллической решетки – высокая прочность. Углеродные 

нанотрубки в десятки раз прочнее стали.

194 


Наносистемы – различные организованные в результате самосборки наноразмерные 

ансамбли (агрегаты), а также молекулы-рецепторы, образующие в растворе или на поверхности 

собственную фазу (нанопсевдофазу) и способные существенно изменять свойства 

реагирующих веществ. 

Нанотехнологии – манипулирование индивидуальными атомами, молекулами и наноразмерными 

объектами для создания, производства и применения физических, химических 

или биологических материалов, структур, устройств и систем в масштабе 1-100 нм. Нанотехнологии 

можно рассматривать как мостик между академической нанонаукой, наноиндустрией 

и бизнесом. Они используются в производстве 80 групп потребительских товаров, 600 видов 

сырьевых материалов, комплектующих изделий и промышленного оборудования. 

Наноиндустрия – производства, продукция которых обладает свойствами, определяемыми 

наноразмерным уровнем организации вещества 

Нанобизнес – бизнес, основанный на использовании нанотехнологий; на начало 2006 г. 

было 16 000 нанотехнологических компаний; число их удваивается каждые 1.5 года. В 

нанобизнесе участвует 50 стран. Общее финансирование бюджетное и внебюджетное в 2006 

г. - 110 млрд. долл. 

Отправной точкой развития нанотехники обычно считают рождественскую лекцию Нобелевского 

лауреата Р. Фейнмана «Там внизу еще много места», прочитанную им 29 декабря 

1959 г. в Калифорнийском университете. В этой лекции он для создания очень малых объектов 

с необычными свойствами предлагал манипулировать отдельными атомами. Однако 

многие фундаментальные исследования в области нанотехники проводились и до лекции Р. 

Фейнмана. При этом роль химиков была весьма значительна. Действительно, занимаясь 

строением веществ на атомарном уровне по сути дела химики занимались нанотехнологиями 

по крайней мере уже на протяжении трех с половиной столетий. Нобелевский лауреат Р. Хоффман 

(по образованию физик) в ответ на вопрос, что такое нанотехника, ответил «Я рад тому, 

что для химии люди нашли новое название. Теперь у них появился стимул изучать то, 

что они не желали учить в школе». Основные этапы развития нанонауки характеризуют 

обычно следующей таблицей. 

Год 

Существенные достижения в области нанотехнологий 

1928 Предложена принципиальная схема устройства сканирующего оптического 

микроскопа ближнего поля 

1932 Создание первого просвечивающего электронного микроскопа 

1938 Создание первого сканирующего электронного микроскопа 

1959-1972 Идея создания веществ и объектов методом поштучной «атомарной» сборки 

1965 Квантово-химический расчет структуры фуллерена (А.А. Бочвар с сотр.) 

1975 Создано реальное устройство, работающее по принципу микроскопа ближнего 

поля 

1981 Теоретически рассмотрена возможность существования так называемых 

квантовых линий и квантовых точек 

1985 Создание сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) 

1986 Создание первого полевого транзистора с высокой подвижностью носителей 

Синтезированы первые фуллерены 

1991 Выдвинута концепция создания «молекулярных машин» 

Создан атомносиловой микроскоп 

2000 Изготовлен элемент памяти электронного запоминающего устройства 

(с объемом памяти 128 мегабит), работающий при комнатной температуре


В истории развития нанонауки и нанотехники уже есть, работы отмеченные Нобелевскими 

премиями. 

Что же дает принципиально нового нанонаука? 

Наиболее важной отличительной особенностью наносистем является проявление в них 

эффекта размерного квантования. Многие свойства наноматериалов (магнитные, оптические, 

электрические) являются следствием коллективных взаимодействий в твердом теле. 

Они не могут быть объяснены без учета квантоворазмерных эффектов. Классическим примером 

является разработка основанных на квантово-механическом туннельном эффекте (когда 

электрон, точнее электронная плотность, проходит через энергетический барьер или другую стенку 

как по туннелю) сканирующих туннельных микроскопов. 

Сканирующий микроскоп такого типа позволяет проводить прямые технологические операции 

на атомарном уровне. Прикладывая к щупу соответствующее напряжение, можно 

вырезать отдельные атомы из среды, в которой они находятся, и переносить их в другое место. 

Таким образом, сотрудники фирмы IBM сумевшим выложить на поверхности монокристалла 

никеля название своей фирмы из 35 атомов Хе. Это стало своеобразным рекордом 

в методах миниатюризации записи «текста». 

Далее. Возможны два принципиально разных подхода к обработке вещества и созданию 

планируемых изделий. Эти подходы принято условно называть технологиями «сверху - вниз» и 

«снизу - вверх». 

Подход «сверху - вниз» основан на уменьшении размеров физических тел механической или 

иной обработкой, вплоть до получения объектов с нанометровыми параметрами. Процесс формирования 

наноструктур по принципу «сверху – вниз» предусматривает обработку макромасштабных 

объекта или структуры и постепенное уменьшение их размеров вплоть до получения 

изделий с нанометровыми параметрами. 

Идея технологии «снизу - вверх» заключается в том, что сборка осуществляется непосредственно 

из элементов «низшего порядка» (атомов, молекул, структурных фрагментов биологических 

клеток и т.п.), располагаемых в требуемом порядке, то есть, как это имеет в место в природе. 

Этот подход является обратным по отношению к методу миниатюризации «сверху - вниз», когда 

мы просто уменьшаем размеры деталей. 

Переход к созданию нанообъектов по принципу «снизу – вверх» ведет к значительному 

росту производительности и снижению стоимости продукции. Уже реально достигнуто 

улучшение качества и появление новых функциональных возможностей при наноструктурировании 

материалов. 

Применение наноматериалов. 

Применение наноматериалов весьма разнообразно. Приведем только некоторые примеры. 

Ремонтно-восстановительные составы (РВС) (наноразмерные порошки) предназначены 

для восстановления до первоначальных параметров изношенных узлов и механизмов, работающих 

в режиме трения. По РВС-технологии на поверхности трения создается модифицированный 

высокоуглеродный защитный слой, что при эксплуатации приводит к снижению 

потребления энергии, показателей вибрации и шума, а у автодвигателей - также содержания 

СО и сажи в выхлопных газах. 

Аэрокосмические исследователи США заинтересовались способностью многостеночных 

нанотрубок в эпоксидных композитах сопротивляться образованию трещин при 

усталостном нагружении. Тесты показали, что добавление нанотрубок в композит сокращает 

образование усталостных трещин в 20 раз. 

Далее. Метод фотоакустичской диагностики в медицине позволяет более глубоко заглянуть 

внутрь организма, чем традиционные оптические методы. Но требуются контрастные 

агенты, поскольку многие болезни не приводят к фотоакустическому контрасту сами. 

Показано, что одностеночные углеродные нанотрубки, сопряженные с циклическим арги-

196 


нин-глицин-аспарагин-пептидами, являются идеальными контрастными агентами, усиливающими 

сигнал в 8 раз. 

Показано резкое возрастание прочности и твердости наноструктурированного никеля. 

Обнаружено, что добавка нанопорошкового Al в ракетное топливо увеличивает скорость 

его сгорания. Созданы также новые взрывчатые вещества с объемным горением на 

основе интеркалированного графита. 

Достигнута практически полная очистка воды от бактериофагов (вирусов) - фильтров 

на основе нановолокон и нанотрубок. 

Теплоносители в системах охлаждения - жидкости, содержащие наночастицы металлов, 

имеют многократно более высокую теплопроводность. 

Предложены самоочищающиеся материалы под действием солнечного излучения, 

например оконные стекла сверх высоких строений покрывают нано-TiO 2 . 

С разработкой нанокомпозитов, углеродных нанотрубок с повышенной способностью к 

накоплению H 2 , связан прорыв в области водородной энергетики. 

На основе нанокомпозитов - твердых материалов с высокой ионной проводимостью - 

разработаны компактные источники электропитания. 

Наноструктурирование лекарственных средств позволит использовать меньшие дозы 

лекарств при большей эффективности (проведены испытания наноструктурированного аспирина). 

Предложены магнитные наночастицы для очистки крови от токсикантов. 

Предпосевная обработка семян нанопорошками железа положительно влияла на энергию 

прорастания, однако увеличение концентрации до 0,01 % приводило к подавлению прорастания. 

Нанотоксикология. 

Следует подчеркнуть, что позитивные аспекты развития нанотехнологии широко рекламируются 

в СМИ. Но необходимо уделять внимание изучению потенциального ущерба, 

который наноматериалы могут нанести здоровью человека и окружающей среде. Речь идет, 

прежде всего, о респираторных и легочных заболеваниях, включая рак легких. Некоторая 

накопленная к сегодняшнему дню информация настораживает. 

Влияние нанообъектов может быть весьма сложным и исключающим применение в 

данном случае метода аналогий. Так, изучение токсичности наночастиц Au на эмбрионах 

показало, что эмбриотоксические свойства сильнее проявляются у наночастиц размером 0,8 

нм, чем 1,5 нм. В тоже время тератогенный эффект характерен вне зависимости от их размера. 

Наночастицы Ag размером 5 - 50 нм обладают сильной антибактериальной и цитотоксической 

активностью in vitro по отношению к гепатоцитам крыс. Но ингаляционное воздействие 

наночастиц серебра на крыс в течение 28 дней не выявило значимых изменения в массе 

тела и больших отклонений биохимических показателей периферической крови по сравнению 

с контрольной группой. Острое пероральное введение мышам суспензии наночастиц Fe 

в дозе от 50 до 500 мкг/кг не вызывало каких-либо токсических эффектов. А дозы 2 – 6 

мкг/кг стимулируют рост животных, бактерицидную активность сыворотки крови и увеличение 

общего белка в крови. 

Фитотоксические исследования свойств наночастиц Zn и ZnO на кукурузе, редисе, рапсе 

и огурце показали, что их концентрация 2000 мг/дм 3 отрицательно действует на прорастание 

семян кукурузы и подавляет удлинение корней. 50%-ная ингибиторная концентрация для 

редьки, составила 50 мг/дм 3 , рапса – 20 мг/дм 3 . 

Токсикологические исследования тонких (250 нм) и ультратонких (20 нм) порошков 

TiO 2 при ингаляционном введении крысам показали, что частицы размером 20 нм способны 

накапливаться в лимфоидных тканях и обладают повреждающим действием по отношению к


ДНК лимфоцитов и клеток мозга. При этом реактивность зависит не только от размеров наночастиц, 

но от того какой структурой представлен TiO 2 , кристаллической или аморфной. 

Углеродные нанотрубки и фуллерены. Углерод образует наноструктуры, известные как 

фуллерены (Ф, C 60 ) и углеродные нанотрубки (УНТ). Среди всех известных наноструктур Ф 

и УНТ занимают особое положение, поскольку их уникальные свойства предоставляют возможность 

самого широчайшего использования. 

В зависимости от путей их поступления в организм животных УНТ проявляют различную 

токсическую активность. Ингаляция крыс и мышей вызывает воспаление и фиброз, 

накопление нейтрофилов и белка в легочной ткани, увеличение массы легких и активности 

лактат-дегидрогеназы. Исследование in vitro в культуре клеток эпидермальных кератоцитов 

человека и мыши показало, что УНТ проникают через мембрану, аккумулируются внутри 

клетки и индуцируют апоптоз. 

Многостенные УНТ снижают жизнеспособность клеток, увеличивают содержание воспалительного 

маркера интерлейкина-8. Однако растворы и суспензии содержащие УНТ не 

вызывают аллергических реакций. Одностенные и многостенные УНТ отличаются степенью 

цитотоксичности и способностью индуцировать окислительный стресс. 

Инъекция 25 мг/кг фуллерена (C 60 )и его водорастворимых форм привела в течение 5 

мин к смерти двух из двадцати крыс. Фуллерены почти полностью связывались с белками 

плазмы, инактивировали активность печеночных редуктаз и индуцировали окислительное 

повреждение гепатоцитов крыс. Изучение токсичности C 60 на водной культуре водорослей 

(Pseudokirchneriella subcapitata) и дафнии (Daphnia magna) в присутствии атразина, метилпаратиона, 

пентахлорфенола и фенантрена, показало, что фуллерен способен усиливать токсичность 

фенантрена и уменьшать пентахлорфенола. 

Tоксичность зависит не только от физической природы, способа получения, размеров, 

структуры нанокластеров и наночастиц, но от биологической модели, на которой проводятся 

испытания. Органы-мишени и механизмы развития токсического эффекта разнообразны. 

Одни наноматериалы благодаря своей физической природе способны индуцировать активные 

формы кислорода. Другие способны проникать через тканевые барьеры, внутрь клеток и 

взаимодействовать с внутриклеточными компонентами. Третьи, дендримеры различной степени 

генерации, некоторые типы наноматериалов могут нарушать мембранные структуры, 

делая их проницаемыми. Представленные результаты показывают, насколько уникальны и 

разнообразны по своим свойствам наноматериалы, даже если они состоят из одного и того 

же химического вещества. 

Нанополитика 

США сильно опередили в нано-области своих коллег из других стран. В спешном порядке 

доктрину по развитию нанотехнологий приняли еще несколько десятков государств, 

что породило небывалый ажиотаж вокруг отрасли. 

Важнейшие причины нанотехнологического бума ясны. Это: 

- появление новых методов диагностики наноразмерных объектов (современные электронная, 

туннельная и атомно-силовая виды микроскопии); 

- появившееся понимание того, что наноматериалы обладают специфическими и уникальными 

магнитными, электрическими, оптическими, химическими и другими свойствами, 

связанными с проявлениями квантовых эффектов; 

- появление новых путей миниатюризации технических устройств и возможности 

огромной экономии ресурсов, особенно при реализации пути синтеза нанообъектов «снизу - 

вверх». 

Переживаемый в настоящее время научным сообществом бум во многом сродни буму, 

который мы пережили около 25 лет назад в связи с открытием высокотемпературной сверхпроводимости. 

Публикация И. Беднорца и К. Мюллера 18 октября 1986 г. дала старт гонке, 

которая несколькими месяцами спустя позволила группе проф. Чу создать керамические ок-

198 


сидные сверхпроводники с критической температурой, превышавшей точку кипения жидкого 

азота. Благодаря электронной почте информация об этом открытии распространилась с 

огромной скоростью и потребовались лишь 1-2 недели, чтобы исследователи многих стран 

воспроизвели достижения группы Чу. Но оказалось, что большинство исследователей располагало 

лишь простейшими измерительными системами. Затраты на дооснащение лабораторий 

оказались слишком высокими и круг занимающихся сверхпроводимостью в настоящее 

время значительно сузился. 

Квалифицированная активность в создании новых нанотехнологий и наноматериалов 

несомненно требует более дорогого синтетического и диагностического оборудования, 

включая чистые комнаты, электронные и атомно-силовые микроскопы, Фурье-, Рамановские, 

Оже-спектрометры и многое другое. Электронный микроскоп высокого разрешения стоит 

около 4 млн. $, а чистая комната достаточно высокого класса - и того больше. 

Не разделит ли нынешний нанотехнологический бум судьбу бума, последовавшего за 

открытием высокотемпературной сверхпроводимости? Трудно дать однозначный ответ на 

этот вопрос, хотя есть очень уважаемые лица, представляющие как научное, так и бизнессообщества, 

которые довольно скептически относятся к идее переустройства мира благодаря 

повсеместному внедрению нанотехнологий. Скорее всего, как и в случае со сверхпроводимостью, 

оправдаются далеко не все оптимистические прогнозы, связанные с развитием нанотехники. 

Проблема, во многом, финансовая. Объем бюджетного финансирования нанотехнологических 

исследований в США вышел на стационарный федеральный уровень, превышавший 

1 млрд. $/год плюс 1,5 млрд. $/год частных вложений. В Японии и в странах Европейского 

Союза финансовая поддержка нанотехнологических исследований немногим уступает 

США. В России на развитие нанотехнологий государством выделено 8 млрд. руб. на 3 года. 

В результате продуктов, произведенных в США с помощью нанотехнологий, уже сейчас 

превысило 3000, а более половины патентодержателей составляют американские компании, 

университеты или частные лица. Надо учитывать, что нанотехнология отличается повышенной 

наукоемкостью и затратностью, в ней резко снижена вероятность решения задач методом 

проб и ошибок, который традиционно используется в прикладных разработках. Поэтому 

путь от лаборатории к наноиндустрии несомненно более сложен, чем при промышленном 

создании обычных продуктов. Пока экстраприбыли будут обеспечиваться, например, в России 

за счет нефтяного и газового бизнеса, вряд ли кто-то предпочтет инвестировать средства 

в развитие инновационных производств типа наноиндустрии. 

И все же приведу слова бывшего премьер-министра России М. Фрадкова «Если бизнес 

не пойдет в нанотехнологии, он пропустит все на свете и будет в лучшем случае в телогрейке 

работать на скважине, которой будут управлять и обслуживать наши друзья и 

партнеры». 

Работа финансировалась грантом РФФИ 08-02-00272


ПОЛИАКРОЛЕИНОВЫЕ ЧАСТИЦЫ, СОДЕРЖАЩИЕ 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ НАНОКРИСТАЛЛЫ, ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ 

МЕДИ (II) 

Зарифуллина М.М., Генералова А.Н., Сизова С.В., Марквичев Н.С., 

Олейников В.А., Зубов В.П. 

Институт биоорганической химии им. ак. М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, 

лаборатория «Полимеры для биологии» 

Россия, Москва, mzarifullina@gmail.com 

Медь участвует во многих жизненно важных физиологических процессах. Однако увеличение 

содержания меди в крови приводит к анемии, заболеванию печени, болезни Вильсона 

[1]. Таким образом, необходимо жестко контролировать содержание меди в природных 

объектах и промышленных стоках. К сожалению, как следует из литературных данных, методики 

определения этого элемента на уровне нанограммов очень сложны и длительны [2–4]. 

Поэтому основной задачей данной работы было создание тест-системы для селективного 

определения низких концентраций ионов меди (II). 

В настоящее время в медицине и биотехнологии большое внимание привлекают флуоресцентные 

полимерные частицы, которые могут быть получены с использованием новых 

материалов - флуоресцентных полупроводниковых нанокристаллов (НК). Они являются перспективной 

альтернативой органическим красителям благодаря их превосходной фотостабильности, 

высокому квантовому выходу и узкому пику эмиссии, который, независимо от 

длины волны возбуждения, определяется только размером НК (~2-8 нм). Примером таких 

частиц являются (CdSe)ZnS нанокристаллы. 

Для создания тест-системы для определения ионов меди (II) были получены флуоресцентные 

полиакролеиновые частицы, содержащие на поверхности полупроводниковые НК в 

составе полиэлектролитных комплексов. Интенсивность флуоресценции таких частиц зависит 

от незначительных измененийвнешнего окружения. В частности, данные частицы, имеющие 

в качестве внешнего полиэлектролита слой белка, бычьего сывороточного альбумина 

(БСА), с высокой чувствительностью и специфичностью позволяли по тушению флуоресценции 

детектировать ионы меди (II). Видимых изменений флуоресценции при детекции 

других ионов (Zn 2+ , Ca 2+ , Co 2+ , Mg 2+ ) зарегистрировано не было. Минимальная детектируемая 

концентрация Сu 2+ составила 15 нМ (SD=1.8). 

Также был проведен анализ водопроводной воды и снега на содержание ионов меди (II) 

с использованием полученных флуоресцентных полимерных частиц. ПДК по ионам меди для 

водопроводной воды составляет 0,01 мг/л. В данной работе содержание ионов меди составило 

0,009 мг/л для воды и 0,0008 мг/л для снега. 


Полиакролеиновые частицы (диаметр 1.2±0.07 мкм) получены методом осадительной 

полимеризации акролеина в водно-щелочной среде (рН 10). Стратегия получения полимерных 

частиц с флуоресценцией, чувствительной к внешним изменениям, состояла в адсорбции 

на полиакролеиновые частицы (= -28 мВ) сначала двух слоев поли-L-лизин/ полистиролсульфонат 

натрия (ПСС), затем слоя поли-L-лизина, далее НК, стабилизированных ПСС. 

Количество слоев с НК, а также их цвета, можно варьировать в зависимости от поставленных 

задач. В данной работе использовали частицы с двумя слоями НК.

200 


Рисунок 1 – Схема получения флуоресцентных полиакролеиновых частиц 

Внешний функционализирущий ПЭ слой формировали с учетом дальнейшего использования 

частиц в биоанализе. В представленной работе метод для определения ионов меди 

(II) с использованием флуоресцентных полимерных частиц основан на образовании комплекса 

Cu 2+ и БСА (бычий сывороточный альбумин), который приводит к ухудшению пассивации 

поверхности НК, что снижает интенсивность флуоресценции частиц. 

Измерение флуоресценции проводили на флуориметре по стандартной методике. Время 

анализа 3 мин. 


1. Фриден Э. Биологическая роль меди. М., 1970. 

2. Богачева Л.В., Сорокина Н.М., Ковалев И.А., Цизин Г.И. // Вестн. Московск. ун-та. 

Сер. 2. Химия. 1997. 38. С. 252. 

3. Петрова Ю.Ю., Беклемишев М.К., Бажанова Н.А. и др. // ЖАХ. 2000. 55. С. 318. 

4. Mohammad Ali Taher // Analyt. Сhim. Аcta. 2000. 408. P. 153. 

НАНОУГЛЕРОДНЫЙ МАТЕРИАЛ «ТАУНИТ» КАК СОРБЕНТ ДЛЯ В(III) 

Казакова Т.А., Дедков Ю.М. 


Москва, ул. Радио д. 10а; tanyakasakova@mail.ru 

В качестве возможного сорбента на борную кислоту изучены наноуглеродный материал «Таунит» и 

активный уголь марки «Charcoal». Определены их сорбционные характеристики. Показано, что модификация 

УНМ сорбитом приводит к увеличению его сорбционной емкости почти в 2 раза. 

Соединения бора широко применяются в различных отраслях хозяйственной деятельности 

– производстве жаропрочных сплавов, синтетических моющих средств, эмалей, стекол, 

лекарственных средств и минеральных удобрений. Бор играет существенную роль в обмене 

углеводов и жиров, ряда витаминов и гормонов. Как избыточные, так и недостаточные 

его количества негативно сказываются на состоянии центральной нервной системы, пищеварительной 

системы печени и почек, что обусловливает необходимость строгого контроля 

содержания этого элемента в природных водах, почвах и различных биологических объектах 

[1]. 

Для определения бора в объектах окружающей среды используют фотометрические, 

электрохимические, спектральные и ряд других методов [2]. Однако во многих случаях чувствительность 

этих методов оказывается недостаточной, что предопределяет необходимость 

предварительного концентрирования бора. Весьма перспективными методами здесь являются 

сорбционные [2-4].


Целью настоящего исследования явилось изучение возможностей применения для 

сорбционного концентрировании бора углеродного наноматериала «Таунит» (далее УНМ) 

как самого по себе, так и модифицированного глицерином или сорбитом. 

Такая модификация сорбента связана с тем, что для химии бора характерно образование 

борной кислотой комплексных соединений с кис-лородосодержащими α-соединениями. 

Борная кислота, являющаяся слабой кислотой (К д = 6,4 10 -10 ), образует с полигидроксисоединениями 

комплексы с кислотностью (К д = 10 -4 ), становится даже возможным кислотно-основное 

титрование. При этом, видимо, меняется стереохимия центрального иона и его реакционная 

способность. Считали интересным сравнить в этом плане УНМ с активированными 

углями (АУ) (на примере угля «Charcoal»). 

УНМ «Таунит» представляет собой спутанные пучки многостенных углеродных нанотрубок, 

диаметром 10-60 нм и длиной до нескольких мкм, получаемый химическим осаждением 

углеводородов на катализаторах (Ni/Mg), нуждается в очистке от примесей металлов. 

Для очистки его выдерживали в течение 48 часов в 5 н. соляной кислоте, помещали в хроматографическую 

колонку и промывали 6 М соляной кислотой до отрицательной реакции на 

ионы Fe 3+ и Ni 2+ (пробы c тиоцианатом аммония и диметилглиоксимом), затем - дистиллированной 

водой до отрицательной реакции на хлорид-ион (проба с нитратом серебра). Промытый 

УНМ переносили в чашку Петри и сушили в вакуумном эксикаторе над оксидом 

фосфора(V) при 20 ºС. Определение содержания функциональных групп на поверхности 

УНМ «Таунит» проводили по методу Боэма [5]. Результаты показаны в таблице 1. 

Таблица 1 - Содержание функциональных групп в образце УНМ «Таунит». (n = 3, P = 0,95) 

(получены Петренко Д.Б.) 

Функциональная 

группа 

Суммарное содержание 

функциональных групп 

Фенольные 

ОН-группы 

Карбоксигруппы 

Лактонные 

группы 

Содержание, мМоль/г 0,51±0,07 0,24±0,07 0,27±0,01

202 


Основные характеристики сорбции сорбции B(III) из водных растворов на УНМ и АУ 

представлены в табл. 2. 

Таблица 2 - Константы и основные термодинамические характеристики сорбции H 3 BO 3 из 

водных растворов на УНМ. (η = 4 ч.) 

Характеристики 

Температура, К 

сорбции 

298 313 333 

Константа сорбции,К 

10 -2 1 1,9 1,7 

Ёмкость сорбента, 

Г ∞, мг/г 

1,6 3,1 3,3 

ΔН, кДж/моль -18,03 

По полученному значению ΔН можно предположить, что преобладает физическая 

сорбция, но сделать однозначный вывод о характере сорбции пока нельзя вследствие сложного 

строения исследуемого объекта (он содержит карбокси- и гидроксигруппы) и низкой 

для чистой хемосорбции величины ΔН. 

Для выявления роли электростатических взаимодействий в процессе сорбции методом 

масс-титрования [7] были определны значения рН нулевого заряда УНМ (выше которого поверхность 

углеродных частиц приобретает отрицательный заряд) (данные получены Петренко 

Д.Б.). Полученное значение pH PZC = 3,4±0,3 говорит о малой вероятности сорбции боратиона 

на поверхности углеродных частиц за счет электростатических взаимодействий в условиях 

наших экспериментов. 

Изучена возможность использования модифицированных углеродных сорбентов в 

сорбционном концентрировании B(III). В качестве модификаторов выбраны глицерин и сорбит, 

так как показывают наибольшую кислотность системы бор - полиол [3]. Для модификации 

УНМ и АУ погружали в растворы соответствующих соединений определенной концентрации 

и выдерживали в течение 2 часов, чего как показано нами достаточно для установления 

равновесия во всех изученных системах. 

Построение изотермы сорбции глицерина проводили по следующей методике: навеску 

УНМ массой 100,0 мг помещали в пробирку с 10,0 см 3 раствора глицерина определенной 

концентрации (рН=7,0) Пробирку закрывали пробкой и помещали в термостат на 2 часа при 

температуре 25°С. Затем УНМ отфильтровывали и в фильтрате титриметрически определяли 

глицерин [8]. Определенная из изотермы сорбции по уравнению Ленгмюра емкость УНМ по 

глицерину составляет 100 мг/г, что вполне достаточно для возможности использования модифицированного 

сорбента в сорбционном концентрировании бора. 

Определены основные характеристики сорбции B(III) из водных растворов на УНМ 

модифицированном глицерином и сорбитом УНМ и АУ (табл. 3). 

Таблица 3 – Основные характеристики сорбции B(III) из водных растворов на модифицированном 

УНМ и активированным углем 

Характеристики сорбции 

Температура, К 

298 313 

Сорбит Глицерин Глицерин 

АУ УНМ АУ УНМ УНМ 

Константы сорбции, К 10 -2 0,9 2,4 0,9 0,9 0,4 

Ёмкость сорбента, Г ∞, мг/г 1,8 3,1 1,7 1,3 1,1 

ΔН, КДж/моль - - - - 40,84


Сопоставив данные табл. 2 и 3 можно заключить, что модифицированный АУ обладает 

невысокой сорбционной ѐмкостью по сравнению с УНМ. Модификация УНМ сорбитом 

приводит к увеличению его сорбционной емкости почти в 2 раза, модификация УНМ глицерином 

не приводит к улучшению его сорбционных характеристик. 

Таблица 4 - Сорбционная емкость различных углей по B(III) [9,10] 

Сорбент 

Гранулированный 

активированный 

уголь К-81/В 



уголь К-81/В, модифицированный 

BaCl 2 




CaCl 2 

Сорбционная емкость 

по В(III), мг/г 

1,59 (T = 295К) 

1,05 (T = 295К) 

0,93 (T = 295К) 

Сорбент 



уголь К-81/В, 

модифицированный 

лимонной кислотой 




винной кислотой 

Активированный 

уголь Acros 

Сорбционная емкость 

по В(III), мг/г 

2,90 (T = 295К) 

3,56 (T = 295К) 

0 (T = 303К) 

Таким образом, модификация полиолами увеличила сорбционную емкость УНМ «Таунит» 

по B(III) в 2 раза. Мы считаем, что результаты можно улучшить подбором модификаторов 

и условий сорбционного концентрирования, что требует более подробного изучения. 


1.Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека - М.: Изд. 

дом «ОНИКС 21 век»: Мир. – 2004. – 216 с. 

2. Немодрук А.Н., Каралова З.К. Аналитическая химия бора. – М.: Наука, 1964. – 282 с. 

3. Шварц Е.М.. Калве И.А, Путнинь А.Я., Тимотхеус Х.Р.-Ю. // Изв. АН Латв.ССР . – 

Сер. хим. – 1987. – №4. – C. 471– 476. 

4. Бернане А.А., Шварц Е.М.. Тимотхеус Х.Р.-Ю., Хансен Т.Х. // Изв. АН ЛатвССР. – 

Сер. хим. – 1987. – №1. – C.48–51. 

5. Scheibe B., Borowiak-Palen E., Kalenczuk R.J. // Materials characterization – 2010. – V. 

61. – P. 185 – 191. 

6. Марченко З. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом 

анализе. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 711 с. 

7. Noh J. S., Schwarz J. A. // Carbon. – 1990. – V. 28. – № 5. – P. 714–717. 

8. Дедков Ю.М., Елизарова О.В., Кельина С.Ю. // Журн. аналит. химии. – 2000. – Т. 55. 

– №8. – С. – 863 – 868.

204 


ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ 

ХАРАКТЕРИСТИК УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ПРИ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ 

ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА 

Курбатова Н.А., Эльман А.Р., Бухаркина Т.В. 

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, ООО «Ростхим» 

Россия, г. Москва, nkurbatova_laboratoty@mail.ru 

Образование углеродных нанотрубок (УНТ) рассматривается как основная причина смещения термодинамического 

равновесия при газификации угля диоксидом углерода. При помощи рентгенофазового анализа 

определены основные характеристики образующихся УНТ: число слоев, диаметр нанотрубок и степень графитизации. 

Монооксид углерода – один из наиболее перспективных видов сырья для производства 

химических продуктов. В настоящее время производство монооксида углерода основано на 

процессах газификации угля воздухом или паровоздушной смесью, конверсии метана, разложении 

метилформиата или метанола [1], а также мембранном разделении синтез-газа. Ни 

один из указанных процессов, однако, не позволяет получить индивидуальный СО и требует 

дополнительных стадий отделения и утилизации побочных продуктов и примесей. Недавно 

нами создана опытно-промышленная установка [2], позволяющая получать монооксид углерода 

чистотой до 99 % путем газификации активированного угля диоксидом углерода (I). 

С+CO 2 2CO, ΔH 0 298 = 176 кДж/моль (I) 

Данный способ не имеет перечисленных выше недостатков и позволяет многократно 

уменьшить стоимость получаемого СО. Однако для производства СО высокой чистоты 

необходимо проводить процесс при температуре 1050ºС, что обусловливает высокие энергозатраты. 

Известно, что добавки некоторых металлов и оксидов металлов значительно интенсифицируют 

процесс углекислотной газификации угля [3-5]. В соответствии с нашими результатами, 

наибольшую каталитическую активность проявляет нанесенный никель, который 

обеспечивает значительное увеличение скорости процесса, а так же более высокую степень 

превращения CO 2 по сравнению с термодинамически равновесной для данной температуры 

(рисунок 1). Так, применение всего 1 % нанесенного никеля позволяет снизить температуру 

реакции на 240 градусов при сохранении выхода СО ~100 %, позволяя таким образом значительно 

уменьшить затраты на обогрев реактора. 

100 

80 

60 

Содержание СО на выходе, % 

9,7% Ni 

без добавок 

40 

20 

t=800ºC 

время пребывания,с 

0 

0 10 20 30 40 50 

Рисунок 1 - Влияние нанесенного никеля на процесс углекислотной газификации угля: 

t=600 0 С


Поскольку единственным газообразным продуктом реакции является CO, и соблюдается 

материальный баланс реакции (таблица 1), изменение термодинамики процесса может 

быть связано с появлением новых углеродных фаз, образующихся в присутствии никелевого 

катализатора и обладающих другими термодинамическими характеристиками по сравнению 

с исходным аморфным углем БАУ-А. 

Таблица 1 – Материальный баланс процесса каталитической газификации угля 

Исходные вещества 

Получено после проведения реакции 

Наименование Масса, г Моли Наименование Масса, г Моли 

Диоксид углерода (СО 2 ) 23,94 0,544 Диоксид углерода (СО 2 ) 22,99 0,522 

Уголь (С) 1,01 0,084 

Монооксид углерода (СО) 1,22 0,044 

Уголь (С) 0,71 0,059 

Никель (Ni) 0,11 0,002 Никель (Ni) 0,10 0,002 

Сумма: 25,06 0,630 Сумма: 25,02 0,627 

Известно, что при контакте углерода с никелем образуются растворы С в Ni [6], приводящие 

к формированию углеродных волокон и нанотрубок [7-9], которые могут отличаться 

диаметром (10-10000 нм), морфологией (прямые, закрученные), степенью графитизации; при 

этом никель выступает в качестве катализатора. Поэтому роль никеля в процессе углекислотной 

газификации угля БАУ-А может состоять в каталитическом образовании новых, 

например, волокнистых углеродных структур или нанотрубок. Образовавшиеся углеродные 

волокна и нанотрубки могут подвергаться некаталитической, либо каталитической углекислотной 

газификации [4], в результате чего происходит изменение равновесной концентрации 

СО. 

Для выяснения роли УНТ в процессе каталитической газификации угля диоксидом углерода 

было проведено изучение образующихся углеродных структур при помощи рентгенофазового 

анализа (РФА). 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 

Методика эксперимента 

Газификацию проводили в реакторе с неподвижным слоем угля. Использовали уголь 

активированный марки БАУ-А и углекислоту высшего сорта. Нанесение никеля на активированный 

уголь осуществлялось пропиткой исходного угля раствором нитрата никеля 

Ni(NO 3 ) 2·6H 2 O с последующим его термическим разложением и восстановлением до металлического 

никеля. При проведении прямой реакции (I) в реактор с углем, на который нанесен 

катализатор, подавался CO 2 , при проведении обратной реакции – СО. После проведения реакции 

фиксировалась убыль или прирост массы угля, соответственно. Изучение образцов угля 

с нанесенным никелем до и после реакции проводилось методом РФА на автоматизированном 

рентгеновском дифрактометре ДРОН-3. Анализ проводили с использованием монохроматизированного 

излучения CuKα (медное излучение) в интервале углов 2θ от 10 до 115 0 

с шагом съѐмки 0,1 0 и экспозицией на точку съѐмки 4 с. Обработку и интерпретацию спектров 

проводили при помощи пакета программ, разработанных на кафедре физического материаловедения 

МИСиС [10].

206 


Полученные результаты 

Рентгенофазовый анализ угля с нанесенным никелем до реакции показал наличие единственной 

кристаллической фазы – металлического никеля. Размытый пик на углах 2θ от 15 

до 25 o соответствует аморфному углероду (рисунок 2). 

50 

40 

I, отн.ед. 

аморфный углерод 

УНТ 

никель ГЦК 

30 

20 

10 

после реакции 

до реакции 

0 

0 20 40 60 80 100 120 140 2θ 

Рисунок 2 - Дифрактограммы угля с нанесенным никелем до и после проведения реакции газификации; 

9,7% Ni, 800 0 С (конверсия угля 60 %) 

Полученные результаты показали, что после реакции в образце угля присутствует новая 

фаза с углом отражения 2θ=26,1 градуса (рисунок 2), характерным для графитоподобных 

структур, в том числе, углеродных нанотрубок [11]. Фаза УНТ обнаружена также при проведении 

обратной реакции – диспропорциониования СО – в присутствии нанесенного катализатора 

Ni/C (рисунок 3). Поэтому можно предположить, что именно УНТ являются новой 

0 

формой углерода, приводящей к смещению равновесия. В работе [12] показано, что 

G r T реакции 

газификации углеродных волокон, образующихся при разложении СО на Ni, на 

0 

10-20 кДж/моль ниже, чем 

G r T реакции газификации графита, что означает смещение равновесия 

реакции газификации волокон по сравнению с газификацией графита. 

25 

20 

I, отн.ед. 

аморфный углерод 

УНТ 

никель ГЦК 

15 

10 

после реакции 

5 

до реакции 

0 

0 20 40 60 80 100 120 2θ 140 

Рисунок 3 - Дифрактограммы угля с нанесенным никелем до и после проведения обратной 

реакции; 5% Ni, 600 0 С (выход УНТ 6,7 г/г Ni )


Расчет расстояния между графеновыми листами (важная характеристика УНТ) проводили 

по формуле Вульфа-Брэгга [13]: 

2 d sin n , (1) 

где d – расстояние между параллельными кристаллографическими плоскостями, θ – 

угол между падающим лучом и отражающей плоскостью, n – порядок отражения, λ – длина 

волны рентгеновского излучения (1,5418 Å). Полученные значения межплоскостных расстояний 

(таблица 2) оказались больше значения d 002 =3,354 Å для нормального графита, что может 

быть связано со скручиванием УНТ [14] и турбостратным строением углеродных нитей 

[15]. 

Для описания различия структур графита и УНТ был проведен также расчет степени 

графитизации [14]: 

d=3.354+0.086(1-g), (2) 

где d – межплоскостное расстояние графитоподобной формы (Å), g – степень графитизации, 

3,354 Å – межплоскостное расстояние графита (чем ближе к нему значение d, тем 

больше степень графитизации). Предельное расстояние, при котором углерод может считаться 

графитоподобным, d=3,44 Å [14]. В то же время известно [9], что УНТ с большей степенью 

графитизации более устойчивы к газификации. Поэтому данные таблицы 2 (d и g) показывают, 

что УНТ, образующиеся в рассматриваемом процессе, могут легче подвергаться 

газификации по сравнению с графитом. 

При условии, что все физическое уширение линий спектра РФА вызвано размерами 

кристаллитов, можно рассчитать размеры частиц по формуле Шеррера-Селякова [13]: 

 

L , (4) 

cos 

где L – область когерентного рассеяния (ОКР), характеризующая диаметр образующихся 

УНТ и характерный размер частиц Ni, β – физическое уширение пика на дифрактограмме 

по шкале 2θ. 

Количество слоев N УНТ можно посчитать по формуле [11]: 

Рассчитанные значения приведены в таблице 2. 

Таблица 2 - Значения параметров кристаллитов никеля и УНТ 

N=L/d (5) 

До 

Обратная реакция 

Прямая реакция (I) 

Параметр реакции 

(диспропорционирование СО) 

Ni УНТ Ni УНТ Ni 

ОКР (L), Å 80 260 300 180 200 

Межплоскостное 

расстояние d 002 , Å 

- 3,41 - 3,40 - 

Степень графитизации 

(g), % 

- 30 - 45 - 

Число слоев (N) УНТ - ~80 - ~50 -

208 


Результаты рентгенофазового анализа показали, что в нашей системе образуются сравнительно 

небольшие УНТ (18 и 26 нм), которые, согласно [9], более устойчивы к газификации, 

чем более крупные УНТ (более 50 нм). Кроме того, в ходе как прямой, так и обратной 

реакций происходит укрупнение частиц катализатора. Соотношение размеров УНТ согласуется 

с размером частиц Ni для обоих случаев (L УНТ /L Ni ~0,9), что соответствует имеющимся в 

литературе данным [6, 8]. 

Таким образом, полученные данные показывают, что при протекании прямой реакции 

углекислотной газификации угля образуются более крупные, но менее графитизированные 

нанотрубки, в сравнении с УНТ, образующимися в обратной реакции. 


1. Химическая энциклопедия: в 5 т.: Т. 5/Ред.: Зефиров Н.С. (гл. ред.) и др. – М.: Большая 

Российская энцикл., 1999. – 783 c. 

2. Пат. 2324647 РФ. Устройство для получения моноксида углерода из углеродного 

материала. / Эльман А.Р., Попов М.А., Рупасов С.И.; опубл. 20.05.2008, 3 з.п. ф-лы, 1 ил. 

3. Figueiredo J.L., Rivera-Utrilla J., Ferro-Garcia M. A.. Gasification of active carbons of different 

texture impregnated with nickel, cobalt and iron // Carbon. – 1987. – V. 25, No. 5. – PP. 703- 

708. 

4. Kodama T., Aoki A., Shimizu T., Kitayama Y., Komareni S. Efficient thermochemical cycle 

for CO 2 gasification of coal using a redox system of reactive iron-based oxide //Energy & Fuels. 

– 1998. – V. 12. – PP. 775-781. 

5. Kodama T. High-temperature solar chemistry for converting solar heat tochemical fuels // 

Progress in Energy and Combustion Science. – 2003. - V. 29. – PP. 567–597. 

6. Криворучко О.П., Зайковский В.И. Образование жидкой фазы в системе углеродметалл 

при необычно низкой температуре // Кинетика и катализ. – 1998. – Т. 39. № 4. – С. 

607-617. 

7. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. – М.: Техносфера, 

2003. – 336 c. (Первоисточник: Harris P.J.F. Carbon nanotubes and related structures. Cambridge 

University Press, 1999. – 314 p.) 

8. Караева А.Р., Долгова Е.А., Харитонов Д.Н., Маслов И.А., Каменев А.А., Третьяков 

В.Ф., Мордкович В.З. Активность Ni и Fe в синтезе наноуглерода при каталитической 

конверсии метана // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). – 2006. – Т. 1. 

№ 1. – С. 64-67. 

9. Figueiredo J.L., Bernardo C.A., Chludzinski J.J.Jr., Baker R.T.K. The reversibility of filamentous 

carbon growth and gasification // Journal of catalysis. – 1988. – V. 110. – PP. 127-138. 

10. Шелехов Е.В., Свиридова Т.А. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов 

// МиТОМ.– 2000.– №8.– С.16-19. 

11. Reznik D., Olk C.H., Neumann D.A., Copley J.R.D. X-ray powder diffraction from carbon 

nanotubes and nanoparticles // Physical review B. – 1995. – V. 52. № 1. – PP. 116-124. 

12. Tavares M.T., Astrup I., Bernardo C.A., Rostrup-Nielsen J.R. CO disproportionation on 

silica-supported nickel and nickel-copper catalyst // Journal of catalysis. – 1994. – V. 147. – PP. 

525-534. 

13. Русаков А.А. Рентгенография металлов: Учебник для вузов. – М.: Атомиздат, 1977. 

– 480 с. 

14. Ermakova M. A., Ermakov D. Yu., Chuvilin A. L., Kuvshinov G. G. Decomposition of 

methane over iron catalysts at the range of moderate temperatures: the influence of structure of the 

catalytic systems and the reaction conditions on the yield of carbon and morphology of carbon filaments 

// Journal of Catalysis. – 2001. – V. 201. – PP. 183–197. 

15. Бухаркина Т.В., Вержичинская С.В., Дигуров Н.Г., Туманян Б.П. Химия природных 

энергоносителей и углеродных материалов. – М.: Техника, 2009. – 204 c.


ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ 


THE INVESTIGATION OF PCBS AND OCPS IN AIR IN THE IRKUTSK REGION 

(RUSSIA) USING PASSIVE AIR SAMPLING 

Mamontova E.A., Kuzmin M.I., Tarasova E.N., Khomutova M.Yu. 

Vinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences 

Russia, Irkutsk, elenam@igc.irk.ru 

The PCBs and OCPs levels were investigated in air by installation of passive air sampling devices using polyurethane foam 

disks in 13 sites in urban and rural areas of the Irkutsk Region in June-August, 2008. It was found that the PCBs, DDTs, alpha-HCH 

and chlordanes levels vary in a wide range (280-2730 pg PCB/m 3 , 65-1440 pg DDTs/m 3 , 19-365 pg alpha-HCH/m 3 , 1.6-430 pg 

chlordanes/m 3 ). The elevated PCB and OCP levels were found in some industrial towns (Usol’e-Sibirskoe and Bratsk) where factories 

of chlorine industry are located, and in the settlement Khuzhyr located on the biggest island on Lake Baikal. The POPs levels 

were in the range obtained in the Global Atmospheric Passive Sampling (GAPS) study. The mean ratio pp`-DDT/pp`-DDE in soil 

samples varied from 0.43 up to 2.8. The POPs levels in air obtained in 2008 were lower than levels of the end of 1990s and comparable 

to ones found in the beginning of 1990s in the region. 

Introduction 

Previous investigations of POPs in the environments of the Lake Baikal Region show PCB and 

PCDD/F source in Usol‘e-Sibirskoe [1-5]. The source influences on the significant areas of the Lake Baikal 

Region. In addition the investigations indicated the problem with the POPs pollution of Lake Baikal ecosystem 

[1-5]. The highest PCB and PCDD/F levels in soil, cow‘s milk and in human tissues were found in 

Usol‘e-Sibirskoe and surrounding settlements [2-3]. The PCB and PCDD/F levels in soil decreased in onethree 

orders of magnitude in remote areas (in the northeastern shore of Lake Baikal) beside the Usole‘- 

Sibirskoe area. The phenomenon and the increasing of lower chlorinated PCB congeners in remote areas indicated 

the atmospheric transport in the Lake Baikal Region [2]. 

The aim of this study was to investigate the distribution of PCBs and OCPs in air by installation 

of passive air sampling (PAS) in some industrial and agricultural settlements of the Irkutsk Region 

including Usol‘e-Sibirskoe, Irkutsk, Angarsk, Bratsk and others. The investigation is the first 

stage of PAS-study in the Irkutsk Region. 

Materials and Methods 

Sample collection. Passive air samplers (PAS) 

using polyurethane foam disks (PUF-disks) were installed 

in thirteen sites in the Irkutsk Region in June- 

August, 2008 (Figure 1). The construction of PAS used 

in the study was similar to those described in Pozo et al 

[6]. PUF disks were precleaned by Soxhlet extraction 

for 10-12 h using dichloromethane (DCM). At the end 

of sampling period the PUF disks were transported to 

the Institute of Geochemistry and stored at –30 0 C prior 

to the analysis. 

Figure 1 – The scheme of the installation of PAS 

in the Irkutsk Region in June-August, 2008 (1 – industrial 

towns, 2 – agricultural settlements)

210 


Sample extraction and analysis. Samples were analyzed for 28 PCBs, including indicator 

PCBs (28, 52, 101/90, 138, 153, 180), p,p’-DDT, p,p’-DDD, p,p’-DDE, -HCH, trans-chlordane 

(TC), cis-chlordane (CC), trans-nonachlore (TNCL) and cis-nonachlore (CNCL) at the laboratories 

of the Institute of Geochemistry in Irkutsk (Russia). PUF disks were Soxhlet extracted using DCM. 

Surrogate standards (PCB 14 and PCB 65) were added in solvent prior to extraction. The extract 

was purified on an aluminum oxide / silica gel / silica gel+H 2 SO 4 column. Published analytical 

methods were used [5]. The POPs were analyzed using gas chromatography with a 63 Ni electroncapture 

detector (GC-ECD). The Hewlett – Packard 5890 series II GC was equipped with a 0.25 m 

60 m DB-5 capillary column (J&W Scientific). The amounts of PCBs and OCPs in air in sampling 

time were obtained assuming that sampling rates were 3.5 m 2 a day. 

Results and Discussion 

The results are presented in Figures 2-6. 

PCB. The mean levels of the sum of 28 PCB congeners in air in the Irkutsk region in the 

summer of 2008 were 1,140 pg/m 3 including 330 pg/m 3 for 6 indicator PCBs (Figure 2). The total 

PCB levels vary from 280 pg/m 3 in agricultural settlement Balagansk up to 2,730 pg/m 3 in industrial 

town of Bratsk. High PCB levels were found in Khuzhyr and Usol‘e-Sibirskoe; however they 

were lower than those in Bratsk . The data obtained were comparable or higher than those found in 

Russian Arctic [7]. The levels were in the data range obtained in GAPS study [6]. The highest levels 

in our investigation were similar to ones found in Manila (Philipines), Paris (France) [6] and in 

some sites of India [8]. 

Figure 2 – The distribution of indicator PCBs (pg/m 2 ) (a) and indicator PCB congener pattern (b) (1 

– 28/180-PCB, 2 – 52/180-PCB, 3 – 101/180-PCB, 4 -138/180-PCB, 5 – 153/180-PCB) in air from 

the urban and rural areas of the Irkutsk Region 

The PCB levels in air obtained in the study were considerably lower than levels found by 

Surnina et al. in 1988 in Irkutsk, Angarsk and Usol‘e-Sibirskoe (0.3-22.1 g/m 3 ) [9] and lower than 

levels found by McConnel el al. in air of Irkutsk in 1991 (1213-1387 pg/m 3 ) [10]. On the other hand 

the present data for Listvyanka (settlement located in source of the Angara River on the south-west 

shore of Lake Baikal) are comparable to levels of 1991 (113-266 pg/m 3 ) [10]. The time distribution 

of PCB levels affirms the assumption that the source in Usol‘e-Sibirskoe functionates to a lesser 

degree than before 1990s but it still exists.


It is interesting that high level of PCBs was found also in settlement of Khuzhyr located on 

the biggest island on Lake Baikal, while the PCB levels in soil sampled nearby the site of the PAS 

installation did not show elevated levels [11]. The data obtained by Iwata et al. in air under the surface 

of Lake Baikal collected in May 1992 were also low (8.7-23 pg/m 3 ) [12]. The phenomenon can 

be associated with the season of sampling (May in study of Iwata et al. and June-August in our 

study) or influence of a local source. Additional seasonal investigations are needed to clarify the 

problem. 

It should be noted that the congener patterns in air are also different in the investigated settlements. 

The data on air in Usol‘e-Sibirskoe indicates acting source of PCB at present, while in 

remote settlements the part of lower chlorinated PCBs increased (Figure 2). 

DDT and its metabolites. The mean levels of the DDT and its metabolites in air were 270 

pg/m 3 (Figure 3). The levels of sum of DDT and it metabolites were lower than Russian sanitary 

standard (1 g/m 3 ) [13]. The highest DDTs levels were found in Bratsk and Usol‘e-Sibirskoe (650- 

1440 pg/m 3 ). The lowest DDTs level was obtained in air from agricultural site nearby the Angarsk 

town (65 pg/m 3 ). The DDTs sums in our study were comparable to levels in GAPS study and lower 

than those in some sites of India [6,8]. The pp’-DDT and pp’-DDE levels in Irkutsk and Listvyanka 

were also comparable or higher than levels of 1991-1992 [10]. The pp’-DDE / pp’-DDT ratio varied 

from 0.43 up to 2.8. The areas with the lowest pp’-DDE / pp’-DDT ratio correspond to areas with 

elevated DDT levels in soil found by controlling organization [14]. 

HCH. The mean levels of -HCHs in air in the Irkutsk Region were 100 pg/m 3 and did not 

exceed the Russian sanitary standard (1 g/m 3 ) [13]. The HCH levels in air vary from 19 pg/m 3 in 

the agricultural area nearby the Irkutsk up to 270-365 pg/m 3 in Bratsk and Khuzhyr (Figure 3). 

Chlordanes. The mean sums of the chlordanes in air were 110 pg/m 3 (Figure 3). The lowest 

sums of chlordanes were found in area of Irkutsk – Angarsk – Usol‘e-Sibirskoe (1.6-35 pg/m 3 ). The 

highest levels were obtained in air in Bratsk and in Khuzhyr (290-430 pg/m 3 ). The distribution of 

chlordanes is similar to distribution of TNCL in fish from the waterbodies of the region [15]. The 

sums of chlordanes in air of the region correspond to range of the sums obtained in GAPS study [6]. 

Levels of chlordanes in Listvyanka and Irkutsk in summer 2008 similar to levels found in the settlements 

in 1991 [10]. 

Thus the distribution of PCB and OCP in air in the Irkutsk Region is irregular and depends on 

the location of sources of the compounds. It should be noted that the POPs levels in air investigated 

in 2008 are comparable to ones found in the beginning of 1990s. 

Figure 3 – The spatial distribution of sum DDTs (a) (1 

– pp‘-DDT, 2 – pp‘-DDD, 3 – pp‘-DDE), -HCH (b) 

and chlordanes (c) (1 – TNCL, 2 – CNCL, 3 – TC, 4 – 

CC) in air from the Irkutsk Region in June-August, 

2008 (page 1)

212 


Figure 3 – The spatial distribution of sum DDTs (a) (1 – pp‘-DDT, 2 – pp‘-DDD, 3 – pp‘- 

DDE), -HCH (b) and chlordanes (c) (1 – TNCL, 2 – CNCL, 3 – TC, 4 – CC) in air from the Irkutsk 

Region in June-August, 2008 (page 2) 

The investigation was supported by RFFI-GFEN № 07-05-92116, RFFI №№ 07-05-00697, 

10-05-00663, 10-05-93173-Mong. Authors thanks staff of Pribaikal Naitional Park, Institute of Biology, 

school in M.Goloustnoe and residents of Bratsk, Angarsk, Usol’e-Sibirskoe, Irkutsk, 

Listvyanka, Khuzhyr for the help in installation of passive air samplers.


References 

1. Tarasova E.N., Mamontov A.A., Mamontova E.A., Klasmeier J., McLachlan M.S. Polychlorinated 

dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs) in Baikal seal //Chemosphere. 

– 1997. – Vol. 34. – P. 2419-2427. 

2. Mamontov А.A., Mamontova E.A., Tarasova E.N., McLachlan M.S. Tracing the Sources 

of PCDD/Fs and PCBs to Lake Baikal //Environ. Sci. Technol. – 2000. – Vol. 34. – P. 741-747. 

3. Mamontova E.A., Tarasova E.N., Mamontov A.A., Kuzmin M.I., McLachlan M.S., Paepke 

O. Spatial changes of organohalogen compounds in human milk from several settlements of the Irkutsk 

Region, Russia //Organohalogen compounds. – 2005. – Vol. 67. – P. 1651-1654. 

4. Mamontova E.A., Tarasova E.N., Mamontov A.A., Kuzmin M.I., McLachlan M.S., Khomutova 

M.Iu. The Influence of Soil Contamination on the Concentrations of PCBs in Milk in Siberia 

//Chemosphere. – 2007. –Vol. 67. – P. S71-S78. 

5. Mamontov A.A., Mamontova E.A., Tarasova E.N., Kuzmin M.I., McLachlan M.S. Persistent 

organic pollutants in soil and snow from the Lake Baikal Region //Organohalogen compounds. 

– 2004. – Vol. 66. – P. 1327– 1332. 

6. Pozo K., Harner T., Sum Chi Lee, Wania F., Muir D.C.G., Jones K.C. Seasonally resolved 

concentrations of persistent organic pollutants in the global atmosphere from the first year of GAPS 

study //Environ. Sci. Technol. – 2009. – Vol. 43. – P. 796-803. 

7. Persistent toxic substances, food security and indigenous peoples of the Russian North. – 

Norway, Oslo, 2004. – 192 p. 

8. Zhang G., Chakraborty P., Jun Li, Sampathkumar P., Balasubramanian Th., Kathiresan K., 

Takakhashi S., Subramanian A., Tanabe S., Jones K.C. Passive atmospheric sampling of organochlorine 

pesticides, polychlorinated biphenyls, and polybrominated dyphenyl ethers in urban, rural, 

and wetland sited along the coastal length of India //Environ. Sci. Technol. – 2008. – Vol. 42. – P. 

8218-8223. 

9. Surnina N.N., Anokhin Yu.A., Kirukhin V.P., Mitroshkov A.V. The monitoring of Lake 

Baikal condition. – L.: Hydrometeoizdat, 1991. – P. 54-59. (in Russian) 

10. McConnell L.L., Kucklick J.R., Bidleman T.F., Ivanov G.P. Chernyak S.M. Air-water 

gas exchange of organochlorine compounds in Lkae Baikal, Russia //Environ. Sci. Technol. – 1996. 

Vol. 30. - P 2975-2983. 

11. Kuzmin M.I., Mamontova E.A., Tarasova E.N., Khomutova M.Iu., Borisov B.Z., Bulban 

A.P., Yurchenko S.G., Ivanov G., Lepskaya E.V., Levshina S.I., Tregubov O.D. PCBs and OCPs in 

soil sampled in some urbun and rural areas of east Siberia, Far East and Yakutia, Russia 

//Organohalogen Compounds. – Vol. 71. – P. 1744-1749 

12. Iwata H., Tanabe S., Ueda K., Tatsukawa R. Persistent jrganochlorine residues in air, water, 

sediments, and soil from the Lake Baikal Region, Russia //Environ. Sci. Technol. – 1995. – Vol. 

29. – P. 792-801. 

13. POPs Regulatory Actions and Guidelines concerning persistent organic pollutants. – Geneva: 

UNEP chemicals, 1998. – 267 p. 

14. The state reports ―The condition of the environment in the Irkutsk Region in 1991-2004‖. 

Irkutsk (in Russian) 

15. Mamontova E.A., Mamontov A.A., Tarasova E.N., McLachlan M.S., Mamontov A.M. 

Organochlorines in fish from Lake Baikal, tributaries and the Angara River, the Irkutsk Region, 

Russia: levels and risk assessment //Organochlorine compounds. – 2006. – Vol. 68.

214 


VOLTAMMOGRAMS OF CHRYSIN AT GLASSY CARBON ELECTRODE 

Nadirov R.K., Dossymkhanova M.K. 

Kazakh national university named after al-Farabi, Almaty, Kazakhstan 

Central Kazakhstan institute of technology and management, 

Balkhash, Kazakhstan, rash76@rambler.ru 

Flavonoids are widely distributed in plants and are known to exhibit higher antioxidant activities. 

Chryzin (5,7 - dihydroxy-flavone, see Figure 1) is one of the bioactive flavonoid compounds, 

which are present in substantial amounts in plants. This flavonoid are of considerable interest in 

terms of synthesis of new biologically active substances including by electrochemical methods. 

This idea promoted us to investigate electrochemical behavior of chryzin. The flavone was purchased 

from Aldrich and used without further purification. The buffer solutions were prepared with 

double distilled water and were made up from H 3 PO 4 + NaH 2 PO 4 and then adjusting the pH with 

H 3 PO 4 or NaOH. Electrochemical measurements were performed with a glassy carbon working 

electrode. 

HO 

O 

OH 

O 

Figure1 - Chryzin 

Сyclic voltammograms of a solution containing chrysin in 0,1 M phosphate buffer scanned at 

different scan rates are shown in Figure 2. 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

320 340 360 380 

-1 

-2 

Figure2 - Cyclic voltammograms of a glassy carbon electrode 

in 0,1 M phosphate buffer containing 0,5 mM chrysin 

in different scan rates (pH=4) 

The numbers 1-3 correspond to 2,10,30 mV s -1 respectively 

3 

1 

For these voltammograms anodic 

peak potential is observed at 0,355 V 

(vs saturated calomel reference electrode). 

On the reverse scan the counterpart 

of this peak potential appeared 

at a cathodic peak value of 

0,340 V. The anodic and cathodic 

peak increases with increasing of 

scan rates. The influence of pH on 

the cyclic voltammograms at a glassy 

carbon electrode was investigated. It 

is observed that with the increase of 

pH, the anodic and cathodic peak potentials 

are shifted toward less positive 

values. 

The effect of an increase in chrysin concentration on the cyclic voltammograms was investigated. 

The peak current ratio decreases with increasing of pH and flavone concentration. 

We suggest that anodic peaks corresponds to electrochemical oxidation of hydroxyl group of chrysin 

to carbonyl group and cathodic peaks corresponds to electrochemical reduction of carbonyl 

group to hydroxyl group.


ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ 

ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПЕЛОИДОВ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИМ И 

ХЕМИЛЮМИНИСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ 

Аввакумова Н.П., Жданова А.В., Кривопалова М.А. 

Самарский государственный медицинский университет 

Россия, г. Самара, avzhdanova@mail.ru 

В основе ведущих метаболических процессов человека лежат окислительновосстановительные 

реакции. Среди них особую роль играют свободнорадикальные реакции, 

в которых образуются перекисные соединения, вызывающие окислительный стресс. Перекисные 

соединения оказывают цитотоксическое действие, а также способствуют развитию 

воспалительной реакции. Под воздействием активных форм кислорода белки модифицируются, 

образуя аутоантигены. Ослабить клинику затяжных противовоспалительных заболеваний 

позволяет использование антиоксидантов [1]. В настоящее время наряду с многочисленными 

синтетическими препаратами, большой интерес вызывают природные антиоксиданты. 

Интересными в этой связи являются гуминовые кислоты иловых сульфидных грязей, сформированные 

в условиях максимального гидроморфизма. На их основе разрабатываются биологически 

активные пелоидопрепараты широко спектра действия, изучаются возможности 

их внедрения в практику здравоохранения и реабилитационных процедур. Гуминовые кислоты 

представляют собой сложные смеси высокомолекулярных органических соединений 

рентгеноаморфной структуры, образующихся при разложении растительных и животных 

остатков под действием микроорганизмов и абиотических факторов среды. В настоящее 

время с помощью комплекса физико - химических методов анализа, и в частности спектроскопии, 

установлен ненасыщенный характер гуминовых кислот пелоидов обусловленный 

присутствием в структуре сопряженных систем двойных связей [2]. 

Целью данной работы является определение антиоксидантной активности гуминовых 

кислот низкоминерализованных иловых сульфидных грязей амперометрическим и хемилюминесцентным 

методом. 

Определение антиоксидантных свойств гуминовых кислот проведено методом жидкостной 

хроматографии с амперометрическим детектированием. Для измерений использовали 

водный раствор гуминовых кислот объемом 2 мл с концентрацией 0,1% (масс.). Определение 

осуществляли с помощью прибора Цвет Яуза АА-01, предназначенного для прямого 

количественного измерения суммарного содержания антиоксидантов (ССА). В результате 

окисления фракций гуминовых кислот на поверхности рабочего электрода возрастал электрический 

ток, протекающий между двумя электродами. При этом возникающие электрические 

токи имели значения в пределах 10 -6 —10 -9 А. Полученные сигналы усиливались, а затем 

с помощью аналого-цифрового преобразователя переводились в цифровой сигнал, который 

регистрировался на дисплее компьютера. 

Хемилюминисцентный анализ растворов гуминовых кислот проводили с использованием 

отечественного хемилюминометра ХЛ-003. Исследовали Fe 2+ -индуцированную хемилюминесценцию 

по Ю.А. Владимирову. Свечение индуцировали добавлением 1 мл 0,05М 

раствора FeSO 4 * 7Н 2 О, ускоряющего процессы окисления. Для оценки Fe 2+ -индуцированной 

хемилюминисценции определяли спонтанное свечение, величину латентного периода от момента 

введения ионов железа до начала развития медленной вспышки, амплитуды быстрой и 

медленной вспышки, светосумму свечения. Общую антиоксидантную активность (ОАА) 

растворов рассчитали по формуле: 

( светосумма ХЛконтроля светосуммаХЛопыта ) 

% ОАА 

*100 

светосуммаХЛконтроля

216 


Обработку хемилюминограмм производили с помощью специализированной компьютерной 

программы по Р.Р. Фархутдинову и В.А. Лиховских. Величины показателей выражали 

в условных единицах. 

Для гуминовых кислот методом амперометрии определено суммарное содержание антиоксидантов, 

которое составляет 38,7∙10 -3 мг/мл. Общая антиоксидантная активность раствора 

гуминовых кислот по результатам хемилюминисцентного анализа составила 62,02%. 

Значения величин восстановительной активности гуминовых кислот, определенные указанными 

методами, рассчитаны относительно кверцетина, который широко используется в качестве 

общепринятого стандарта. 

Таким образом, в результате экспериментов, проведенных с помощью двух независимых 

методов, установлено, что гуминовые кислоты низкоминерализованных иловых сульфидных 

грязей, сформированные в восстановительных условиях водоемов, способны проявлять 

антиоксидантную активность и могут рассматриваться как базовые субстанции для получения 

новых препаратов природного происхождения, нивелирующих негативное воздействие 

соединений перекисного характера. 


1. Голиков А. П., Бойцов С. А., Михин В. П., Полумисков В. Ю. Свободнорадикальное 

окисление и сердечно-сосудистая патология: коррекция антиоксидантами. – М.2008.-105с. 

2. Аввакумова Н.П. Биохимические аспекты терапевтической эффективности гумусовых 

кислот лечебных грязей.- Самара, 2003.-120с. 

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 

В ПРОИЗВОДСТВЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ 

Адекенов С.М. 

АО «Международный научно-производственный холдинг «Фитохимия» 

Караганда, Казахстан, arglabin@mail.krg.kz 

Развитие фармацевтической отрасли в Республике Казахстан на базе фитохимических 

производств связано, прежде всего, с наличием богатой сырьевой базы - в природной флоре 

Казахстана произрастает более 6000 видов растений, а также с большим заделом в области 

разработки оригинальных лекарственных препаратов на основе растительных веществ. 

Преимуществами лекарственных веществ природного происхождения является их высокая 

эффективность и безопасность для человека – фитопрепараты малотоксичны по сравнению 

с синтетическими и практически не вызывают побочных эффектов. 

Международный научно-производственный холдинг «Фитохимия» обладает уникальной 

инфраструктурой, в рамках которой задействована комплексная технологическая схема 

разработки отечественных препаратов: от поиска биологически активных веществ в растениях, 

введения в интродукцию и выращивания растительного сырья, до производства субстанций, 

получения и реализации готовых лекарственных форм оригинальных фитопрепаратов. 

Холдингом «Фитохимия» разработаны и внедрены в производство более 43 новых 

оригинальных фитопрепаратов, такие как противоопухолевое средство «Арглабин», гепатопротектор 

«Салсоколлин», гиполипидемический препарат «Атеролид», анаболическое, адаптогенное 

и тонизирующее средство «Экдифит», противоописторхозный, противолямблиозный 

препарат «Саусалин», противовоспалительное средство «Тополин», противотуберкулезный 

препарат «Эферол», противогрибковое средство «Дарменин» и другие. Проведена регистрация 

новых препаратов не только в Казахстане, но и в странах зарубежья.


Так, препарат «Арглабин» в качестве противоопухолевого лекарственного средства 

зарегистрирован в Российской Федерации, Республиках Таджикистан, Узбекистан, Кыргызстан, 

Грузии. Способ получения препарата «Арглабин» запатентован в 11 странах мира: 

США, Великобритании, Германии, Швейцарии, Франции, Австрии, Италии, Нидерландах, 

Швеции, Японии и Китае. 

В связи с ухудшением экологической обстановки в мире, что вызвано увеличением 

количества промышленных производств, возникла большая проблема сохранения окружающей 

среды и здоровья населения. Разработка и внедрение экологически безопасных технологий 

является одним из способов решения данной проблемы. Повышение уровня требований 

к безопасности процессов технологии в фармацевтической промышленности привело к 

необходимости исключения высокотоксичных органических растворителей из технологии 

получения лекарственных препаратов и поиску новых эффективных и нетоксичных растворителей. 

До недавнего времени основу технологии извлечения биологически активных соединений 

из растительного сырья, которые являются действующими началами наших фитопрепаратов, 

составляла экстракция органическими растворителями: хлороформ, этиловый спирт 

и последующее хроматографическое разделение полученных экстрактов методом колоночной 

хроматографии с использованием бензола, петролейного и диэтилового эфиров, этилацетата 

и других. Эти технологические процессы характеризовались применением значительного 

количества токсичных органических растворителей, низкой скоростью разделения и 

большими трудозатратами, что влекло за собой повышение себестоимости субстанций. 

Одной из экологически безопасных технологий является использование сжиженного 

диоксида углерода в сверхкритическом режиме, которая позволяет извлекать из растительного 

сырья комплекс биологически активных веществ. Основными преимуществами диоксида 

углерода являются доступность, дешевизна, физиологическая и экологическая безвредность, 

пожаро-, взрывобезопасность, бактериостатические свойства, химическая инертность по отношению 

к сырью и извлекаемым веществам, легкость его удаления из экстракта, возможность 

полной автоматизации процесса, низкие значения критических параметров, что позволяет 

сохранять неизменной структуру термолабильных природных соединений. 

Экстракция сжиженными газами – один из новейших и перспективных способов экстракции 

растительного сырья, имеющего в своем компонентном составе представителей 

многих классов биологически активных природных соединений. Количественный выход заданных 

веществ при извлечении сжиженными газами достигает 70-98 %, что выше, чем у известных 

способов экстракции. Общая схема получения углекислотных экстрактов представлена 

на рисунке 1. 

СО 2 -экстракция проводится в два этапа. Первый этап характеризуется извлечением экстрактивных 

веществ из измельчѐнного сырья. Второй этап извлекает БАВ из внутриклеточных 

структур. 

Главным преимуществом сверхкритической СО 2 -экстракции является уникальное 

свойство диоксида углерода изменять свою растворяющую способность в зависимости от 

давления, температуры и продолжительности процесса. Поэтому при изменении параметров 

экстракции можно получать экстракты заданного качественного и количественного состава, 

что говорит о селективности извлечения. 

В Холдинге «Фитохимия» экстракция растительного сырья с применением сжиженного 

диоксида углерода проводится на уникальном оборудовании, разработанном совместно с сотрудниками 

ООО НИЦ ЭР «ГОРО» по лицензии австрийской компании «Natex», которая перерабатывает 

до 20 тонн растительного сырья в год.

218 


Сжиженная 

двуокись углерода 

Растительное сырье 

Экстрактор 

Конденсатор 

двуокиси углерода 

Сборник СО 2 -экстракта 

Выход готового 

СО 2 -экстракта 

Рисунок 1- Схема получения углекислотного экстракта 

Данная установка позволяет работать в различных режимах с варьированием 

температуры, давления, продолжительности процесса и получать экологически чистый 

продукт, соответствующий международным стандартам надлежащей производственной 

практики GMP. 

Нами проведена апробация метода сверхкритической флюидной экстракции растительного 

сырья полыни гладкой (Artemisia glabella Kar. et Kir.) для получения субстанции препарата 

«Арглабин» и полыни беловатой (Artemisia leucodes Schrenk.) для извлечения субстанции 

препарата «Атеролид». При этом проведены исследования по оптимизации технологического 

процесса СО 2 – экстракции растительного сырья указанных видов растений, а именно 

влияние температуры, давления, времени экстракции на количественное содержание целевого 

вещества в СО 2 - экстракте. Исследовалась зависимость степени извлечения арглабина из 

полыни гладкой и леукомизина из полыни беловатой при варьировании давления от 100 до 

300 атм, температуры от 40 до 60 0 С и времени экстракции от 120 до 240 минут. 

Вторым этапом работы явилась разработка эффективного и экологически безопасного 

способа выделения сесквитерпеновых лактонов арглабина и леукомизина – субстанций вышеназванных 

фитопрепаратов - из СО 2 -экстрактов полыни гладкой и полыни беловатой с 

применением современных хроматографических методов: центробежной хроматографии 

распределения в комбинации с высокоэффективной препаративной хроматографией на 

установках фирмы «Alpha Crom OHG» (Германия), который обеспечивает эффективность 

получения субстанции, экономию расхода растворителей в 10 раз в сравнении с классической 

колоночной хроматографией и получение конечного фармакологически активного вещества 

с чистотой 99%. 

Cпособ выделения сесквитерпеновых лактонов из СО 2 -экстрактов c применением центробежной 

хроматографии распределения является оптимальным для препаративной наработки 

и внедрения в производство субстанции арглабина и леукомизина, поскольку имеет 

значительные преимущества по сравнению с вышеописанными хроматографическими методами, 

а именно, высокая скорость разделения, не требует применения сорбента и дорогостоящих, 

пожароопасных растворителей, потребление растворителей сокращается в 10 раз, что 

значительно снижает себестоимость конечной продукции. Обеспечивает наработку до 200 г 

целевого продукта в сутки с чистотой не менее 99,0 % (рисунок 2). По результатам многоаспектных 

и комплексных исследований растительного сырья нами предложены методологические 

подходы по созданию оригинальных лекарственных препаратов на основе фармакологически 

активных природных соединений. 

Предлагаемая методологическая схема (рисунок 3) состоит из комплекса технологических 

мероприятий. Она включает 4 этапа, каждый из которых завершается получением промежуточного 

продукта, обеспечивающего постановку задач для каждого последующего этапа. 

Заключительной стадией предлагаемого методологического подхода является выбор перспективных 

лекарственных форм.


Рисунок 2 – Технология выделения индивидуальных соединений методом центробежной 

хроматографии 

1-й этап 

Растительное сырье 

Определение товароведческих показателей 

Спецификация качества ЛРС 

Стандартизация сырья 

2-й этап 

Подбор режима экстракции сырья 

Экстракция сжиженным диоксидом углерода 

СО 2 -экстракт 

3-й этап 

Контроль производственного процесса 

Центробежная хроматография распределения 

(CPC) 

4-й этап 

Разработка лекарственной формы 

Регистрация лекарственного препарата в 

РК 

Высокоэффективная жидкостная хроматография 

(HPLC) 

Субстанция на основе индивидуального 

соединения соединениятельного сырья 

Выпуск опытных партий 

Внедрение в 

производствоо 

Фармакологические исследования 

Рисунок 3 – Методологическая схема получения фитопрепаратов

220 


Создание лекарственных форм на основе субстанции природного происхождения обеспечивает 

максимальную биологическую доступность биологически активных веществ, точное 

и непрерывное дозирование в течение длительного промежутка времени и устранение 

биодеструкции ферментами желудочно-кишечного тракта. Фармакологическими исследованиями 

доказывается безопасность и эффективность действия разработанных субстанций и 

лекарственных форм с дальнейшей его регистрацией в Республике Казахстан и с последующим 

внедрением в производство. 

Таким образом, внедрение современных экологически чистых в производство фармацевтических 

препаратов, характеризующихся высокой производительностью, автоматизацией, 

значительным сокращением продолжительности процесса и снижением себестоимости 

конечной продукции и получением индивидуальных компонентов с неизменной структурой 

с количественным выходом и максимальной аналитической чистотой, позволяет наладить 

выпуск эффективных отечественных субстанций и оригинальных лекарственных препаратов 

на основе эндемичных видов растений с высоким казахстанским содержанием и широкого 

фармакологического действия, неимеющих отечественных и зарубежных аналогов. 

ВЭЖХ В АНАЛИЗЕ СЕСКВИТЕРПЕНОВЫХ ЛАКТОНОВ 

Адекенова А.С., Ивасенко С.А., Тулеуова Г.Х. 


100009, г. Караганда, Республика Казахстан 

Сесквитерпеновые лактоны представляют собой одну из наиболее обширных групп 

класса терпеноидов и насчитывают более 4000 представителей [1]. Повышенный интерес исследователей 

к этой группе природных соединений обусловлен, прежде всего, широким 

спектром биологической активности, проявляемой сесквитерпеновыми лактонами [2]. 

В сравнении с другими классами веществ природного и полусинтетического происхождения, 

в доступной литературе ограничены сведения о применении ВЭЖХ в изучении сесквитерпеновых 

лактонов, как в аналитическом, так и в препаративном масштабах. 

Учитывая высокую и разнообразную биологическую активность сесквитерпеновых 

лактонов, а также наличие в Республике Казахстан растительной сырьевой базы как возобновляемого 

источника этих соединений, разработка методик качественного и количественного 

анализа с использованием ВЭЖХ, по-прежнему, остается актуальной задачей. 

В холдинге «Фитохимия» в течение ряда лет проводятся систематические исследования 

сесквитерпеновых лактонов растений родов Artemisia, Chartolepis, Phalacrachena, Saussurea 

и многих других. В результате, экспериментально установлено, что в настоящее время 

ВЭЖХ является одним из наиболее перспективных методов разделения таких лабильных 

химических соединений, как сесквитерпеновые лактоны, и имеет важное практическое значение. 

Данный метод, как аналитический, позволяет быстро и эффективно проводить оценку 

степени чистоты выделенных компонентов и определение количественного содержания соединений 

данного класса в растительном сырье и препаратах, получаемых на основе сесквитерпеновых 

лактонов и их производных. 


1. Budesinsky M., Saman D. Carbon-13 NMR Spectra of Sesquiterpene Lactones // Acad. 

Press Lit. 1995. 475 p. 

2. Picman A.K. Biological Activities of Sesquiterpene Lactones // Biochemical Systematics 

and Ecology. 1986. V. 14. № 3. P. 225-281.


УДК 543.068.8 : УДК 663.12 

ХРОНОКОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ СУБСТРАТНЫЙ СПОСОБ 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ДРОЖЖЕЙ 

Асташкина А.П., Тартынова М.И., Медведев Д.М., Бакибаев А.А. 

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет» 


Россия, г.Томск, apa2004@mail.ru 

Предложен экспрессный метод определения суммарной ферментативной активности 

(СФА) дрожжевых клеток хронокондуктометрическим субстратным способом, основанный 

на изменении удельной электропроводности культуральной среды дрожжевых клеток 

после внесения субстратов углеводного типа и определении константы скорости реакции 

линейного зависимости между скоростью изменения электропроводности и количеством 

клеток. Подготовка образца и измерение занимают не более 20 мин. Исследовано влияние 

концентрации клеток (10 6 -10 9 кл./мл), природы субстратов (глюкоза, фруктоза, лактоза, 

сахароза) на скорость ферментативной реакции. 

В настоящее время во всем мире наблюдается рост интереса к биотехнологическим 

процессам, что делает необходимым и оправданным разработку методов и контрольноизмерительного 

оборудования, позволяющего проводить контроль качества продуктов питания. 

Используемые классические микробиологические методы контроля биотехнологических 

процессов трудоемки и продолжительны во времени, для их применения требуются 

специализированные помещения и подготовленный персонал. 

Иммуноанализ, проточная цитометрия, метод DEFT - быстрые методы, но дорогостоящие 

[1-3]. Вследствие этого, все большую популярность приобретают методы быстрой микробиологии, 

основанные на измерении в анализируемом образце какого-либо физикохимического 

параметра [4]. На основании этого совершенствуются и создаются новые методы 

и контрольно-измерительное оборудование, позволяющее регистрировать реакции живых 

организмов и проводить контроль качества продуктов питания. 

Прежде всего, в эту группу относятся методы анализа, в которых используют электрометрические 

измерения. Для этих целей создан ряд приборов, в основе которых лежит мостовая 

схема, регистрирующая импеданс бактериальной суспензии. Методы, основанные на 

измерении импеданса (полного комплексного сопротивления), отнюдь не новы. Одно из первых 

сообщений на эту тему было сделано на съезде Британской медицинской ассоциации в г. 

Эдинбурге в 1898 г. Несмотря на эту раннюю работу, до середины 1970 гг. этот метод не использовали, 

а последовавшие исследования привели к созданию системы Мальтуса – Malthus 

System (Malthus Diagnostics [3]) и бактометра – Bactometer (bioMerieux [5,6]). Методики и 

приборы для определения импеданса просты и надежны, и потому успешно используются 

для контроля технологических процессов. Этот метод широко применяется в пищевой промышленности 

для контроля в продуктах бактерий [7-10], дрожжей [11-15]. 

Следует отметить, что методы, направленные на обнаружение специфических ферментов 

или их непосредственных продуктов намного быстрее и более специфичны, чем методы, 

основанные на росте микроорганизмов. 

Нами разработан субстратный способ определения суммарной ферментативной активности 

(СФА) микроорганизмов, основанный на оценке скорости изменения электропроводящих 

параметров культуральной среды вследствие протекания ферментативных превращений 

внесенного субстрата микробными суспензиями.

222 


Среда и микроорганизмы. Для экспериментов использовали расы пекарских дрожжей 

Saccharomyces cerevisiae в прессованном виде (ТУ 9182-018-00353572-2005), сухом виде (ТУ 

9182-001-48975583-2000) и низовые пивные дрожжи расы Saccharomyces carlsbergensis. 

Культуру пивных дрожжей хранили в пробирках на скошенной агаризированой среде при 4 

0 С. Чистую культуру пивных дрожжей выращивали анаэробно при 10 0 С в пивном сусле в 

течение 8 дней. Для исследований использовалась 40-48 часовую культуру пивных дрожжей 

в логарифмической фазе роста. На 40 мл дистиллированной воды вносили 2 мл инокулята. 

Для экспериментов пекарские дрожжи разводили в дистиллированной воде в соотношении 

1:20 массовых частей (прессованные дрожжи), 1:110 массовых частей (сухие дрожжи). 

В качестве субстратов были выбраны следующие углеводы: глюкоза, фруктоза, сахароза, 

лактоза, которые хорошо сбраживаются дрожжами. Поскольку концентрация субстрата 

влияет на скорость ферментативной реакции [16], то для поддержания постоянной концентрации 

готовили насыщенные растворы субстратов. Для приготовления насыщенных растворов 

каждый из субстратов растворяли в 100 мл дистиллированной воды (г): d-лактозы –52,6; 

d-глюкозы –82; фруктозы –63,6; сахарозы –179. Исследования проводились при комнатной 

температуре. 

Известно, что в качестве меры ферментативной активности чаще всего приводят константу 

скорости реакции [11]. Cкорость протекания ферментативной реакции в рассматриваемых 

нами процессах зависит от концентрации субстрата (Сs) и клеток (Скл.) при постоянной 

температуре: 

V = k·Сs·Скл. (1) 

В рассматриваемом случае (рис.1) при постоянной концентрации субстрата скорость 

реакции можно описать уравнением псевдопервого порядка: 

V = k·Скл. ~ dǽ/dt = tg α = const (2) 

Изменение концентраций всех участвующих в ферментативных процессах субстратов и 

метаболитов влияет, в конечном счете, на электропроводность анализируемой среды, причем 

линейно, согласно уравнению 2. Т.о., суммарная скорость ферментативных реакций пропорциональна 

скорости изменения проводимости среды dǽ/dt и постоянна при определенной 

концентрации клеток и температуре. 

В условиях проведенного эксперимента концентрация клеток остается постоянной, а, 

следовательно, и значение скорости реакции будет определяться как тангенс угла наклона 

линейного участка (от 400 до 800 с, рис.1.) временной зависимости электропроводности. 

Суммарную ферментативную активность (СФА) дрожжевых клеток определяли по 

уравнению: 

СФА = tg α / Скл (3), 

где tg α - значение тангенса угла наклона линейного участка временной зависимости удельной 

проводимости после внесения субстрата, мСм/м•с, Скл – концентрация клеток, кл./мл. 

Показано, что при проведении параллельно «холостых» опытов (без добавления субстрата) 

тангенс угла наклона имеет нулевое значение (рис.1). 

В экспоненциальной фазе и в начале стационарной фазы удельная метаболическая активность 

клеток практически остается постоянной [12]. Мы нашли, что скорость изменения 

проводимости в культуральной среде действительно линейно пропорциональна концентрации 

клеток в соответствии с уравнением 2 (рис. 2-3). Таким образом, тангенс угла наклона 

линейного участка этих зависимостей предлагаем рассматривать в качестве меры общей 

ферментативной активности анализируемых объектов.

tg a, мСм/м с 

проводимость, мСм/м 


24 

23 

22 

21 

20 

19 

18 

17 

16 

15 

y = -0,0002x + 22,761 

y = 0,0021x + 16,978 

время, с 

0 200 400 600 800 1000 

Рисунок 1 - Кривая изменения электропроводности культуральной среды дрожжевых клеток 

(сухие дрожжи) от времени до и после внесения глюкозы: ▲ – холостая проба (без внесения 

субстрата), ■ - с внесением субстрата 

0,016 

0,014 

0,012 

0,01 

0,008 

0,006 

0,004 

0,002 

0 

y = 6E-11x - 0,0007 

y = 3E-11x + 0,0014 

y = 6E-12x + 0,0003 

Кл./мл 

0 2E+08 4E+08 6E+08 8E+08 1E+09 

Рисунок 2 - Зависимость скорости изменения проводимости культуральной среды пекарских 

прессованных (■) и сухих (▲) и пивных () дрожжей от концентрации клеток в суспензии 

после внесения глюкозы при 18 0 С

tg b, мСм-мл/м-с-Кл. 

224 


8E-11 

7E-11 

6E-11 

5E-11 

4E-11 

3E-11 

2E-11 

1E-11 

0 

фруктоза сахароза глюкоза лактоза 

субстраты 

- пивные дрожжи; - пекарские сухие дрожжи; - пекарские прессованные дрожжи 

Рисунок 3 - Гистограмма значений с различных культур дрожжей 

по различным субстратам при 20 0 С 

Однако зависимость скорости изменения регистрируемой электропроводности от времени 

возрастает с увеличением концентрации клеток и достигает предела. Это объясняется 

недостаточно большой концентрацией субстрата, скорость реакции начинает зависеть от его 

концентрации и начинает описываться уравнением 1. 

При объеме 40 мл возможно обнаружение 510 6 Кл./мл при внесении 2 мл субстрата. 

Увеличение объема суспензии до 5-10 мл в 40 мл образца позволяет определить 210 8 Кл./мл. 

Очевидно, что может быть достигнут более низкий уровень детекции при наличии образца 

соответствующего объема и конфигурации кондуктометрического датчика. Кроме того, имеется 

дополнительный резерв для увеличения предела детекции путем увеличения концентрации 

вносимого субстрата. 

Ферментативная природа процесса подтверждается тем, что после автолиза дрожжевых 

клеток в исследуемых условиях отсутствует значимое изменение проводимости исследуемого 

образца с внесенным субстратом. Это объясняется разрушением ферментных комплексов, 

ответственных за расщепление углеводов. 

Известно, что скорость утилизации клетками субстрата зависит от биохимических 

свойств культуры и природы субстратов. Было показано выше, что суммарная ферментативная 

активность исследуемых культур после внесения одного и того же субстрата различается. 

Более того, как видно на рис.3, при использовании различных субстратов суммарная 

ферментативная активность дрожжей отличается. Т.о., данный метод может быть использован 

для биохимической идентификации дрожжевых клеток. 

На основании результатов проведенных исследований разработан экспресс-анализатор 

СФА биокатализаторов [17] для контроля качества продуктов или полупродуктов биотехнологических 

производств. Анализатор предназначен для автоматизированного анализа методом 

хронокондуктометрии проб пищевой, фармацевтической и сельскохозяйственной продукции, 

содержащих активные микроорганизмы. 

Эскпресс-анализатор, использующий субстратный способ определения СФА, позволяет 

быстро, в течение (не более) 15 мин получить информацию о качестве анализируемого биотехнологического 

образца, а в отдельных случаях, при использовании набора различных субстратов, 

получить идентификационную информацию культуры.


Таким образом, разработанный субстратный способ определения суммарной ферментативной 

активности микроорганизмов и экспресс-анализатор этой активности несомненно 

предоставляет интерес для экспресс-контроля качества продуктов и полупродуктов пищевой 

промышленности и биотехнологии. 


1. Фрунджян В.Г., Угарова Н.Н. Быстрые методы контроля микробиологической чистоты 

в пищевой промышленности // Пищевая промышленность №4 2008 стр. 22-23. 

2. Fung, D.Y.C. 1991. Rapid methods and automation for food microbiology, pp. 1-38. In: 

Instrumental Methods for Quality Assurance in Foods. D.Y.C. Fung and R.F. Matthews (eds). 

Marcel Dekker, New York. 

3. Биотехнология: Учебник / И.В. Тихонов, Е.А. Рубан, Т.Н. Грязнева и др.; Под ред. 

Акад. РАСХН Е.С. Воронина.- СПб.: ГИОРД, 2005. с.505 

4. Микробиология пива /Прист Ф. Дж., Й. Кэмпбелл (ред.); пер. с англ. Под общ. Ред. 

Т.В. Мелединой и Тыну Сойдла. – СПб: Профессия, 2005.- с.248-277 

5. Электронный сайт: http://www.biomerieux.fr 

6. Sawai J., Maekawa Y., Doi R., Kojima H., Igarashi. Indirect conductimetric assay for detection 

bacteria using bactometer/ //Bokin Bobai. – 2000. V. 28. P.617-622. 

7. J.Sawai, R. Doi, Y.Maekawa, H. Kojima Inderect conductimetric assay of antibacterial activities 

//Journal of Industrial Microbiology &Biotechnology. 2002.- V.29. P.296-298. 

8. Dupont J., Menard D., Herve C., Minier B. Analytical procedure for use of conductance 

measurement to estimate Escherichia coli in Shelifish.//J. Appl Bacteriol. – 1994/ V.77. P. 296-302. 

9. Eden R., Eden G. Impedance Microbiology.// Research Studies Press.- 1984 Herts, UK. – 

P.93-98 

10. Lanzanova M, Mucchetti G., Neviani E. Analysis of conductance changes as a growth index 

of lactic acid bacteria in milk //J.Dairy Sci.-1993. V.70. P.20-28 

11. Adams M. R., J.J. Bryan, P.J. Thomston. A medium designd for monitoring pitching 

yeast contamination in beer using a conductimetric technique. //Appl. Microbial. Lett. – 1989V.8. P 

55-58; 

12. Watson-Craik I.A., Aidoo K.E., Anderson J.G. Induction of conductance and capacitance 

changes by food-borne fungi. // Food Microbiol. – 1989. V. 6. P. 231-244; 

13. Deak T. Foodborne yeasts. //Adv. Appl. Microbiol.- 1991. V. 36. P. 179-278; 

14. Miyake M, Inaba N. Maeda H., Y. Ifuku. Rapid detection of yeast in orange juice by the 

conductance method. //J. Antibact antifung Agent. 1990. V. 18. P. 173-278; 

15. Firstenberg-Ende R. Rapid estimation of the number of microorganisms in raw meat by 

impedance measurement. // Food Technol. – 1983. V.37. P. 64-70] 

16. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. Т.1. с. 392 

17. Патент РФ №76340. Анализатор метаболической активности биокатализаторов / 

заявл. 14.04.2008.

226 


МАСС-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НОВЫХ НЕФТЕЙ КАЗАХСТАНА 

Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., 

Сабдалиева М.К., Кудайбергенов С.Е. 

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева 

Высшее учебное заведение «УНАТ» 


Эффективность действия депрессорных присадок к нефтям, восприимчивость последних 

к конкретной депрессорной присадке зависит от многих факторов: содержания и молекулярно-массового 

распределения н-алканов, содержания и состава смолоасфальтеновых 

веществ и ароматических углеводородов, сочетания в них нормальных и смолистых веществ, 

соотношения и состава дистиллятных и остаточных фракций , интенсивности формирования 

АСПО. От физико-химических свойств нефти, химического состава АСПО зависит эффективность 

технологических процессов по подготовке нефти к транспортировке и предотвращению 

асфальто-смоло-парафиновых отложений [1-4]. 

В этой связи, в работе проведен масс-хроматографический анализ нефтей месторождений 

Кумколь, Акшабулак, Кызылкия-63, Кенлик-14, нефтесмеси ГНПС (Каракоин). Определено 

содержание,а также характер присутствующих в них н-алканов, изоалканов, нафтенов, 

высокомоле-кулярных алканов и молекулярно-массовое распределение их в каждой из исследуемых 

нефтей. 

Анализ проводили на хромато-масс-спектрометре Clarus-600 фирмы Perkin Elmer США 

с пламенно-ионизационным детектором в режиме про-граммирования температуры от 50 до 

360 0 С. Использовали колонку PE-5ht длиной 3м. Индивидуальный углеводородный состав 

рассчитывали методом внутренней нормализации. Диаграммы молекулярно-массового распределения 

углеводородов, составленные на основе данных о структурном и количественном 

составе, представлены на рисунках 1-4. 

Рисунок 1 - Молекулярно-массовое распределение углеводородов 

нефти месторождения Кумколь 


нефти месторождения Кызылкия-63



нефти месторождения Кенлик-14 


нефти месторождения Акшабулак 

Результаты исследований показали, что в нефти Кумколь присутствуют н-алканы от 

С 6 до С 21 , по содержанию парафинов исследуемую нефть можно отнести к парафинистым 

нефтям c низкой смолистостью и низким содержанием асфальтенов [4]. Молекулярномассовое 

распределение (ММР) этих алканов характеризуется бимодальным распределением 

с максимумами С 10 -С 17 и С 20 -С 21 , что можно объяснить соосаждением высокомолекулярных 

углеводородов. Наряду с высоким содержанием твердых парафинов в нефти обнаружено 

наличие алканов разветвленного строения, гомологов циклогексана и др. По углеводородному 

составу твердые парафины нефти почти не отличаются от образцов нефтей месторождений 

Акшабулак, Кызылкия-63, Кенлик-14. Наименьшее количество парафинов содержится 

в нефти Кызылкия-63.Количество углеводородных компонентов (ароматических, 

нафтеновых и парафиновых углеводородов) в нефти зависит от глубины залегания и пластового 

давления в скважинах. Составы можно отнести к довольно глубокому извлечению 

проб нефти из скважинных труб,т.к. высокомолекулярные углеводороды отлагаются на 

большей глубине. 

Сравнительный анализ углеводородного состава высокопарафинис-тых, высоковязких 

нефтей, содержание в них н-алканов и алканов разветвленного строения, нафтеновых 

углеводородов и высокомолекулярных алканов представлены в таблице. 

Таблица - Сравнительный анализ углеводородного состава высокопарафинистых высоковязких 

нефтей, содержание в них н- алканов и разветвленного строения алканов, нафтеновых 

углеводородов и высокомолекулярных алканов 

Месторождения нефти. Содержание углеводородов,% 

Углеводороды Акшабулак Кумколь Кенлик Кумколь (дата Кызылкия 

ГНПС Каракоин 

взятия пробы – 

13.10.09 

1. Бутан 2,13 - 

2. 2 – метилбутан 0,99 -

228 


3. Пентан 2,59 1,77 2,53 

4. 2 – метилпентан 1,01 - 

5. Гексан 2,03 2,96 1,16 2,01 1,64 

6. 2 - метилгексан 0,57 

7. Циклогексан 1,88 1,26 1,96 0,90 0,69 

8. Метилциклогексан 0,57 3,70 2,26 2,03 1,89 

9. 2,4 - диметилпентан 0,68 

10. Толуол 1,36 

11. Гептан 2,09 1,80 1,59 4,10 1,16 

12. 2- метилгептан 1,11 0,58 0,63 

13. 1,3 – диметил- циклогексан, 0,92 

цис 

14. Октан 2,49 2,24 2,02 4,34 1,97 

15. Этилциклогексан 

16. Пара-ксилол 1,22 2,80 0,85 

17. Орто-ксилол 0,65 

18. 1,3 - диметилбензол 0,85 

19. 2,5 - диметилгептан 0,58 

20. Боранкарбонил 1,45 1,65 

21. Нонан 2,36 3,47 6,12 4,04 4,07 

22. Пропилциклогексан 

23. 4 - этилгептан 0,72 

24. 2,4 - диметил - 2,3- гептадиен- 

5 - ин 

25. Декан 8,17 5,28 6,01 10,84 8,13 

26. Ундекан 4,75 6,49 5,51 5,66 5,10 

27. Додекан 5,25 7,17 5,45 6,15 5,88 

28. 2,3,7- триметил-октан 

29. 2,6,10 - триметилдодекан 1,18 

30. 4,6 - диметил-додекан 1,20 

31. Тридекан 5,12 8,01 5,75 6,33 5,90 

32. Тетрадекан 5,28 7,43 5,11 5,58 5,44 

33. 5 - циклогексил-ундекан 0,72 

Октилциклогексан 

34. Пентадекан 5,24 7,19 10,54 5,74 5,02 

35. 2 – метилпента-декан 

36. 7 - метилгексадекан 1,45 

37. Гексадекан 4,79 5,68 4,65 8,79 4,65 

38. 2,6,10 - триметилпентадекан 

0,92 1,10 1,00 1,14 

39. Гептадекан 4,20 5,34 4,03 4,23 15,39 

40. Октадекан 3,73 4,59 3,60 3,99 3,45 

41. 2,6,10,14 - тетраметилгексадекан 

0,98 1,02 

42. Нонадекан 3,39 4,10 3,37 3,84 

43. Эйкозан 3,30 3,26 3,08 6,81 3,01 

44. Генэйкозан 6,66 9,50 7,96 5,66 9,18 

45. 11- бутилдокозан 

46. Трикозан 1,76 0,65 1,22 0,69 1,47 


1 Тертерян Р А. Депрессорные присадки к нефтям, топливам и маслам. М.: Химия, 1990.- 

238 с. 

2. Tayhan P. Maimakov, Galina I. Boiko, Yerengaip M. Shaihutdinov, Nina P. Lyubchenko, 

Gulzhakhan Zh. Yeligbayeva, Zhamal A. Konyrbayeva, Rashida F. Mukhamedova Intensification


of tranferring the Kazakhstan‘s high-congealed oil: Challenges and advances / Jornal Materials,methods 

& technologies International Scientific Publications Vol.2,Part 1, 2008.-Р.138-142. 

3 Шайхутдинов Е.М., Маймаков Т.П., Бойко Г.И., Любченко Н.П., Мухамедова Р.Ф., 

Жермоленко Е.А. Проблемы и достижения в транспорте высокопарафинистых нефтей // 

Вестник КазНУ, серия.химическая, 2008.- №2(50).-С.153-162. 

4 Алдыяров Т.К., Махмотов Е.С., Сигитов В.Б., Алексеев С.Г , Дидух А.Г. Восприимчивость 

нефтей к тепловой и депрессорной обработке // Нефть и газ,2010 .- №4.-С.76-86. 

УДК 541.18:669.213.3 

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ 

ТРИМОНОСПИРТБУТАНА НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ МЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА 

Бухоров Ш. Б., Хамраев С. С., Хайдаров А.А. 

Институт общей и неорганической химии АН РУз,Узбекистан 

Рассмотрены результаты исследования по: синтезу реагента - пенообразователя ТМСБ на основе отходов 

производства – фракции кротонового альдегида и сивушного масла, характеристике его физико – химических 

свойств - поверхностной активности, способности образовать пену необходимой дисперсности, рассчитанной 

исходя из данных кратности и максимального давления в капиллярах Плато – Гиббса пены, а также 

поверхностного натяжения растворов реагента на границе раздела вода – воздух. 

Показано, что по эффективности пенообразования с дисперсностью пены в пределах 0,6 - 1,2 мм. и способности 

обеспечить оптимальное флотационное обогащение медно – молибденовой руды месторождения 

Калмакыр (по меди, молибдену, золоту и серебру), синтезированный пенообразователь идентичен с пенообразователем 

Т-92, который применяется в производственной практике. 

Узбекистан занимает одно из ведущих мест среди стран, производимых медь, серебро, 

золото и другие цветные и драгоценные металлы. При переработке медно-молибденовых руд 

в горно-металлургическом производстве республики широко используется метод флотационного 

их обогащения, при котором, наряду с другими флотореагентами, применяются пенообразователи, 

которые импортируются из стран СНГ и далекого зарубежья. В связи с этим 

разработка, изучение свойств и внедрение в производство новых видов пенообразующих реагентов 

на основе местных сырьевых ресурсов и отходов производства актуальны, т.к. этим 

обеспечивается не только расширение ассортимента таких видов реагентов, но и импортозамещение. 

Только на Алмалыкском горно-металлургическом комбинате (АГМК) годовая потребность 

вспенивателя Т-92, используемого в настоящее время при флотационном обогащении 

медно-молибденовых руды, составляет 1200 тонн. 

Нами, на основе отходов местного производства - фракции кротонового альдегида, образуемого 

в производстве ацетальдегида, а также сивушного масла – продукта очистки этилового 

спирта, получен вспениватель, представляющий собой тримоноспиртбутан (ТМСБ). 

При этом фракция кротонового альдегида предварительно обрабатывается 2 % - ным раствором 

едкого натрия, после чего берется его смесь с сивушным маслом при соотношениях 1:2, 

1:3 и 1:4 и проводится реакция при постоянном перемешивании в течении 4-5 часов при температуре 

75-80 0 С в присутствии хлорида аммония, служащего катализатором. 

Тримоноспиртбутан представляет собой жидкость коречнового цвета, хорошо растворимая 

в воде и с ярко выраженными поверхностно-активными свойствами на границе раздела 

вода-воздух. Его водные растворы характеризуются слабо выраженными вязкостными параметрами 

в нормальных условиях.

230 


Изучалась пенообразующая способность ТМСБ в условиях барбатирования воздуха в 

его раствор соответствующей концентрации. Воздух подается через пористый фильтр в течение 

30 сек. в раствор ( 15 мл), помещенный в цилиндр объемом 250 мл. По времени полного 

разрушения образующейся пены характеризовалась еѐ устойчивость, а по кратности – 

пенообразующая способность ТМСБ. Максимальное давление ΔР в капиллярах Плато- 

Гиббса пены при комнатной температуре расчитивалось по предложенному в [1] уравнению: 

ΔР = ρgН (1) 

где: ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; Н – высота столба пены. 

Известно, что весьма важной характеристикой пены, особенно используемой при флотационном 

обогащении руд, является еѐ дисперсность, обеспечивающая подъемную силу пены 

и возможность переноса частиц руды с ценными компонентами в пенный поверхностный 

слой. По имеющимся в литературе данным [2] дисперсность пены в данном случае должна 

характеризоваться размерами пузырьков воздуха дисперсной фазы в переделах 0,6 - 1,2 мм. 

Зная капиллярное давление можно легко по (2) [3] рассчитать дисперсность пены «а». 

где: К – кратность пены; ζ – поверхностное натяжение; 

а = (0,46√ К-1-1,8)*ζ/ ΔР (2) 

Результаты исследований по характеристике реагента ТМСБ, его растворов, а также полученных 

с его помощью пен представлены в таблице 1. 

Таблица 1 - Физико-химическая характеристика реагентов ТМСБ и Т-92, их водных растворов 

и пен, полученных с их помощью * 

Конц-я 

раствора, 

% 

Объем пены, 

V, мл 

Вязкость 

раствора, 

г/см∙сек 

К t=30сек ΔР мах , Па а*10 3 м ζ ∞ , мН/м 

1,0 200/190 0,987/0,935 25/24 47,1/43,3 1,5/1,4 46,3/47,1 

0,5 190/175 0,967/0,886 16/17 44,6/39,0 1,1/1,2 48,9/49,8 

0,25 160/155 0,951/0,866 11/12 40,6/36,1 0,8/1,0 53,5/54,0 

0,125 150/140 0,926/0,835 10/9 47,6/33,1 0,7/0,8 57,9/57,6 

0,0625 110/90 0,897/0,815 7/6 56,0/31,4 0,3/0,4 60,4/58,9 

* Примечание: представленные в числителе данные относятся к реагенту ТМСБ, а в знаменателе 

- к вспенивателю Т-92, изученного в качестве контроля. 

Как видно из представленных в табл. 1 данных, синтезированный реагент ТМСБ по 

своим физико-химическим характеристикам близок к реагенту Т-92, успешно применяемого 

в настоящее время в качестве пенообразователя при флотационном обогащении медномолибденовых 

руд на АГМК. Это подтверждается также результатами исследований по извлечению 

меди, золота и серебра из сульфидной руды месторождения Калмакыр (табл. 2). 

Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение ТМСБ при его расходе 

40 г/т при флотации медно-молибденовых руд позволяет получить показатели обогащения, 

равноценные с Т-92.


Как видно, применение синтезированного на основе отходов местного производства реагента 

ТМСБ взамен Т-92 может обеспечить импортозамещение и в связи с этим он может 

быть предложен для внедрения в практику. 

Таблица 2 - Данные сравнительных лабораторных исследований в замкнутом цикле влияния 

ТМСБ на извлечение Сu, Мо, Au и Ag из медно-молибденовой руды Калмакыра 

Содержание, г/т Извлечение, % Условие 

Cu Mo Au Ag Cu Mo Au Ag опыта 

Выход, 

% 

Наименование 

продукта 

концентрат 

2,68 14,0 

7 

0,098 18,0 62,5 82,6 64,0 76,8 77,5 

хвосты 97,32 0,08 0,001 0,15 0,5 17,4 36,0 23,2 22,5 

5 

Руда 100,0 0,45 0,004 0,62 2,16 100, 100,0 100, 100,0 

5 1 8 

0 

0 

концентрат 

2,3 15,7 0,112 20,5 76,5 82,2 63,7 76,3 69,3 

7 

хвосты 97,7 0,08 0,001 0,15 0,8 17,8 36,3 23,7 30,7 

5 

Руда 100,0 0,44 0,004 0,61 2,54 100, 100,0 100, 100,0 

03 8 

0 

0 

Т-92-30 г/т 

ТМСБ-40 

г/т 


1. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Под ред. Ю.Г. Фралова и А.С. 

Гродского. - Л.: Химия, 1986. – С. 174-177. 

2. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. – М.: Химия, 

1983. – 263 с. 

3. Кузнецова Л.Л., Кругляков П.М. Определение дисперсности пен на основе измерения 

давления в каналах Плато – Гиббса // Коллоидн. журн. – 1979.-Т. 41, № 4. – С. 673-678.

232 


ПОЛУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ ИЗ РАСТЕНИЙ 

L. MYRIANTHUM 

Гадецкая А.В., Кожамкулова Ж.А., Маева К.А. , Жусупова Г.Е., Абилов Ж.А. 

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, 

химический факультет 

Казахстан, г. Алматы, avg01.08@mail.ru 

В данной статье изложены технологические условия выделения субстанций из корней и надземной части 

растений L. myrianthum в виде сухих экстрактов, их компонентный состав и антиоксидантная активность. 

Растения рода Limonium Mill, относящиеся к семейству Plumbaginaceae, широко распространены 

на территории Казахстана, включают в себя 19 видов, из которых три являются 

эндемиками. Два вида этих растений - L. gmelinii и L. myrianthum имеют промышленные запасы 

[1-6]. 

Из корней кермека Гмелина, введенных в Государственную Фармакопею Республики 

Казахстан (ГФ РК), экстракцией водным раствором этилового спирта получают субстанцию 

«Лимонидин». Субстанция «Лимонидин» зарегистрирована и рекомендована Министерством 

Здравоохранения Республики Казахстан (МЗ РК) к промышленному выпуску и применению 

в медицинской практике в качестве противовоспалительного и противовирусного лекарственного 

средства. Субстанция «Лимонидин» обладает высоким уровнем подавления размножения 

вирусов гриппа и парагриппа. На основе выделенной субстанции получены различные 

лекарственные формы в виде мази, сиропа и настойки. Мазь «Санжар», 5 % зарегистрирована 

и рекомендована МЗ РК для применения в медицине в качестве противовоспалительного, 

ранозаживляющего, противовирусного и нормализующего ряд иммунологических 

показателей в организме лекарственного средства (ФС РК 42-127-08) [7-8]. 

Результаты клинических испытаний сиропа и настойки с одноименным названием 

«Лимонидин» показали, что эти лекарственные средства эффективны для лечения эзофагита, 

гастрита, дуоденита у пациентов с инфекционной природой заболевания. Они зарегистрированы 

МЗ РК и рекомендованы для применения в медицине в качестве противовоспалительных 

средств. Шрот, остающийся после выделения субстанций из растительного сырья, рекомендовано 

использовать для хранения шерсти и яблок. 

Задачей исследования является создание лекарственных средств, представляющих собой 

сухие экстракты из L. myrianthum и содержащих биологически активные соединения, в 

том числе и различные формы конденсированных дубильных веществ - проантоцианидинов, 

которые отличаются высокой антиоксидантной активностью, противовоспалительным и гепатопротекторным 

действием. 

Изучение химического состава дикорастущего, промышленно значимого растительного 

сырья, произрастающего на территории Республики Казахстан, разработка оптимальной 

технологии выделения из него субстанции для производства на ее основе новых эффективных 

фитопрепаратов является актуальной и перспективной задачей для расширения ассортимента 

лекарственных средств, производимых в республике. 

Выбор рациональной технологической схемы при получении субстанции в виде сухого 

экстракта заключается в как можно более полном истощении используемого лекарственного 

сырья. Основными технологическими параметрами, по которым производились определения, 

были подбор оптимального соотношения подходящего экстрагента и растительного сырья, 

продолжительность, температура и кратность экстракции [9]. При этом учитывались различные 

способы получения на производстве лекарственных субстанций из растительного сырья. 

В ходе исследования использовали надземную часть и корни L. myrianthum, собранные осе-


нью 2007 года, что объясняется максимальным накоплением в них в это время года дубильных 

веществ, являющихся действующими для исследуемых растений. Анализ препарата по 

доминирующим компонентам показывает, что при мелкой и средней ступеней измельчения 

сырья фактор измельчения оказывает менее существенное влияние на выход суммы дубильных 

веществ. Однако слишком мелкое измельчение сырья приводит к ухудшению дренажирующей 

способности слоя и загрязнению извлечений балластными веществами, которые 

требуют, соответственно, их дополнительной очистки. 

Таким образом, поставленная задача реализуется предлагаемым способом, который 

включает предварительное измельчение различных частей растения L. myrianthum до размера 

частиц 3,0 мм, шестичасовую двухкратную экстракцию пятикратным избытком 50 % 

этилового спирта для корней и 24-х часовую двухкратную экстракцию восьмикратным избытком 

50 % этилового спирта для надземной части при температуре 20-25 С с последующим 

концентрированием объединенных экстрактов до сухого состояния в мягких условиях 

(водяная баня, температура 30-45 °С, вакуум). 

Предлагаемый способ позволяет получить простыми технологичными и экономичными 

приемами комплексы биологически активных веществ (БАВ) из надземной части и корней 

распространенного, экологически чистого природного сырья. В корнях и надземной части 

растения вида Limonium myrianthum обнаружены дубильные вещества, флавоноиды, 

аминокислоты, углеводы, кумарины, различные формы флаван-3-олов, высшие карбоновые 

кислоты и каротиноиды. Для выделенных комплексов определены количественное содержание 

основных классов биологически активных веществ (таблица 1), а также их антиоксидантная 

активность, которая, как показали экспериментальные данные, оказалась сопоставимой 

с -токоферолом, являющимся известным природным антиоксидантом. 

Значительный антиоксидантный эффект полученных субстанций объясняется синергичным 

действием содержащихся в них соединений полифенольной природы различного типа, 

в первую очередь, дубильных веществ конденсированного типа, представляющих собой 

различные формы флаван-3-олов, и окисленных флавоноидов (агликонов и их гликозидов), а 

также аминокислот (в том числе всех незаменимых), высших карбоновых кислот с преимущественным 

содержанием в них непредельных (олеиновая, линолевая и линоленовая), углеводов 

и витаминов. 

Таблица 1 - Количественное содержание БАВ в субстанциях, полученных из надземной части 

и корней растения из L. myrianthum 

Основные группы БАВ 

Дубильные вещества 

перманганатометрия 

комплексонометрия 

гравиметрический метод 

корни 

33,81 

31,88 

32,99 

Высшие карбоновые кислоты 

жирного ряда: насыщенные 

Ненасыщенные 17,57 

82,43 

Содержание, % 

надземная часть 

10,27 

13,31 

11,27 

32,17 

67,83 

Флавоноиды 9,38 8,97 

Аминокислоты 10,90 10,24 

Углеводы 3,81 0,86 

Каротиноиды 2,36 3,02

234 


Установлено, что субстанции, выделенные из корней Limonium myrianthum, проявляют 

больший антиоксидантный эффект, чем таковые, выделенные из их надземной части (рисунок 

1). 

Рисунок 1 – Влияние субстанции из корней и надземной части кермека тысячецветкового 

на уровень ПОЛ в микросомах печени крыс 

Из рисунка 1 видно, что с увеличением концентрации субстанций снижается содержание 

перекисных продуктов окисления (ПОЛ). 


1. Лекарственные растения Казахстана и их использование. - Алматы: Ғылым, 1996. - 

344 с. 

2. Флора СССР. - М.: АН СССР, 1952. - Т. XVIII. - С. 411-467. 

3. Флора Казахстана. - Алма-Ата: Наука, 1961. - Т. VII. - С. 79-80. 

4. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений Казахстана. - Алматы: Ғылым, 

1994. - С.41. 

5. Кукенов М.К. Ботаническое ресурсоведение Казахстана. - Алматы: Ғылым, 1999. - 

160 с. 

6. Байтенов М.С. Флора Казахстана в 2-х т. Т. 2 Родовой комплекс флоры. - Алматы: 

Ғылым, 2001. - С. 163. 

7. Жусупова Г.Е. Производство субстанции Лимонидин и 5 % мази «Санжар» // Матер. 

Междунар. науч.- практич. конф. «Индустриально-инновационное развитие Республики Казахстан». 

- Алматы, 2004. - С. 376-380. 

8. Жусупова Г.Е., Абилов Ж.А. ФС РК 42-1259-08. Лимонидин, субстанция. - Введ. 

2008-22-09. - 9 с. 

9. Чуешов В.И., Чернов Н.Е, Хохлова Л.Н., Богуславская Л.И. и др. Промышленная 

технология лекарств. - Харьков: НФАУ МТК-Книга, 2002. - Т. 1. - 560 с., Т. 2. - 716 с.


УДК 661.1:541.18 

ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ПОВЕРХНОСТНО- 

АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 

Дюрягина А.Н. 

Северо-Казахстанский государственный университет им. Козыбаева, г.Петропавловск 

Изучены поверхностное натяжение и реологические характеристики растворов полифенилсилоксана, а 

также аминопроизводных различного молекулярно-массового состава в толуоле. Проанализированы специфические 

особенности изменения показателей удельной вязкости растворов аминопроизводных в зависимости от 

концентрации, температуры и длины углеводородного радикала. Обнаружено в области концентраций (С >0,5 

г/дм 3 ) развитие процессов моноассоциации аминопроизводных, приводящее к понижению их поверхностной 

активности. 

Кремнийорганические (силиконовые) лакокрасочные материалы исторически занимают 

значительную долю рынка лакокрасочных материалов. Данные материалы представляют собой 

гибридные органо-неорганические композиты и имеют большой потенциал при разработке 

новых материалов, обладающих уникальными физико-техническими и эксплуатационными 

характеристиками. Одним из эффективных способов улучшения качества лакокрасочных 

материалов является введение в их состав поверхностно-активных веществ (ПАВ) [1]. 

Очевидно, что введение ПАВ диспергирующего действия изменяет не только дисперсность 

входящих в них пигментов и наполнителей, но и характер адсорбционных и межмолекулярных 

взаимодействий всей системы в целом. 

При проведении исследований использовали: кремнийорганическое плѐнкообразующее 

(полифенилсилоксан), растворитель – толуол (ГОСТ 14710-78) и три разновидности аминосодержащих 

ПАВ различного молекулярно-массового состава (табл.1). 

Таблица 1-Характеристики аддитивов 


аддитивов 

НМА 

Химическая формула 

R´-NH 2 , R´-NH-R´´, 

где R´ - н-бутил, R´´- 2- 

этил-2-гексенил; 

Средневзвешенн 

ая молекулярная 

масса, а.е.м 

Аминно 

е число, 

мг НCI/г 

Краткое описание 

250 30 смесь первичных и вторичных 

аминов 

СМА (-CH 2 -CH(NН 2 ))n 350 32 продукт конденсации 

растительных масел с 

диаминами 

ВМА R- NH 2 , где R – C 17 -C 19 600 31 смесь высокомолекулярных 

аминов 

Для оценки характера и закономерностей объемных свойств аминов и полифенилсилоксана 

в растворах толуола использовали вискозиметрический метод. Динамическую вязкость 

приготовленных растворов измеряли с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-1 

(d = 0,56 мм) в термостатируемом режиме. Поверхностное натяжения растворов определяли 

по методу наибольшего давления пузырьков воздуха (прибор Ребиндера). Объемно-поверхностные 

свойства индивидуальных растворов (растворитель-толуол) устанавливали, варьируя 

в них содержание аминов и полифенилсилоксана (0-2 г/дм 3 ) и Т (295-313К). 

Результаты реологических исследований индивидуальных растворов представлены на 

рис.1 (а, б). Анализ изменения удельной вязкости растворов полифенилсилоксана (ПФС) показал 

(рис.1а), что при постоянной температуре, по мере увеличения концентрации наблюда-

236 


ется линейное увеличение вязкости. Эти результаты согласуются с литературными данными 

[1] и свидетельствуют о слабых межмолекулярных взаимодействиях в растворах ПФС. Концентрационные 

зависимости удельной вязкости аминопроизводных имеют абсолютно иной 

характер и отражают их склонность к процессам ассоциации (рис.1б). Образование ассоциированных 

структур, судя по существенному отклонению от линейной зависимости η уд. =ƒ(С), 

отмечали в растворах всех разновидностей аминопроизводных при концентрациях свыше 

0,5г/дм 3 ; причѐм эффекты ассоциации усиливаются по мере дальнейшего увеличения их 

концентрации в растворе. Прирост вязкости на концентрационном участке 0,5-2 г/дм 3 соответствует 

молекулярно-массовому соотношению аминопроизводных и увеличивается в ряду: 

ВМА>СМА>НМА. 

η уд 

0,16 

0,12 

а 

1 

1` 

0,08 

0,04 

0 

0 0,5 1,0 1,5 2 

С, г/дм 3 

η уд 

0,12 

0,08 

0,04 

0 

-0,04 

б 

3` 

0,5 1 1,5 2 

4` 

2 

2` 

3 

4 

C, 

г/дм 3 

без штриха – 298 К, со штрихом – 313 К, 1, 1` - ПФС; 2, 2` - ВМА; 3, 3`- СМА; 4, 4` - НМА 

Рисунок1 - Зависимость удельной вязкости растворов от концентрации полифенилсилоксана 

(а) и аминопроизводных (б) при разных температурах 

Наблюдаемые изменения удельной вязкости согласуются с изотермами поверхностного 

натяжения растворов на границе раздела с воздухом и одновременно находят объяснение, 

с позиций формирования межмолекулярных ассоциатов и степени локализации активных 

функциональных групп. Особенности поверхностной активности аминопроизводных в 

исследуемых растворах наглядно отражают, различающиеся по интенсивности и ширине, 

экстремумы, представленные на рис.2 (а). 

29 

ζ, 

мДж/м 2 1 

а 

29 

ζ, 

28 

27 

26 

25 

2 1` 

3` 

2` 

24 

0 0,5 1 1,5 2 

С амина , г/дм 3 

3 

мДж/м 2 С смола , г/дм 3 

27 

26 

4` 

25 

0 

0 0,5 1 1,5 2 

Без штриха – 298 К, со штрихом – 313 К, 1, 1` - ВМА; 2, 2` - СМА; 3, 3` - НМА, 4 - ПФС 

28 

4 

Рисунок 2 Изотермы поверхностного натяжения растворов на границе с воздухом


Судя по изотермам поверхностного натяжения (Т=298К), в области концентраций, когда 

эффекты ассоциации практически не проявляются, наличие несвязанных дифильных молекул 

аминопроизводных в растворе стимулировало их концентрирование в поверхностном 

слое, что подтверждается уменьшением значений поверхностного натяжения. При этом 

можно выделить два концентрационных участка, позволяющих разграничить низкомолекулярные 

и более высокомолекулярные разновидности аминопроизводных по активности. В 

растворах с С≤0,25 г/дм 3 наибольшей поверхностной активностью характеризуются ВМА и 

СМА. В более концентрированных растворах усиливаются поверхностно-активные свойства 

более низкомолекулярной разновидности аминов. Максимальную депрессию поверхностного 

натяжения ( Δ ζ =1,9 мДж/м 2 ) отмечали в растворах НМА с концентрацией 0,5 г/дм 3 . По 

мере дальнейшего увеличения концентрации (С > 0,5г/дм 3 ) развитие процессов структурообразования 

сопровождалось самопроизвольной убылью несвязанных (свободных) молекул 

аминопроизводных и соответствующим непрерывным ухудшением поверхностных свойств 

(восходящий участок изотерм). При С=2,0г/дм 3 поверхностное натяжение стабилизировалось 

в растворах на уровне 28,0 мДж/м 2 , что соответствует значению ζ растворителя (толуола). 

Это свидетельствует о том, что в поверхностном слое аминопроизводных больше нет и одновременно 

о полной локализации функциональных групп во внутренней структуре, образуемых 

в объѐме раствора межмолекулярных ассоциатов. 

Следует отметить, что влияние температуры на показатели η уд. и ζ для аминопроизводных 

различного молекулярного – массового состава не однозначно. Если в растворах ВМА и 

СМА, при повышении температуры до Т = 313К показатели удельной вязкости уменьшаются, 

то в растворах низкомолекулярной разновидности аминов отмечали их увеличение, 

причѐм основной прирост фиксировали при С=0,5 г/дм 3 (рис.1б). Последнее может быть обусловлено 

усилением процессов сольватации – связывания растворителем НМА. Правомерность 

этого обоснования подтверждает резкое ухудшение поверхностной активности НМА 

(рис.2а); в сравнении с ζ растворов при Т=298К убыль значений поверхностного натяжения 

(Δζ) относительно растворителя (без ПАВ) уменьшилась в 2-4 раза и составила 0,5 мДж/м 2 . 

Для растворов ВМА и СМА, в той же области концентраций, напротив, депрессия поверхностного 

натяжения оставалась на том же уровне (Δζ = 1,2±0,2 мДж/м 2 ). Ухудшение поверхностной 

активности в первом случае и неизменность во втором исключают высвобождение 

аминов и, как следствие, разрушение межмолекулярных структур при Т=313К 

Результаты вискозиметрического анализа подтверждаются закономерностями изменения 

поверхностного натяжения и для растворов ПФС (рис.2б), которые демонстрируют традиционный 

вид изотерм силиконовых ПАВ, не склонных к процессам ассоциирования: по 

мере увеличения концентрации от 0 до 2 г/дм 3 ζ снижается от 28 до 26 мДж/м 2 . Такую же 

максимальную депрессию поверхностного натяжения (2 мДж/м 2 ) наблюдали и при повышении 

температуры (Т=313К). 

Резюмируя вышеизложенное, можно констатировать, что молекулы высокомолекулярных 

аминов в большей степени, чем их низкомолекулярные аналоги подвержены моноассоциации. 

Результирующая поверхностная активность аминопроизводных зависит от содержания 

в растворах их несвязанных (свободных ) форм. 


1. Болатбаев К.Н., Дюрягина А.Н., Островной К.А. Модифицирование композитов 

поверхностно-активными веществами. – Петропавловск: Издательство СКГУ, 2005. 184 с. 

2. Артамонов Г.Л. Силиконовые смолы и модификаторы для индустриальных ЛКМ // 

Лакокрасочные материалы и их применение. – Москва, 2009. - №2. – С.32-34.

238 


КОМПЬЮТЕРНАЯ ХИМИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ПИПЕРИДОЛА: 

1-(ЭТОКСИПРОПИЛ)-4-ЭТИНИЛ-4-БЕНЗОИЛОКСИПИПЕРИДИН 

Заманбекова К.А., Иманбеков К. И., Пралиев К. Ж., Ергожин Е.Е. 

AО ―Институт химических наук им. А.Б. Бектурова‖ 

Республика Казахстан, г. Алматы, zamanbekova2008@mail.ru 

В данной работе проведено компьютерное моделирование электронной структуры соединений 1– 

(этоксипропил)–(4–этинил)–(4–бензоилокси)–пиперидина и его галогенгидринов в полуэмпирическом приближении 

РМ3. Показано, что при образовании комплекса между галогенгидринами и 1–(этоксипропил)–(4– 

этинил)–(4–бензоилокси)–пиперидина могут участвовать не только атом азота пиперидинового цикла, а так 

же атом кислорода этоксипропильного радикала. 

Гомологические соединения 1–(этоксиэтил)–(4–этинил)–(4–бензоилокси)– пиперидин 

(препарат Казкаин) и 1–(этоксипропил)–(4–этинил)–(4–бензоилокси)– пиперидин (препарат 

Казкаин-метилен) отличаются друг от друга всего одной метиленовой группой. В момент 

проведения вычисления электронной структуры препаратa ―Казкаин-метилен‖ в открытой 

печати отсутствовала информация по синтезу 1–(этоксипропил)–(4–этинил)–(4–бензоилокси) 

– пиперидина и его галогенгидринов, кроме исследования биологической активности [1]. 

Электронная структура препарата ―Казкаин‖ в виде четвертичной соли и основания вычислены 

полуэмпирическими и неэмпирическими методами квантовой химии в работах [2 – 4], 

где была показана вероятность существования различных конформеров за счет свободного 

вращения этоксиэтильного радикала азотсодержащего гетероцикла. 

Таблица 1. Энергетика конформеров 1 – 5 и 1а-5а 

Энергия самосогласованного поля конформеров, хартри 

Основание 

1 2 3 4 5 

-135.166 -135.161 -135.165 -135.164 -135.164 

Комплексы 1а 2а 3а 4а 5а 

НСl -147.396 -147.391 -147.396 -147.395 -147.394 

HBr - - - - -148.725 

HJ - - - - -146.319 

Энергия стабилизации комплексов, хартри 

Комплексы 1а 2а 3а 4а 5а 

НСl -12,230 -12,230 -12,231 -12,231 -12,230 

HBr - - - - -13,561 

HJ - - - - -11,155 

Конформер 1 Конформер 2


Конформер 1a 

Конформер 2a 

Рисунок 1 - Геометрия конформеров 1–(этоксиэтил)–(4–этинил) – (4–бензоилокси) – пиперидин 

- гидрохлоридов 1а - 5а 

Таблица 2 - Межатомные расстояния и длина водородной связи в модельных конфермерах 

1а – 5а 

Межатомное 

Длина связи (Å) в конформерах 

расстояние 

1a 2a 3a 4a 5a 

H(47)-О(51) 5,685 5,844 2,486 2,501 2,701 

С(3) - О(51) 1,412 1,422 1,424 1,424 1,416 

С(5) - N(6) 1,488 1,487 1,490 1,493 1,489 

H(47) - N(6) 2,442 2,671 2,888 2,755 3,172 

H(36)-Cl(46) 3,126 3,900 3,153 2,711 2,826 

H(39)-Cl(46) 3,035 2,894 2,576 2,054 2,671 

H(47)-Cl(46) 1,275 1,280 1,275 1,275 1,272 

Таблица 3 - Валентные углы в модельных конфермерах 1а - 5а 

Валентные 

углы, град 

1а 2а 3а 4а 5а 

4-5-6 117,145 115,824 112,570 113,017 112,062 

5-6-7 113,408 112,504 112,120 119,062 112,625 

4-5-48 113,742 115,701 114,126 114,194 114,002 

4-48-51 108,526 118,435 114,618 114,509 114,472 

3-51-48 114,932 116,821 114,285 114,143 115,134 

2-3-51 113,739 108,239 107,455 107,507 113,407 

11-12-13 179,008 179,256 179,388 179,538 179,766 

11-14-15 121,972 121,545 121,239 120,846 123,142 

Таблица 4 - Диэдральные углы в модельных конфермерах 1а – 5а 

Диэдральные 

углы, град 

1а 2а 3а 4а 5а 

4-5-6-48 93,921 136,277 -77,512 -77,900 -75,328 

4-5-6-7 -59,739 -54,778 169,258 171,274 167,583 

5-6-7-8 111,561 111,996 11,384 111,852 111,339 

5-6-7-10 -171,604 -173,298 -175,457 -177,782 -173,708

240 


4-5-48-51 68,085 118,435 85,150 87,012 89,208 

3-51-48-4 -150,912 58,593 65,565 65,513 64,539 

2-3-51-48 74,830 -127,633 -162,353 163,242 81,133 

11-14-15-16 -179,243 176,671 176,895 -168,760 179,330 

14-15-16-18 0,700 7,862 26,168 -9,411 0,771 

Таблица 5 - Заряды на атомах H, O и N модельных конфермеров 1а - 5а 

Атом 

конформеры 

1а 2а 3а 4а 5а 

N(6) -0.09690 -0.08980 -0.08320 -0.08360 -0.08140 

Н(25) 0.04260 0.06060 0.05690 0.05670 0.05430 

Н(27) 0.05340 0.04300 0.04590 0.05000 0.04580 

Н(36) 0.07300 0.07310 0.07300 0.08060 0.07440 

Н(39) 0.07150 0.06250 0.08530 0.08470 0.08090 

Cl(46) -0.15430 -0.14680 -0.15710 -0.15790 -0.13610 

H(47) 0.14500 0.13710 0.15620 0.15950 0.13940 

О(51) -0.26460 -0.26380 -0.26800 -0.26880 -0.26370 

Квантово-химические модели, вычисленные в газовой фазе в полуэмпирическом РМ3 

приближении РМ3 пакета PCGAMESS (программа любезно предоставлена профессором химического 

факультета МГУ им. Ломоносова А. Грановским; май - июнь, 2010 г.), приведены 

на рис. 1 и табл. 1 - 5. 

Из наших результатов вычисления следует, что при вращательном движении этоксипропильного 

радикала препарата ―Казкаин - метилен‖ могут образоваться множество различных 

по геометрии энергетических состояний (табл. 1) в зависимости от выбранной координаты 

(одиночные расчеты), которыми являются межатомные расстояния (табл. 2), валентные 

(табл. 3) или межплоскостные углы (табл. 4). 

При введении молекулы галогенгидринов HCl, HBr, HJ структуры исходных конформеров 

в состоянии третичного основания 1 - 5 не претервают каких-либо геометрических изменений 

в 1а - 5а. 

Во всех конформерах препаратов ―Казкаин‖ [2-4] и ―Казкаин - метилен‖ (табл. 2 - 4) 

этинильные радикалы и остатки бензойной кислоты расположены в одной и той же плоскости 

относительно азотсодержащего гетероцикла; наблюдается почти такое же распределение 

зарядов на атомах этих функциональных групп (табл. 5). 


1. Насырова С.Р. Пиперидин туындыларының жергілікті анестезия-лаушы жаңа 

қосылысы ―ЖАЗ - 134‖ - тің белсенділігін тереңдетіп зерттеу // Фармацевтический бюллетень. 

- 2008. - № 11. - С. 45 – 47. 

2. Иманбеков К.И. // Химический журнал Казахстана. – 2010. – 4. С. 

3. Иманбеков К.И., Кизатова М.Ж., Казакбаева А.Д. Квантово-химические аспекты гидратации 

Казкаина. // 8 - Межд. научно - техн. конф. ―Техника и технология пищевых производств‖. 

г.Могилев, Республика Беларусь. – 21 - 22 мая, 2009. – часть 2. – С.50. 

4. Иманбеков К.И., Кошербаева Л.М., Казакбаева К.Д. Квантово-химические аспекты 

механизма реакции Казкаина и воды // Межд. научно-практ. конф. ―Безопасность пищевых 

продуктов‖. г.Алматы, РК. – 27-28 ноября 2008 г. – С.127 – 130.


КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОНФОРМАЦИЙ АНЕСТЕТИКА 

“КАЗКАИН” 

Заманбекова К.А., Иманбеков К.И., Пралиев К.А., Eргожин E.E. 



В среде пакетов МОРАС и РСGAMESS квантово-химическими HF/6-31G(d), RB3LYP/6-31G(d) методами 

рассчитаны конформации лекарственного вещества Казкаин в газовой фазе и жидкой среде. 

Нахождение геометрии конформеров Казкаина определялось методом полной оптимизации, 

при которой проводилось варьирование декартовых координат всех атомов методом 

сопряженных градиентов до тех пор, пока не реализуется минимум полной энергии. В каждой 

точке силовое поле, определяющее межатомные силы, пересчитывалось заново. Начальная, 

грубая оптимизация проводилась методом молекулярной механики. Полученная равновесная 

геометрия использовалась в качестве стартовой для точной оптимизации полуэмпирическими 

и неэмпирическими методами квантовой химии в газовой фазе и жидкой среде 

(модель поляризуемого континума в водной среде) с помощью пакетов МОРАС /1/ и 

РСGAMESS /2/. 

Среди органических соединений, которые можно использовать для синтеза новых лекарственных 

веществ, большой интерес представляют производные пиперидина, которые 

являются продуктами восстановления пиридина и обладают низкой токсичностью. Пиперидиновое 

кольцо является настолько универсальным, что позволяет моделировать бесконечное 

количество его конформеров и разработать новые лекарственные средства. 

Целью работы явилось изучение конформации лекарственного вещества Казкаин методами 

квантовой химии. 

В конформациях 1, 2 и 5 (табл. 1 и 2), соответствующих локальным минимумам энергии, 

атомы С и О этоксиэтильного фрагмента располагаются в одной плоскости. Энергетическое 

состояние 5 существует между переходными состояниями 6 и 7. На уровне полуэмпирического 

метода РМ3 конформационные переходы между ними происходят с существенно 

меньшими потенциальными барьерами. С увеличением количества торсионных углов в 

структуре конформеров 8-12 наблюдается снижение полной энергии. Среди них наиболее 

стабильным является конформер 10 (табл. 1 и 2). 

Результаты расчетов критических состояний конформеров казкаина методами ab initio 

HF/6-31G(d), RB3LYP/6-31G(d) показывают (табл.3), что конформеры 1, 2, и 5 соответствуют 

к энергетическим минимумам на поверхности ППЭ. 

Таблица 1 - Полная энергия (E tot ; a.e.), нулевая колебательная энергия (ZPE; a.e.), теплота 

образования (∆Н; ккал/мол), энергия межядерных взаимодействий (E Int ; ккал/мол), достигнутые 

значения нормы градиента функции энергии (RMS; ккaл/(A·мол)). Метод РМ3 

Конформеры 

E tot ∆H E Int ZPE RMS 

1 -129.6729 -48.9906 516657.1587 234.0700 0.0006 

2 -129.6729 -48.9974 517028.5055 234.0711 0.0003 

3 -129.6712 -47.9393 522714.5468 234.1108 0.0006 

4 -129.6718 -48.2731 523325.2125 233.8042 0.0009 

5 -129.6729 -49.0047 519016.7991 233.7938 0.0009 

6 -129.6727 -48.8684 520374.1151 233.4310 0.0010 

7 -129.6727 -48.8643 520339.3485 233.4333 0.0010

242 


8 -129.6748 -50.1962 518046.9403 234.2290 0.0005 

9 -129.6749 -50.2375 520667.8667 234.5271 0.0010 

10 -129.6768 -51.4224 524566.7345 234.6779 0.0008 

11 -129.6747 -50.0977 518548.2532 234.1800 0.0009 

12 -129.6747 -50.1009 519512.8531 234.2270 0.0009 

6 и 7 – переходные состояния конформеров 

Таблица 2 - Диэдральные углы конформеров Казкаина, оптимизированные методом РМ3 

Конформеры 

Диэдральные углы, град 

OC 4 C 5 N C 4 C 5 NС 7 C 2 OC 4 C 5 C 1 C 2 OC 4 

1 170.311 164.739 177.871 179.486 

2 -170.655 68.7372 -178.497 -179.625 

3 -85.7386 167.313 174.761 179.057 

4 97.9629 156.896 -176.244 -179.659 

5 -179.597 -64.889 -179.567 179.945 

6 167.118 -62.256 -179.676 179.857 

7 -166.116 -66.347 -179.375 -179.836 

8 163.526 165.556 77.625 178.684 

9 171.409 165.609 -68.034 170.719 

10 168.178 165.324 -66.163 -77.119 

11 170.208 164.875 176.894 -76.285 

12 170.425 164.862 176.313 75.235 

Если при конформационном анализе этоксиэтильного фрагмента конформеров можно 

обойтись исследованием зависимости энергии от отдельных углов внутреннего вращения, то 

для циклической части – замещенного пиперидина, ситуация оказывается существенно более 

сложной, поскольку при переходе из одной конформации в другую изменяются одновременно 

значительная часть геометрических параметров лекарственного вещества. 

1 

2 

3 

O 

4 

5 

7 

N 

8 

6 

10 11 

9 

13 

12 

O 

14 

O 

17 

Рисунок 1 - Схема нумерации неводородных атомов Казкаина 

Таблица 3 - HF/6-31G(d) – расчет компонентов энергий конформеров Казкаина 

№ 

Е, a.e. 

E(RHF) E (N-N) E (N-E) E (KE) 

1 -973.9956 1.724810739621D+03 -5.727456918710 D+03 9.729387594251 D+02 

2 -973.9957 1.725627459986 D+03 -5.729101574865 D+03 9.729389663039 D+02 

5 -973.9941 1.731834626740 D+03 -5.741490773411 D+03 9.729297720098 D+02 

15 

16 

19 

18 

20 

21 

22


Таблица 4 - Полная энергия и дипольныe моменты некоторых конформеров Казкаина. Метод 

RB3LYP/6-31G(d) 

№ 

E(RB+HF-LYP), (ккал/мол) 

Дипольные моменты, (D) 

Г Ж Г Ж 

1 -980.112991 -980.1325 -0.1173; -2.0864; 1.1643 0.1592; -3.1342; 1.7060 

2 -980.112984 -980.1214 -0.0560; -0.5654; 1.3342 0.3633; -1.2348; 1.7841 

5 -980.111649 -980.1309 -0.0510; -0.5649; 1.3338 0.3580; -1.2269; 1.7832 

где: Г – в газовой фазе, Ж – в водной среде 

Таблица 5 - Неэмпирический RB3LYP/6-31G(d)-расчет энергий взаимодействия растворенной 

молекулы Казкаина со средой 

№ Е cav Е disp Е rep dG ' dG '' E el E nel 

1 39.33 -47.06 12.77 -7.28 -980.124508 -12.32 5.04 

2 39.72 -44.39 10.38 -4.18 -980.112306 -9.89 5.71 

5 39.29 -46.74 12.77 -6.80 -980.122485 -12.12 5.32 

Е cav – энергия кавитации (ккал/мол), Е disp – дисперсионная энергия (ккал/мол), Е rep – 

энергия отталкивания (ккал/мол), dG ' – сводная энергия растворения (ккал/мол), dG '' - 

полная сводная энергия растворения с неэлектростат. термами, а.е.), E el - полная электростат. 

энергия, E nel - полная неэлектрост. энергия (ккал/мол). 

При исследовании поведения конформеров 1, 2 и 5 в окружении молекул воды неэмпирическим 

методом RB3LYP/6-31G(d) удается наблюдать, как наличие растворителя сказывается 

на перераспределении полной энергии, дипольного момента (табл.4), энергий взаимодействия 

растворенной молекулы со средой (табл. 5). Как можно убедиться, наличие растворителя 

проводит к поляризации электронной плотности атомов С, О и N (табл. 6). В приближении 

изолированного комплекса «вода + конформер 1» изменение геометрии модели свелось 

к небольшому увеличению валентного угла C 4 C 5 N 6 (рис.2, табл.7, RHF/3-21(d)-расчет). 

Таблица 6 - Электронная плотность конформера 1. Метод RB3LYP/6-31G(d) 

В г а з о в о й ф а з е 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 

C C O C C N С С С С С С 

0.0049 0.2348 

- 

0.4781 

0.2387 0.1435 -0.405 0.1403 0.1357 0.0280 0.0475 0.1755 0.3801 

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 45 

С О С С О С С С С С Н Н 

-0.317 -0.527 0.6130 0.0457 -0.486 -0.003 0.0128 -0.001 -0.001 0.0196 0.0000 0.0000 

В окружении молекул воды 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 

C C O C C N С С С С С С 

0.0045 0.2519 

- 

- 

0.0461 

0.2493 0.1520 

0.1535 0.1480 0.0455 

0.5051 

0.4321 

2 

0.1743 0.3536 

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 45 

С О С С О С С С С С Н Н 

- - 

- - - 

0.0000 0.0000 

0.6149 0.0411 

0.0128 0.0135 0.0359 

0.3017 0.5319 

0.5166 0.0077 0.0026 

0 0

244 


Таблица 7 - Неэмпирический RHF/3-21(d)-расчет изолированного комплекса воды и конформера 

1 


C 

C 

вещества 1 C 2 O 3 , град O 3 C 4 C 5 , град C 4 C 5 N 6 , 11 O 14 C 15 , 

град 

O 14 C 15 O 17 , град 

град 

Конформер 1 106,8 106,0 110,3 122,8 123,4 

Комплекс 106,8 105,0 111,6 122,8 123,3 

Рисунок 2 - Электронная структура изолированного комплекса воды и конформера 1 по данным 

неэмпирического RHF/3-21(d)-расчета 


1. Stewart J.J.P. J. Comput. Chem. 1989. Vd.10. P.221. 

2. Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A. // J. Comp. Chem. 1993. V.14. P.1347.


КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ 

1-(2-ГИДРОКСИЭТИЛ)-4-ФЕНИЛЭТИЛ-4-ГИДРОКСИ-ПИПЕРИДИН 

Заманбекова К.А., Иманбеков К. И., Пралиев К. Ж., Ергожин Е.Е. 



В статье рассмотрено компьютерное моделирование электронной структуры конформеров 1–(2– 

гидроксиэтил)–(4–фенилэтинил)–(4–гидрокси)–пиперидина в полуэмпирическом приближении квантовой химии 

РМ3, где приведено, что вращательные движения гидроксиэтильного радикала молекулы пиперидолов могут 

быть стабилизированы за счет образования водородной связи между атомами водорода гидроксиэтильной 

группы и азота пиперидинового цикла. 

В виду того, что атом водорода гидроксиэтильной группы 1–(2–гидроксиэтил)–(4– 

фенилэтинил)–(4–гидрокси)–пиперидина в реальных условиях не обладает реакционной способностью, 

наиболее приемлемым инструментом является квантово-химическое исследование 

вращательного движения некоторых экспериментально-ненаблюдаемых конформеров 

данной системы. 

Конформер 1 Конформер 2 Конформер 3 

Рисунок 1. Геометрия конформеров 1–(2–гидроксиэтил)–4–гидроксипиперидина 1, 2 и 3 

Таблица 1 - Заряды на атомах H (1), O(3) и N (6) в модельных конфермерах 1, 2 и 3 

Атом 

Конформер 1 Конформер 2 Конформер 3 

Заряды на атомах 

конформера 1 

Заряды на атомах конформера 

2 

Заряды на атомах конформера 

3 

H(1) 0.19340 0.21770 0.18670 

N(6) -0.08730 -0.07690 -0.08420 

O(3) -0.31560 -0.34170 -0.31700 

Таблица 2 - Межатомные расстояния H(1) – О(5), О(3) – С(4), С(5) – N(6) и длина водородной 

связи в модельных конфермерах 1, 2 и 3 

Расстояние между 

атомами 

Длина связи (Å) 

конформер 1 конформер 2 конформер 3 

H(1)-О(3) 0.950 0.960 0.953 

О(3)-С(4) 1.401 1.402 1.407 

С(5)-N(6) 1.493 1.495 1.491 

H(1)---N(6) 2.675 1.976 4.340

246 


Таблица 3 - Расчет свойств конформеров 1, 2 и 3 методами компьютерной химии 

Свойства конформер 1 конформер 2 конформер 3 

Полная энергия РМ3, хартри -472.014 -472.013 -472.013 

Энергия ССП РМ3, хартри -66.56595 66.56068 66.56211 

Энергия Гиббса, kДж/мол -118.25 -118.25 -118.25 

Теплота образования, kДж/мол -364.26 -364.26 -364.26 

Критическое давление,бар 42.8310 42.8305 42.8305 

Критическая температура, K 714.560 714.562 714.562 

Критический обьем, см 3 /мол 424.50 424.50 424.50 

Log (p) -1.145 -1.145 -1.145 

Молярное преломление, см 3 /мол 40.00 40.00 39.49 

Точка плавления, K 333.16 333.16 333.16 

Нормальная точка кипения, K 546.71 546.71 546.708 

Константа Генри, log 8.5603 8.5603 333.16 

Растворимость в воде, мг/л 5.08883e-315 5.08883e-315 0 

Длина диполя, эВ 3.05534 3,87717 1.15914 

Индекс Винера 127 127 127 

Диполь, Д (РМ3) 2.964 3.6472 1.161 

Молекулярная площадь, А 2 131.0 130.0 132.132 

Доступная поверхность, А 2 303.0 300.0 308.394 

Овальность 1.2635 1.2538 1.28419 

4 5 

6 7 

Рисунок 2 - Геометрия конформеров 1–(2–гидроксиэтил)–(4–фенилэтинил)–(4–гидрокси)– 

пиперидина


В качестве наглядных структур построены модельные конформеры 1–(2– 

гидроксиэтил)–4–гидроксипиперидина с различными углами вращения гидроксиэтильной 

группы (рис.1). Физико-химические характеристики конформеров (табл. 1– 3), рассчитанные 

методами компьютерной химии показывают, что наиболее сильная водородная связь образуется 

в случае модельной структуры 2. Длина водородной связи в структуре конформера 1 

между атомами водорода гидроксиэтильной группы и азота пиперидинового цикла равна 

2.675 Å (табл. 2). По результатам расчета энергетическая стабильность конформера 1 немного 

выше по сравнению с конформерами 1 и 3 (табл. 4). 

Таблица 4 - Заряды на атомах H (1), O(3) и N (6) в модельных конфермерах 4, 5, 6 и 7 

Атом Конформер 4 Конформер 5 Конформер 6 Конформер 7 

H (1) 0.19500 0.18670 0.17880 0.18670 

N (6) -0.08580 -0.07980 -0.07110 -0.07980 

O(3) -0.31580 -0.31740 -0.30930 -0.31740 

Таблица 5 - Расчет физико-химических параметров модельных конформеров 

1–(2–гидроксиэтил)–4–гидроксипиперидина 

Свойства Конформер 4 Конформер 5 Конформер 6 Конформер 7 

Диполь, Д 3.432 1.305 3.475 1.308 

Энергия ССП, хартри -103.572 -103.568 -103.571 -103.568 

Растворимость в воде, 

мг/л 

0,00 0 0,00 0 

Нормальная точка кипения, 

K 

662.85 0 662.85 0 

Температура плавления, 

К 

579.74 0 579.74 0 

Критическое давление, 

бар 

32.283 0 32.2831 0 

Критическая температура, 

K 

843.54 0 843.54 0 

Критический обьем, 

см 3 /мол 

724.50 0 724.50 0 

Молекулярная площадь, 

А 2 132.132 213.896 214.720 213.896 

Доступная поверхность, 

А 2 308.394 450.943 455.406 450.943 

Молярное преломление, 

см 3 /мол 

7.2335 0 7.2335 0 

Log (p) 0 0 1.0367 0 

Индекс Винера 691 576 691 576 

Диаметр, Å 12 11 12 11 

Овальность 1.44469 1.44119 1.45936 1.44119

248 


Квантово-химический расчет экспериментально-наблюдаемой структуры (1–(2– 

гидроксиэтил)–(4–фенилэтинил)–(4–гидрокси)–пиперидин) и ее возможных конформеров 

показывает о возможности существования несколько вращательных состояний в зависимости 

от значения углов, образуемых гидроксиэтильной группой, табл. 4 и 5). Среди них 

наибольший интерес представляет вращение гидроксильной группы в многоэлектронных 

состояниях 4 - 7 вдоль С(4)–С(5) - связи, образующих водородные связи H(1)---N(6) (рис.2), 

длина которых равны 2,592 Å (рис. 2, структура 4), 1,894 Å (структура 5). При изменении диэдрального 

угла H(1)-O(3)-C(4)-C(5) конформера 1 от - 60.838 (табл. 6) до 53,375 градуса 

длина водородной связи H(1)---N(6) увеличивается от 1,894 до 1,931 Å. В структурах других 

конформеров образование водородной связи не наблюдается. 

Таблица 6 - Диэдральные углы модельных (1, 2, 3) и экспериментальных (4, 5, 6, 7) конфермеров 

Диэдральный угол, град 

конформер 

H(1)-O(3)-C(4)- 

C(5) 

O(3)-C(4)-C(5)- 

N(6) 

C(4)-C(5)-N(6)- 

C(7) 

C(4)-C(5)-N(6)- 

C(8) 

1 - 60,8384 70,0872 115,5082 -115,1688 

2 -11,422 6,8952 121,3876 -109,0532 

3 179,5960 179,3620 121,2230 -108,4760 

4 - 60,806 61,517 119,953 - 

5 3,345 - 4,340 122,470 - 

6 57,880 166,153 121,644 - 

7 -177,642 171,665 122,002 111,357 


1. А.С. СССР № 1564985 1-(β-гидроксиэтил)-пиперидон-4, обладающий ростовой активностью 

// А.Ш. Шарифканов, В.Н. Лукьянец, К.Б. Мурзагулова. 

2. Заявка 19939756. Германия. Пиперидиновые спирты / Prucher Helmut bottcher, Henning 

AckermannKarl-August, Gottchlich Rudolf; - опубл. 22.02.2001, Бюл. № 2.


СПОСОБ КРИОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЧИСТОТЫ ОРГАНИЧЕСКИХ 


1 Ковальчук Т.Н., 1 Чугунов Б.М., 2 Антонович В.П., 1 Малиновский Е.К. 

1 СКТБ с ОП Физико-химического института им. А.В. Богатского НАНУ 

Украина, г. Одесса, e-mail: sctb@rambler.ru 

2 Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАНУ 

Украина, г. Одесса, e-mail: antonovich@te.net.ua 

Предложена новая методика криоскопического определения содержания основного вещества в препаратах 

индивидуальных, твѐрдых при комнатной температуре органических веществ. Методика апробирована 

на стандартных образцах состава препаратов ДДТ и ДДЕ. 

Надѐжное установление чистоты органических веществ является необходимым условием 

в ряде отраслей химической промышленности, фармацевтике, производстве стандартных 

образцов состава и др. Эта задача решается либо применением независимых стандартных 

образцов (СО) тех же веществ, либо с использованием нескольких независимых методов 

анализа, что позволяет систематические погрешности, присущие каждому отдельному методу, 

перевести в разряд случайных и количественно оценить. 

В настоящее время наиболее распространѐнным методом установления чистоты органических 

соединений является хроматография. Однако эта группа методов, несмотря на очевидные 

достоинства, не лишѐна недостатков. К числу последних можно отнести: 

- вероятность термического разложения вещества в хроматографической системе (в 

случае газо-жидкостной хроматографии); 

- не полное элюирование компонентов пробы; 

- не полное разделение компонентов пробы; 

- различная чувствительность детектора к компонентам пробы. 

Последний пункт наиболее актуален в тех случаях, когда отсутствуют стандарты большинства 

(либо всех) примесных компонентов. 

Ещѐ одним универсальным методом анализа органических веществ является криоскопия, 

которая позволяет устанавливать общее содержание примесей в образце, независимо от 

их природы [1]. 

К недостаткам криоскопии можно отнести следующее: 

- метод применим только при малом содержании примесей (не более 2-3 мольн.%); 

- метод применим только к веществам, имеющим чѐткий фазовый переход и не разлагающимся 

при плавлении; 

- первичным результатом криоскопического анализа является мольная доля примесей, 

и переход к общепринятому массовому содержанию требует дополнительных исследований. 

Трудности возникают и в случае образования одной или несколькими примесями смешанных 

кристаллов с основным компонентом. 

Принципиальное различие методов газо-жидкостной, высокоэффективной жидкостной 

хроматографии и криоскопии позволяет предположить, что и источники систематической 

пргрешности у них будут разные. Сочетание этих методов при установлении чистоты органических 

веществ позволит получить надѐжные результаты даже при отсутствии независимых 

СО. 

Такое сочетание методов анализа используется, например, Национальным институтом 

стандартов и технологий (США) при аттестации некоторых СО пестицидов (в частности, 

ДДТ и ДДЕ). При этом криоскопический анализ осуществлен методом дифференциальной 

сканирующей калориметрии (ДСК).

250 


Хотя дифференциальные сканирующие калориметры и выпускаются серийно рядом зарубежных 

фирм, это весьма дорогие и редкие приборы, недоступные малобюджетным лабораториям. 

Поэтому разработка альтернативной методики криоскопического анализа, использующей 

небольшие количества анализируемого препарата, является актуальной проблемой. 

Цель нашего исследования состояла в разработке и апробации методики криоскопического 

определения содержания основного вещества в препаратах чистых органических веществ, 

твѐрдых при комнатной температуре, как общедоступной альтернативы методу ДСК. 

Методика апробирована на межлабораторно аттестованных препаратах 1,1-бис(4- 

хлорфенил)-2,2,2-трихлорэтана (ДДТ) и 1,1-бис(4-хлорфенил)-2,2-дихлорэтилена (ДДЕ). 

Суть предложенной методики состоит в следующем. В стеклянную пробирку внешним 

диаметром 5 мм, содержащую анализируемый образец массой 30-50 мг, помещали один из 

рабочих спаев дифференциальной термопары, другой рабочий спай которой был помещен в 

такую же пробирку, содержащую несколько капель силиконового масла ПМС 300. Дифференциальную 

термопару изготавливали, спаивая одноимѐнные концы двух продажных термопар 

типа К (хромель-алюмель). В качестве нагревательного блока использовали термостат 

колонок газового хроматографа Кристалл-2000М (СКБ Хроматек, Россия). Температуру в 

термостате хроматографа измеряли аналогичной термопарой типа К, рабочий спай которой 

помещали в такую же пробирку, что и анализируемый образец, содержащую несколько капель 

силиконового масла, а холодный спай термостатировали в ледяной бане при 0ºС. Калибровали 

термопару по платиновому термометру сопротивления класса допуска А (по 

ГОСТ 6651-94). ЭДС дифференциальной и интегральной термопар в ходе анализа измеряли 

прецизионным мультиметром Picotest M3500A (Тайвань), укомплектованным 10-ти канальным 

устройством расширения измерительных входов. Термограммы исследуемых образцов 

записывались в диапазонах 65-105С (ДДЕ) и 85-125С (ДДТ) при скорости нагревания 0,3 

градуса в минуту. 

Далее строили зависимость сигнала дифференциальной термопары от ЭДС интегральной 

термопары, которая вблизи температуры плавления образца имела вид, представленный 

на рисунке 1 (кривая ABNCDF). 

Рисунок 1 - Зависимость сигнала дифференциальной термопары от температуры термостата 

в области плавления образца (ДДТ) 

Поскольку энергия, полученная образцом за единицу времени, пропорциональна разнице 

температур между нагревательным блоком (им в условиях эксперимента фактически


является пробирка, в которой находится образец) и образцом, а сигнал интегральной термопары 

прямо пропорционален времени, прошедшему с начала анализа, то площадь фигуры 

A’ABNCOXX’M’ пропорциональна энергии, затраченной на плавление образца. Здесь точка 

A соответствует началу плавления, точка O, образованная пересечением касательных BNC и 

DE, – окончанию процесса плавления; линия A’M’X’ соответствует ходу температуры нагревательного 

блока, линия AMF соответствует ходу температуры образца в отсутствие теплового 

эффекта плавления. Линии AMF и A’M’X’ параллельны друг другу, расстояние l между 

ними находили расчетным способом, исходя из равенства площадей фигур A’ABNCOXX’M’ 

и ABNCDEFXM. Площадь фигуры XODEF, соответствующая энергии, необходимой на 

нагревание образца и термопары от температуры, соответствующей точке O, до температуры, 

соответствующей точке F; равна площади фигуры A’AMXX’M’, а l равно отношению 

площади фигуры XODEF к длине отрезка AMX. 

Температуру образца в отсутствии плавления принимали равной температуре, регистрируемой 

интегральной термопарой, так как она, фактически, регистрирует температуру 

образца силиконового масла с массой, примерно равной массе анализируемого образца и 

находящегося в тех же условиях. Разницей температур, обусловленной различием их масс и 

теплоѐмкостей, мы пренебрегали, полагая, что она намного меньше суммарной погрешности 

измерения температуры. Температуру образца в ходе плавления находили из разности между 

сигналами интегральной и дифференциальной термопар с учѐтом нулевого смещения сигнала 

последней. Так, например, температура образца (в мВ) в произвольно взятой точке N равна 

разнице между значением абсциссы точки N и длиной отрезка MN (этот отрезок перпендикулярен 

оси абсцисс). Вблизи точки плавления (участок CD кривой ABNCDF) значение 

сигнала дифференциальной термопары находили из уравнения соответствующей кассательной. 

Долю жидкой фазы f в произвольно взятой точке N находили из отношения площадей 

фигур A’ABNMM’ и A’ABNCOXX’M’, первая из которых соответствует энергии, затраченной 

на плавление той части образца, которая перешла в жидкую фазу при температуре, соответствующей 

точке N, а вторая – энергии, необходимой на плавление всего образца. 

Все расчѐты площадей производили в программе Microsoft Excel путѐм суммирования 

площадей простых фигур, на которые разбивали фигуру, площадь которой требовалось 

определить. Длины отрезков и координаты точек пересечения прямых также находили расчетным 

способом. 

Депрессию температуры плавления образца Т, необходимую для расчета суммарного 

содержания примесей, находили из соотношения (1): 

T T , (1) 

пл 

T 0,5 

где Т пл – температура плавления образца, Т 0,5 – температура, при которой расплавилась 

ровно половина образца. Последнюю находили из зависимости температуры образца от обратной 

величины доли жидкой фазы. При этом Т= Т 0,5 , если 1/f=2. 

Общее содержание примесей в образце может быть рассчитано по формуле (2): 

W прим 

мольн.% 

 

AT 

, , (2) 

где W прим. (мольн%) – суммарное содержание примесей в образце, T – криоскопическое 

понижение температуры плавления (в градусах Кельвина), А – криоскопическая константа, 

(мольн%/К), которая численно равна количеству примесей (в мольн.%), вызывающее понижение 

температуры плавления основного компонента на 1К. Следует отметить, что константа 

A, используемая в работах по аналитическому применению криоскопии, отличается от 

той, которую обычно приводят в литературе по физической химии, что связано с различием 

способов выражения содержания примесей. Криоскопические константы исследованных соединений 

рассчитывали по уравнению (3):

252 


H 

A , (3) 

R 

мольн 

2 

T 0 

где Н мольн – мольная энтальпия плавления основного компонента, R – универсальная 

газовая постоянная, T 0 – температура плавления основного компонента при отсутствии в нем 

примесей (в градусах Кельвина). Необходимые для этого значения удельных теплоѐмкостей 

находили по формулам (4) и (5): 

S 

x 

H 

x 

K 

(4) 

m E 

H 

эт 

mэт 

Eэт 

K , (5) 

Sэт 

где Н x и Н эт – удельные энтальпии плавления (в Дж/мг) анализируемого и эталонного 

веществ, соответственно; m x и m эт – массы (в мг) подвергнутых плавлению образцов анализируемого 

и эталонного веществ, соответственно; S x и S эт – площади (в мВсек), образованные 

кривыми плавления (площади соответствующих фигур ABNCDEFXM на рисунке 1) 

образцов анализируемого и эталонного веществ, соответственно; E и E эт – коэффициенты 

чувствительности термопары (мВ/градус) для областей плавления анализируемого и эталонного 

веществ, соответственно. 

Из этих выражений видно, что K не зависит от природы вещества сравнения и определяется 

только чувствительностью измерительной схемы к тепловому эффекту. Поэтому для 

расчета K можно использовать ряд различных веществ, что позволит учесть погрешность 

измерения теплоемкости, обусловленную различием механических свойств разных соединений 

в твердом состоянии, переведя еѐ в разряд случайных ошибок. В таблице 1 приведены 

результаты определения коэффициента K для ряда веществ, которые мы использовали в 

дальнейшем для определения теплоѐмкостей плавления анализируемых препаратов пестицидов. 

Кроме того, приведенные здесь же экспериментально найденные значения Т 0 сопоставлены 

с известными из литературы, что позволяет судить о правильности использованного 

способа расчета этой константы. Усреднив все экспериментальные (а не только средние, 

приведенные в таблице 1) значения коэффициента K, получили K=52,8±3,3 при доверительной 

вероятности P=0,95. 

Таблица 1 - Результаты определения коэффициента K, температуры плавления при отсутствии 

примесей Т 0 и мольной доли основного вещества W (найдена криоскопически) в веществах, 

использованных для калибровки измерительной схемы по теплоѐмкости плавления 

Соединение Т 0 , К эксп. Т 0 , К лит. К W, мольн% 

Стеариновая к-та 342,85 342,49 52,20 98,84 

Пальмитиновая к-та 335,76 335,66 66,07 99,54 

Ацетанилид 387,33 388,69; 387,6 46,63 99,84 

Бензойная к-та 395,39 395,52 51,90 99,84 

Адипиновая к-та 424,79 424,70 52,87 99,68 

Салициловая к-та 432,39 431,41 41,42 99,85 

Антрацен 489,09 489,15 50,47 99,62 

Карбазол 518,33 518,56 50,88 99,54 

Суммарную относительную погрешность определения общего содержания примесей в 

образце W прим /W прим находили по формуле (6): 

x 

x


W 

W 

прим 

прим 

 

 

100 

 

2 

T 

 

S 

x 

mx 

 

100 

 

 

T 

S 

m 

 

 

 

x 

x 

 

 

 

2 

K 

 

100 

 

 

K 

2 

T0 

 

2 

 

 

T0 

 

2 

, (6) 

где (S x /m x )/( S x /m x ), T 0 /T 0 , E x /E x , K/K , – соответственно относительные погрешности 

определения приведенной площади и температуры плавления при отсутствии примесей 

анализируемого соединения. 

Суммарную относительную погрешность Т 0 /Т 0 находили по формуле (7): 

T 

T0 100 

T 

0 

 

 

T 

 

T 

 

Т 

Т 

кал 

0 

2 

 

 

 

Т 

 

Т 

сл 

2 

 

 

 

, (7) 

где T кал 

0,15 

0, 002t 

(T кал – максимально допустимая погрешность измерения 

температуры согласно паспорта термометра, t – температура плавления в градусах Цельсия); 

T сл – стандартное отклонение ряда измеренных значений температуры плавления образца. 

Предположив, что молярная масса каждой присутствующей в образце примеси не превышает 

молярную массу основного компонента более чем в два раза, мольную долю можно 

принять равной массовой доле [2]. При этом границы абсолютной погрешности рассчитывают 

по формуле (8): 

2 

2 

, масс% 

(100 Wосн ) ( , 

мольн %) , (8) 

где , мольн% - границы абсолютной погрешности в мольных процентах, , масс% - 

границы абсолютной погрешности в массовых процентах. 

В Таблице 2 приведены результаты определения содержания основного вещества 

(W осн ), относительных погрешностей определения примесей (W прим / W прим ) и основного вещества 

(W осн / W осн ), границы абсолютных погрешностей в исследованных стандартных образцах. 

Таблица 2 - Результаты криоскопического анализа СО состава ДДТ и ДДЕ 

ДДТ 

ДДЕ 

W осн , мольн% 99,51 99,67 

W прим / W прим , % 8,04 6,43 

W осн / W осн , % 0,04 0,02 

, мольн% 0,08 0,04 

, масс% 0,5 0,34 

Аттестованное значение 99,650,35 99,710,29 

Оценка систематической погрешности предложенного метода, проведенная согласно 

[3], свидетельствует о еѐ незначимости. Из приведенных данных видно, что, поскольку в 

криоскопическом анализе определяется именно общее содержание примесей, а не основного 

вещества в образце, то в случае достаточно чистых веществ (>98%) довольно значительная 

погрешность определения примесей (например, 8% для ДДТ) приведет лишь к незначительной 

погрешности определения содержания основного вещества. Поэтому можно утверждать, 

что некоторая потеря прецизионности измерительной схемы при использовании нашего 

способа по сравнению с современным дифференциальным сканирующим калориметром при 

установлении чистоты индивидуальных веществ с содержанием основного вещества не ме-

254 


нее 98% приведѐт лишь к незначительной потере точности анализа. Увеличение прецизионности 

измерительной схемы будет вести за собой повышение точности анализа чистоты 

лишь до некоторого предела, после которого преобладать начнут уже систематические погрешности. 

Кроме того, доминирующий вклад в суммарную погрешность анализа вносит погрешность, 

обусловленная переходом от мольной доли к массовой, а она, согласно формуле (8), 

мало зависит от прецизионности измерительной схемы и определяется чистотой анализируемого 

препарата. 


1. Попков В.А., Дугачѐва Г.М. Криоскопический метод определения чистоты лекарственных 

веществ. – М.: Медицина, 1999. – 168 с. 

2. РМГ 55-2003. Стандартные образцы состава чистых органических веществ. Методы 

аттестации. Основные положения. 

3. РМГ 61-2003. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного 

химического анализа. 

МЕТОДИКА АТТЕСТАЦИИ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ СОСТАВА 

ГЕРБИЦИДОВ – ПРОИЗВОДНЫХ СУЛЬФОНИЛМОЧЕВИНЫ 

1 Ковальчук Т.Н., 1 Чугунов Б.М., 2 Антонович В.П., 1 Малиновский Е.К. 

1 СКТБ с ОП Физико-химического института им. А.В. Богатского НАНУ 

Украина, г. Одесса, e-mail: sctb@rambler.ru 

2 Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАНУ 

Украина, г. Одесса, e-mail: antonovich@te.net.ua 

Предложено использование титриметрического метода для аттестации материала стандартных 

образцов состава гербицидов тифенсульфурон-метила и трибенурон-метила. Предварительная оценка чистоты 

препаратов гербицидов выполнена с применением метода высо-коэффективной жидкостной хроматографии. 

Для борьбы с вредителями на посевах пшеницы, овса, ячменя используется группа современных 

гербицидов - производных сульфонил-мочевины. К этой группе относятся препараты 

тифенсульфурон-метил (действующее вещество гербицидов хармони, калибр, базис, 

канцлер) и трибенурон-метил (действующее вещество гербицидов гранстар, пойнтер, экспресс). 

Для определения остаточных количеств тифенсульфурон-метила и трибенуронметила 

в воде, почве, пищевом сырье рекомендован метод высоко-эффективной жидкостной 

хроматографии с ультрафиолетовым детектором (ВЭЖХ-УФ) [1, 2]. Для построения градуировочных 

графиков в методиках рекомендованы стандартные растворы индивидуальных веществ 

в ацетонитриле. Однако растворы тифенсульфурон-метила и трибенурон-метила в 

большинстве органических растворителей нестабильны при длительном хранении. Поэтому 

для метрологического обеспечения метода ВЭЖХ оптимальными являются стандартные образцы 

состава индивидуальных соединений, аттестованные с точностью не более 2%. 

Надежная аттестация стандартных образцов (СО) состава чистых органических веществ 

может быть проведена с применением нескольких различных методов анализа, что 

позволяет систематическую погрешность, присущую каждому отдельному методу, перевести 

в разряд случайных. Наиболее распространенными методами оценки чистоты органических 

соединений являются хроматографические. Из-за термической нестабильности производных 

сульфонилмочевины реализовать их газовую хроматографию невозможно. Применение


ВЭЖХ метода для аттестации СО состава тифенсульфурон-метила и трибенурон-метила требует 

двух независимых СО состава анализируемого соединения, необходимых для проведения 

градуировки и оценки правильности методики анализа. Поэтому, наряду с хроматографическим 

методом при аттестации СО состава чистых органических соединений желательно 

использовать один из «абсолютных» способов аттестации – криоскопический или титриметрический 

методы, что позволяет также реализовать прослеживаемость аттестованной характеристики 

СО к единицам СИ. 

Целью данного исследования была разработка методики аттестации стандартных образцов 

состава гербицидов трибенурон-метила и тифенсульфурон-метила с применением абсолютных 

криоскопического и титриметрического методов. 

Действующее вещество трибенурон-метил ([метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-илметилуреидосульфонил]бензойной 

кислоты метиловый эфир) выделяли из 75% препарата 

гранстар, производства фирмы Du Pont (Швейцария). Действующее вещество тифенсульфурон-метил 

(3-[3-(4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ил)уреидосульфонил]тиофен-2-карбоновой 

кислоты метиловый эфир) выделяли из 75% препарата Канцлер (Китай). Идентификацию 

выделенных веществ проводили масс-спектроскопическим методом. Предварительную 

оценку чистоты проводили методом обращенно-фазовой ВЭЖХ с ультрафиолетовым детектором 

на жидкостном хроматографе «Цвет-Яуза» (НПО «Химавтоматика», Россия). Использовали 

обращенно-фазовую колонку С18, длиной 150 мм, диаметром 5 мм. Детектирование 

проводили при 220 и 254 нм. В качестве элюента при анализе препарата трибенурон-метил 

использовали смесь ацетонитрил – 1% водный раствор уксусной кислоты – метанол 

(30:60:10). В качестве элюента при анализе препарата тифенсульфурон-метил использовали 

смесь ацетонитрил – 0,2% водный раствор уксусной кислоты (25:75). Для идентификации 

пиков применяли стандартные образцы производства фирмы Riedel-de-Haen. Содержание 

основного вещества оценивали методом внутренней нормализации без учѐта коэффициентов 

чувствительности. По результатам ВЭЖХ метода содержание основного вещества в препарате 

трибенурон-метил составляет 99,85%. Содержание основного вещества в препарате тифенсульфурон-метил 

составляет 99,1%. 

Одним из «абсолютных» методов, который может быть использован для оценки чистоты 

органических веществ, является криоскопия, которая позволяет устанавливать общее содержание 

примесей в образце независимо от их природы [3]. Применимость криоскопического 

метода ограничена веществами, имеющими четкий фазовый переход и не разлагающимися 

при плавлении. В результате проведенных исследований было установлено, что трибенурон-метил 

заметно разлагается уже при температуре 100 о С. Тифенсульфурон-метил относительно 

устойчив до начала плавления, после чего происходит его бурное разложение. 

Таким образом, криоскопический метод не может быть применен для оценки чистоты указанных 

соединений. Однако данные препараты являются производными сульфонилмочевины, 

и для их анализа может быть применен «абсолютный» метод, основанный на титровании 

–SO 2 NH- группы раствором гидроксида калия. Титрование проводили с применением потенциометрического 

титратора Titrino plus 848 фирмы Metrohm (Швейцария). Навеску препарата 

тифенсульфурон-метила массой 0,1 г, взвешенную с точностью +0,0002 г, растворяли в 

25 см 3 этилового спирта с добавлением 5 см 3 воды. Навеску препарата трибенурон-метил 

массой 0,1 г, взвешенную с точностью +0,0002 г , растворяли в смеси 10 см 3 ацетонитрила и 

15 см 3 этанола. В стакан с раствором устанавливали электроды и титровали 0,1 моль/дм 3 раствором 

гидроксида калия в этаноле. Точную концентрацию титранта устанавливали с применением 

ГСО 2216-81 1 разряда калия гидрофталата (УНИИМ, Россия), аттестованного с 

погрешностью 0,03%. 

Погрешность титриметрического определения массовой доли основного вещества оценивали 

рассчетно-экспериментальным методом как суперпозицию случайной и систематической 

погрешности [4]. По результатам титриметрического метода массовая доля основного 

вещества в препарате тифенсульфурон-метил установлена равной 98,5%, границы абсолютной 

погрешности ∆=0,4%. Массовая доля основного вещества в препарате трибенуронметил 

найдена равной 99,3%, границы абсолютной погрешности ∆=0,5%. Правильность тит-

256 


риметрического метода определения массовой доли основного вещества в действующих веществах 

исследованных гербицидов оценивали проводя анализ стандартного образца трибенурон-метила 

(ГСО 8628-2004, Россия). Аттестованное содержание основного вещества в 

ГСО трибенурон-метила - 96,2%, границы абсолютной погрешности аттестации – 1,8%. Массовая 

доля основного вещества в ГСО, найденная нами титриметрическим методом, составляет 

96,0%. Оценка систематической погрешности титриметрического метода, проведенная 

согласно [4], свидетельствует о еѐ незначимости. Следует отметить, что содержание основного 

вещества в препаратах трибенурон-метил и тифенсульфурон-метил, полученное по результатам 

ВЭЖХ метода (внутренняя нормализация площадей), выше, чем установленное 

титриметрическим методом. Данный факт можно объяснить тем, что данная модификация 

ВЭЖХ способа не учитывает различной чувствительности детектора по отношению к основному 

веществу и примесям, и не чувствительна к остаточному содержанию растворителей. 

Разработанная методика кислотно-основного титрования была использована для аттестации 

материала стандартных образцов трибенурон-метила и тифенсульфурон-метила. 


1. МУК 4.1.1435-03. Методические указания по определению остаточных количеств 

тифенсульфурон-метила в воде, бобах, масле сои методом высокоэффективной жидкостной 

хроматографии. 

2. МУК 4.1.1242-03. Методические указания по измерению трибенурон-метила в атмосферном 

воздухе населѐнных мест методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. 

3. Попков В.А., Дугачѐва Г.М. Криоскопический метод определения чистоты лекарственных 

веществ. – М.: Медицина, 1999. – 168 с. 

4. РМГ 61-2003. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного 


СИНТЕЗ АЛЛИЛОВЫХ ЭФИРОВ ДИОЛОВ В УСЛОВИЯХ МЕЖФАЗНОГО 

КАТАЛИЗА 

Лебедева Н.Н., Морозова Н.В., Киселѐв С.А. 

Тюменский Государственный Университет, химический факультет 

Россия, г. Тюмень, NNLeb@mail.ru 

Моноаллиловые эфиры диолов являются ценными мономерами в производстве полимерных 

декоративных покрытий. Их синтез в условиях межфазного катализа (МФК) имеет 

ряд преимуществ, связанных с отсутствием дорогих апротонных растворителей и легковоспламеняющихся 

амидов и алкоголятов металлов. 

Моно- и диаллиловые эфиры гликолей могут быть получены в гетерофазной системе, 

состоящей из водного раствора щелочи и органического растворителя в присутствии четвертичной 

аммониевой соли. Механизм реакции включает следующие стадии: а) депротонирование 

субстрата в водной фазе; б) перенос катионом четвертичной аммониевой соли алкоголят-иона 

на поверхность раздела фаз (ПРФ); в) алкилирование аниона на ПРФ [1]. При проведении 

реакции наблюдается недостаточно высокий выход продуктов реакции и гидролиз 

алкилирующего агента вследствие конкурирующего переноса гидроксид-иона на ПРФ. 

Согласно [2] оксид пиридина обладает каталитической активностью в реакциях ацилирования 

солей карбоновых кислот, действуя как катализатор обратного межфазного переноса. 

Нами установлено, что в реакции О-алкилирования водорастворимых двухатомных спир-


тов – этандиола и бутандиола-1,4 оксид пиридина также проявляет заметный каталитический 

эффект. Роль оксида пиридина заключается в переносе алкилирующего агента из органической 

фазы в водную путем образования устойчивого аллилоксипиридиний-катиона согласно 

схеме: 

+ Cl 

N + 

N + 

OAll 

Cl - 

ОФ 

+ 

N + 

O (CH 2 ) 4 OAll 

O - 

H H O 

- 

(CH H O (CH 2 ) 4 O - 

2 ) 4 O H 

H O 

H O 

- 

AllOH 

ПРФ 

ВФ 

Как показывают представленные в таблице данные для реакции алкилирования бутандиола-1,4, 

метод обратного МФК имеет ряд преимуществ перед классическим межфазным 

катализом: более высокий каталитический эффект и селективность моноалкилирования, а 

также отсутствие гидролиза алкилирующего агента. 

Параметры процесса 

Катализатор 

( C 4 H 9 ) 4 N + Br - Оксид пиридина 

Время реакции, часы 3 1 

Концентрация катализатора, моль/л 0,25 0,03 

Выход моноаллилового эфира 

40 60 

бутандиола-1,4, мол. % 

Выход диаллилового эфира 

бутандиола-1,4, мол. % 

10 5 

Выход аллилового спирта, мол. % 5 0 

Таким образом, предложен метод синтеза моноаллилового эфира бутандиола-1,4 в 

мягких условиях: Т=50 0 С, гетерогенная система водный раствор щелочи/дихлорметан, время 

реакции – 1 час, катализатор - оксид пиридина. 


1. Н.В. Морозова, Н.Н. Лебедева, Л.П. Паничева // Нефтехимия. 2008. Т. 48, № 6, с. 

431-436. 

2. Yen Liang Lu, Jing-Jer Jwo // Journal of Molecular Catalysis A. 2001. 170, p. 57-65.

258 


О РАСПРЕДЕЛЕНИИ СТОЙКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В 

АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ И ПОЧВАХ МОНГОЛИИ 

Мамонтова Е.А., Тарасова Е.Н., Мамонтов А.А., Кузьмин М.И. 

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН 

Россия, г. Иркутск, elenam@igc.irk.ru 

Ганчимэг Дармаа 

Институт Химии и химической технологии АНМ 

Монголия, Улан-Батор 

Концентрации исследованных стойких хлорорганических загрязнителей в почвах и атмосферном воздухе 

Монголии были ниже ПДК и ОДК ПХБ и ХОП, принятых в России. Распределение СОЗ в атмосферном воздухе 

в целом повторяет распределение в почвах на исследованных территориях. Полученные концентрации СОЗ в 

почвах Монголии сравнимы с уровнями в почвах из фоновых районов мира, а в атмосферном воздухе находятся 

в пределах обнаруженных в мире. Гомологический состав ПХБ в почве около электростанции III в Улан- 

Баторе соответствует гомологическому составу в технической смеси ПХБ (Соволу или Арохлору 1254), а в 

остальных пробах изменен вследствие перераспределения конгенеров ПХБ в окружающей среде. Соотношение 

- и -изомеров ГХЦГ в почвах Монголии говорит о возможном преимущественном использовании технической 

смеси ГХЦГ в районе города Улан-Батор и линдана в Тариалан сомоне Хубсугульского аймака. Отношение 

ДДТ/ДДЭ больше 1 как в почве, так и в воздухе указывает на недавнее поступление ДДТ в окружающую среду 

Монголии. 

Стойкие органические загрязнители (СОЗ) – это группа особо опасных соединений со 

схожими свойствами. Для них характерны [1]: устойчивость в окружающей среде; биоаккумуляция, 

накопление по пищевой цепи до уровней в десятки тысяч раз превышающих уровни, 

обнаруживаемые в окружающей среде; токсичность для человека и других живых организмов 

- они вызывают, в основном, отдаленные эффекты, включая рак, а также нарушения 

развития, репродуктивные и иммунологические расстройства, эндокринные и другие нарушения; 

трансграничный перенос с обнаружением СОЗ в удаленных от первичных источников 

образования или использования областях. 22-23 мая 2001 года Стокгольмская конвенция 

о стойких органических загрязнителях была принята на конференции сторон. К настоящему 

времени конвенцию подписали более 150 стран. 17 мая 2004 года конвенция вступила в силу. 

Монголия подписала Стокгольмскую конвенцию 17 мая 2002 г. Парламент Монголии 

ратифицировал Стокгольмскую конвенцию 30 апреля 2004 года (http://www.chm.pops.int). 

ГХБ, ПХБ и хлорорганические пестициды из списка СОЗ, включенных в Стокгольмскую 

конвенцию, никогда не производились в Монголии [2]. Пестициды закупались в других 

странах, в том числе в бывшем СССР. Алдрин, хлордан, диелдрин, гептахлор, ГХБ и ГХЦГ 

использовались с 1950-х годов для контроля за паразитами скота, обработки загонов и пастбищ 

от саранчи, тогда как ДДТ, эндрин, мирекс и токсафен никогда не использовались на 

территории Монголии [2]. Постановлением Правительства Монголии № 75 от 14 мая 1997 г. 

было запрещено использование алдрина, диелдрина, хлордана, ДДТ, эндрина, ГХБ, гептахлора 

и токсафена [2]. 

ПХБ использовались раньше и продолжают использоваться в настоящее время в промышленных 

трансформаторах. По данным инвентаризации 2004-2005 гг. установлено, что в 

настоящее время на территории Монголии имеется 4637 трансформаторов 35 типов [2]. Неадекватные 

условия использования, хранения и утилизации устаревших трансформаторов и 

пестицидов могут привести к загрязнению окружающей среды и увеличению риска здоровью 

населения от воздействия данных СОЗ. 

Цель настоящего сообщения – представить первые данные о содержании ПХБ и хлорорганических 

пестицидов в атмосферном воздухе и в почвах на территории г. Улан-Батора, 

его пригорода Яргайт-богино и в Тариалан сомоне Хубсугульского аймака.



Пробы атмосферного воздуха были отобраны с использованием пассивных воздушных 

пробоотборников (ПВП) с дисками-картриджами из полиуретановой пены (ПУП). Конструкция 

пробоотборников, использованных в данном исследовании, была такая же, как описана в 

работе [3]. ПВП были установлены в зоне влияния электростанции III в г. Улан-Батор, в Яргайт-богино 

в 18 км на северо-восток от Улан-Батора и в сельской местности к юго-западу от 

оз. Хубсугул (Тариалан сомон Хубсугульского аймака). В местах постановки ПВП летом 

2009 года также были отобраны пробы почв. Почвы отбирались методом конверта с использованием 

трубчатого металлического пробоотборника диаметром 5 см. Пробы почвы сушили 

при комнатной температуре до воздушно-сухого веса. На анализ бралась фракция менее 2 

мм. Пробы почв и ПУП-диски хранились в морозильнике при температуре -30 0 С до анализа в 

Институте геохимии СО РАН в Иркутске. Пробы почв и диски-картриджи анализировались 

по методу, описанному ранее в [4,5]. В пробах определяли 28 конгенеров ПХБ, p,p’-ДДТ, 

p,p’-ДДД, p,p’-ДДЭ, -ГХЦГ, -ГХЦГ. Анализ проводился с использованием газового хроматографа 

с ЭЗД (HP 5890 series II GC). При расчетах концентрации СОЗ в воздухе принималось, 

что скорость пробоотбора составляла 3,5 m 3 в день. 


Почва. Концентрации исследованных стойких хлорорганических загрязнителей в почвах 

Монголии составляли 3.97 - 13.2 нг/г сухого веса для суммы 28 конгенеров ПХБ, в том 

числе 1,43-5,94 пг/г для суммы 6 индикаторных ПХБ, 0.06 - 4.28 нг/г для суммы ДДТ и его 

метаболитов, 0,02 - 0,81 нг/г для суммы - и -изомеров ГХЦГ и 0,0045 - 0,031 нг/г для ГХБ). 

Данные концентрации ниже ПДК и ОДК ПХБ и ХОП принятых в России (0.06 мг/кг – ПХБ, 

0.1 мг/кг – ГХЦГ и ДДТи 0.03 мг/кг – ГХБ) [6,7]. 

Полученные концентрации ПХБ в почвах Монголии сравнимы с уровнями в почвах из 

фоновых районов мира (5.41 (0.026-96.9) нг/г) [8], сельскохозяйственных, фоновых районов 

и почвах пригородов населенных пунктов Байкальского региона (0.45-32 нг/г) [4] и ниже, 

чем в промышленных центрах, например в г. Усолье-Сибирское в Иркутской области, где 

концентрации ПХБ достигали 530 нг/г [4]. 

Концентрации ГХБ в почвах Монголии сравнимы и ниже, чем в почвах фоновых районов 

мира (0.68 (0.01-5.21) нг/г) [8] и почвах Байкальского региона (0.02-72 нг/г) [4]. Уровни 

ДДТ и ГХЦГ в почвах Монголии также сравнимы и ниже найденных в Байкальском регионе 

[4], в лесных почвах фоновых районов Австрии (нд-22 нг/г и 0.6-6.6 нг/г, соответственно) [9], 

в горных районах Европы (1.7-13 и 0.08-0.49 нг/г, соответственно) [10], значительно ниже, 

чем в почвах Китая (Гуанчджоу) (3,58-830 и 0,19-42 нг/г, соответственно) [11]. 

Наибольшие уровни накопления (концентрации, выраженные на площадь) ПХБ и хлорорганических 

пестицидов обнаружены в почве, отобранной в зоне влияния электростанции 

III в Улан-Баторе (таблица). 

Таблица - Уровни накопления и концентрации СОЗ в почвах и атмосферном воздухе Монголии 

г. Улан-Батор пригород Яргайтбогино 

Тариалан сомон Хубсугульского 

аймака 

почва воздух почва воздух почва воздух 

ng/sm 2 pg/m 3 ng/sm 2 pg/m 3 ng/sm 2 pg/m 3 

ГХБ 0.14 20 0.21 20 0.009 7,6 

сумма - и - 3.56 78* 0.25 21.5* 0.04 15,5* 

ГХЦГ 

сумма ДДТ 18.8 335 4.12 185 0.11 237 

сумма ПХБ 58 2640 21.6 1650 7.7 1730 

сумма индикаторных 

26 965 8.4 610 2.7 625 

ПХБ 

* - только -ГХЦГ

260 


В дачном поселке Яргайт-богино в пригороде Улан-Батора концентрации ПХБ, ДДТ и 

ГХЦГ уменьшаются в 2-14 раз. Содержание ГХБ несколько больше в поселке Яргайтбогино, 

чем в Улан-Баторе. Наименьшие уровни накопления обнаружены в почвах Тариалан 

сомона Хубсугульского аймака. 

Различается также соотношение индивидуальных соединений в суммах групп СОЗ. 

Так, гомологический состав ПХБ в почве около электростанции III в г.Улан-Баторе отличается 

от состава в почвах Яргайт-богино и юго-западных сельских районах Хубсугульского 

аймака. Гомологический состав ПХБ в почве около электростанции подобен составу в почве 

из г.Усолья-Сибирское и в технической смеси ПХБ (Соволу или Арохлору 1254), тогда как 

гомологический состав в остальных двух пробах изменен вследствие перераспределения 

конгенеров ПХБ в окружающей среде, которое происходит из-за разных физико-химических 

свойств индивидуальных конгенеров [12]. 

Следует отметить, что конгенерный состав ПХБ во всех пробах отличается от состава 

другой технической смеси, производившейся в бывшем СССР – ТХД (трихлордифенил). 

Таким образом, гомологический состав ПХБ в почве около электростанции говорит о 

близости к источнику, которыми в данном случае, возможно, являются трансформаторы, содержащие 

техническую смесь ПХБ типа Совол или Арохлор 1254. 

Соотношение - и -изомеров ГХЦГ также различается: в почве Улан-Батора величина 

-/ - ГХЦГ составляет 6.7; в Яргайт-богино – 2.5 и в Тариалан сомон Хубсугульского аймака 

– 1.05, что говорит о возможном преимущественном использовании технической смеси 

ГХЦГ в районе города Улан-Батор и линдана в сельских районах Хубсугула. В технической 

смеси ГХЦГ содержится 53-70 % -изомера и 11-18 % - изомера, тогда как в линдане более 

90 % -ГХЦГ [13]. 

Отношение ДДТ/ДДЭ больше 1 указывает на недавнее поступление этого пестицида в 

окружающую среду Монголии. Во всех исследованных пробах почв Монголии эта величина 

больше 1 и составляет 13 в Улан-Баторе и 1.36-1.85 – в Яргайт-богино и в районе Хубсугула. 

Атмосферный воздух. Данные о содержании исследованных стойких хлорорганических 

загрязнителей в атмосферном воздухе Монголии представлены в таблице. Распределение 

СОЗ в атмосферном воздухе в целом повторяет распределение в почвах на исследованных 

территориях. Полученные концентрации ниже ПДК и ОДК ПХБ и ХОП, принятых в России 

(1 мкг/м 3 – ПХБ, по 0.001 мг/м 3 – ГХЦГ и ДДТ и 0.013 мг/м 3 – ГХБ) [6,7]. 

Величины суммы ПХБ в трех пунктах Монголии в период январь-апрель – июль 2009 

года выше полученных для пос. Ханх, расположенного на севере оз. Хубсугул, в период майиюнь 

2008 года (96 пг 28 ПХБ/ м 3 ) [14], что может быть следствием разных периодов пробоотбора. 

В зимний период средние температуры января составляют – 24 0 С (абс. минимум - 

45,3 0 С) в районе оз. Хубсугул и около – 20-22 0 С (абсолютный минимум – 49 0 С) в Улан- 

Баторе [15]. Еще одной причиной высоких концентраций может быть большой срок постановки 

пассивных пробоотборников, хотя и в условиях низких температур, что вероятно вызвало 

нелинейное накопление исследуемых соединений в ПУП-диске и могло внести некоторую 

ошибку в полученные данные [16]. Необходимо продолжение исследований содержания 

и распределения ПХБ в атмосферном воздухе на территории Монголии для уточнения уровней 

загрязнения ПХБ в атмосферном воздухе. Однако, полученные концентрации ПХБ в 

Монголии находятся в пределах обнаруженных в результате GAPS study (Global Atmospheric 

Passive Sampling) (0.1 – 2830 пг 48 ПХБ/ м 3 ) в декабре 2004 – марте 2005 гг. [17], в населенных 

пунктах Иркутской области (280-2730 пг 28 ПХБ/ м 3 ) в июне-августе 2008 года [5]. 

Содержание ДДТ и его метаболитов в атмосферном воздухе исследованных территорий 

Монголии также выше, чем в пос. Ханх на севере оз. Хубсугул (18.4 пг/м 3 ) [14], находятся в 

пределах величин, найденных для Иркутской области (Россия) (65 – 1440 пг/м 3 ) [5]. Они 

сравнимы и ниже, чем в воздухе Индии (16-2952 пг/м 3 ), где этот пестицид используется и в 

настоящее время [18]. Уровни ДДЭ в воздухе Монголии выше, а ДДТ сравнимы с уровнями 

в воздухе Европейских стран (< 0.4-25 и 0.6-190 пг/м 3 ) [19]. Соотношение ДДТ/ДДЭ в воздухе 

Монголии в исследованных пробах также как и в почвах превышает 1, что говорит об от-


носительно недавнем поступлении ДДТ в окружающую среду: 1.43 в Тариалан сомоне Хубсугульского 

аймака, 1.15 – в пос. Яргайт-богино под Улан-Батором и 1.3 в зоне влияния 

электростанции в Улан-Баторе. Несмотря на то, что отсутствуют данные о применении данного 

пестицида на территории Монголии, возможно новое поступление ДДТ в результате 

трансграничного переноса, например, с территории Китая и Индии, где ДДТ продолжает использоваться 

и в настоящее время [11,18], а также возможно локальное поступление в результате 

применения частными лицами. 

Содержание -ГХЦГ в воздухе Тариалан сомона Хубсугульского аймака и в пригороде 

Яргайт-богино в 2.2 и 1.5 раза ниже, а в воздухе в Улан-Баторе в 2.3 раза выше, чем в пос. 

Ханх на севере Хубсугула (34 пг/м 3 ) [14]. Они также сравнимы или ниже уровней в воздухе, 

полученных в результате GAPS-study (0.1-1700 пг/м 3 ) [17]. Уровни ГХБ в воздухе Тариалан 

сомона Хубсугульского аймака в 1,9 раза ниже, а в Улан-Баторе и в пригороде несколько 

выше, чем в пос. Ханх на севере Хубсугула (14 пг/м 3 ) [14]. Содержание ГХБ в воздухе Монголии 

сравнимо или ниже, чем в Европейских странах (11-50 пг/м 3 ) [19], Китая (10.4-461 

пг/м 3 ), Сингапура (9.5-24.5 пг/м 3 ), Японии (14-95 пг/м 3 ), Южной Кореи (26-136 пг/м 3 ) [20]. 

Таким образом, концентрации исследованных стойких хлорорганических загрязнителей 

в почвах и воздухе ниже ПДК и ОДК ПХБ и ХОП, принятых в России. Полученные концентрации 

СОЗ в почвах Монголии сравнимы с уровнями в почвах из фоновых районов мира, 

а в атмосферном воздухе – находятся в пределах обнаруженных в мире. Распределение 

СОЗ в атмосферном воздухе в целом повторяет распределение в почвах на исследованных 

территориях. Гомологический состав ПХБ в почве около электростанции в Улан-Баторе соответствует 

гомологическому составу в технической смеси ПХБ (Совол или Арохлор 1254), а 

в остальных пробах изменен вследствие перераспределения конгенеров ПХБ в окружающей 

среде. Соотношение - и -изомеров ГХЦГ в почвах Монголии говорит о возможном преимущественном 

использовании технической смеси ГХЦГ в районе города Улан-Батор и линдана 

в Тариалан сомона Хубсугульского аймака. Отношение ДДТ/ДДЭ больше 1 как в почве, 

так и в воздухе указывает на недавнее поступление ДДТ в окружающую среду Монголии. 

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 10-05-93173-Монг_а и 

10-05-00663-а. 


1. Сунден А. Неотложные международные действия в отношении стойких органических 

загрязнителей //Материалы субрегионального совещания по выявлению и оценке выбросов 

стойких органических загрязнителей (СОЗ). - М.: Центр международных проектов, 

1998. - С. 210-232. 

2. Lkhasuren Jargalsaikhan, Battulga Purevdorj. National implementation plan for the Stockholm 

Convention. Mongolia. GEF/UNIDO, 2006. – 126 p. (http://www.chm.pops.int). 

3. Pozo K., Harner T., Sum Chi Lee, Wania F., M uir D.C.G., Jones K.C. Seasonally resolved 

concentrations of persistent organic pollutants in the global atmosphere from the first year of GAPS 

study //Environ. Sci. Technol. - 2009. – Vol. 43. – P. 796-803. 

4. Mamontov A.A., Mamontova E.A., Tarasova E.N., Kuzmin M.I., McLachlan M.S. Persistent 

organic pollutants in soil and snow from the Lake Baikal Region //Organohalogen compounds. 

– 2004. – Vol. 66. – P. 1327-1332. 

5. Mamontova E.A., Kuzmin M.I., Tarasova E.N., Khomutova M.Yu. Distribution of PCBs 

and OCPs in air in the Irkutsk region, Russia //Organohalogen Compounds. – 2009. – Vol. 71. – P. 

2869-2873. 

6. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Под ред. Исаева 

Л.К. – СПБ, Эколого-аналитический центр «Союз», 1998. – 896 с. 

7. Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды 

(перечень). – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003.—79 с. (ГН 

1.2.1323—03.)

262 


8. Meijer S.N., Ockenden W.A., Sweetman A., Breivik K., Grimalt J.O., Jones K.C. Global 

distribution and budget of PCBs and HCBs in background surface soils: implication for sources and 

environmental processes //Environ. Sci. Technol. - 2003. - Vol. 37. - P. 667-672. 

9. Weiss P., Lorbeer G., Scharf S. Regional aspects and statistical characterization of the load 

with semivolatile organic compounds at remote Austrian forest sites //Chemosphere. – 2000. – Vol. 

40. – P. 1159-1171. 

10. Grimalt J.O., van Drooge B.L., Ribes A., Vilanova R.M., Fernandez P., Appleby P. Persistent 

organochlorine compounds in soils and sediments of European high altitude mountain lakes 

//Chemosphere. – 2004. – Vol. 54. – P. 1549-1561. 

11. Chen L., Ran Y., Xing B., Mai B., He J., Wei X., Fu J. and Sheng G. Contents and 

sources of polycyclic aromatic hydrocarbons and organochlorine pesticides in vegetable soils of 

Guangzhou, China //Chemosphere. – 2005. - Vol. 60. – P. 879-890. 

12. Wania F., Mackay D. Tracking the distribution of persistent organic pollutants //Environ. 

Sci. Technol. – 1996. – Vol. 30. – C. 390A-396A. 

13. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. – М.: Химия, 1987. – 

712 с. 

14. Mamontova E.A., Kuzmin M.I., Tarasova E.N., Goreglyad A.V., Tkachenko L., Khomutova 

M.Iu. PCBs and OCPs in some media from Lake Hovsgol and surrounding area, Mongolia 

//Organohalogen Compounds. – 2009a. – Vol. 71. – P. 2969-2973. 

15. Национальный Атлас Монгольской Народной Республики, 1990. Улан-Батор, 

Москва. – 144 с. 

16. Shoeib M., Harner T. Characterization and Comparison of Three Passive Air Samplers for 

Persistent Organic Pollutants //Environ. Sci. Technol. – 2002. – Vol. 36. – P. 4142-4151. 

17. Pozo K., Harner T., Wania F., Muir D.C.G., Jones K., Barrie L.A. Toward a global network 

for persistent organic pollutants in air: results from the GAPS study //Environ. Sci. Technol. - 

2006. - 40. - 4867-4873. 

18. Zhang G., Chakraborty P., Li J., Sampathkumar P., Balasubramanian T., Kathiresan K., 

Takahashi S., Subramanian A., Tanabe S., Jones K.J. Passive atmospheric sampling of organochlorine 

pesticides, polychlorinated biphenyls, and polybrominated dyphenyl ethers in urban, rural, and 

wetland sited along the coastal length of India //Environ. Sci. Technol. - 2008. – Vol. 42. – P. 8218- 

8223. 

19. Jaward F.M., Farrar N.j., Harner T., Sweetman A.J., Jones K.C. Passive air sampling of 

PCBs, PBDEs, and organochlorine pesticides across Europe //Environ. Sci. Technol. – 2004. – 38. – 

34-41. 

20. Jaward F.M., Zhang G., Jae Jak Nam, Sweetman A.j., Obbard J.P., Kobara Y., Jones K.C. 

Passive air sampling of polychlorinated biphenyls, organochlorine compounds, and polybrominated 

diphenyl ethers across Asia //Environ. Sci. Technol. - 2005. - 39. - 8638-8645.


ЧИСЛА ГИДРАТАЦИИ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ И СТАБИЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ 

ВОДЫ 

Мураева О.А., Панайотова Т.Д. 

Харьковская национальная академия городского хозяйства 

Украина, г. Харьков, ХНАГХ, ул. Революции, 12 

Ранее авторами [1,2] был предложен вискозиметрический метод определения чисел 

гидратации (сольватации для неводных растворителей) электролитов. 

В данной работе предпринята попытка использования предложенного метода для определения 

чисел гидратации органических веществ (гидрофильных неэлектролитов) и установления 

общих закономерностей, описывающих их влияние на структуру воды. 

На основании литературных данных о динамической вязкости водных растворов неэлектролитов 

были рассчитаны числа гидратации для 16 неэлектролитов, отличающихся 

друг от друга структурой, химической природой гидрофильных групп и характером взаимодействия 

с водой. Это одноатомные (метанол, этанол, пропанол) и многоатомные (глицерин) 

спирты; монокарбоновые кислоты (уксусная, пропионовая, масляная); амиды карбоновых 

кислот (формамид, ацетамид, пропионамид, бутирамид), а также ацетон, диметилсульфоксид, 

бутиламин, мочевина, сахароза). Числа гидратации были рассчитаны при одинаковой 

концентрации неэлектролитов N = 0,04 (где N – мольная доля неэлектролита). Для спиртов 

числа гидратации оказались следующими: метанол 5,2; этанол 8; пропанол 9,7; глицерин 9,4. 

Для карбоновых кислот – уксусная 4,8; пропионовая 7,3; масляная 9,3. Для амидов карбоновых 

кислот – формамид 1,1; ацетамид 4,7; пропионамид 7,2; бутирамид 9,2. Числа гидратации 

мочевины, ацетона, диметилсульфоксида, бутиламина и сахарозы соответственно равны 

1,2; 6,0; 6,4; 6,0; 24. Полученные числа гидратации достаточно хорошо согласуются в разумных 

пределах с данными других авторов. 

Были исследованы концентрационные и температурные зависимости всех изученных 

неэлектролитов в области составов, мольное содержание неэлектролитов в которых не превышает 

0,3. Эта область интересна тем, что при концентрации неэлектролита N < 0,3, согласно 

данным по рассеянию рентгеновских лучей, еще сохраняются значительные участки 

трехмерной сетки водородных связей. Кроме того, именно в этом концентрационном интервале 

на изотермах многих свойств водно – органических систем обнаружены изломы. В работе 

было установлено, что наиболее сильное влияние на структуру воды оказывают, как и в 

случае электролитов, первые (самые малые) добавки неэлектролитов ( N < 0,1). С ростом 

концентрации темп изменения функции ( N ) снижается. Для всех изученных веществ 

наблюдается только положительная гидратация. При условии N const , в пределах одного 

класса органических веществ, наиболее гидратировано вещество, имеющее больший размер. 

Для различных классов органических веществ, отличающихся друг от друга природой 

полярных групп ( OH , COOH , CONH 2 ), входящих в их состав, между величинами и 

числом метильных групп n в органических веществах была обнаружена практически линейная 

зависимость, а при условиях N const и n const значения величин практически 

совпадают. Уменьшение величины / n с ростом n представляется очевидным. При 

экстраполяции функции (n) 

к n 0 получили фактически величину гидрофильных 

групп OH , COOH , CONH 2 , равную 3. 

Полученные результаты свидетельствуют о преобладании для достаточно крупных органических 

веществ с небольшим числом полярных групп гидрофобного механизма гидратации, 

и согласуется с представлениями, развитыми О.Я. Самойловым [3]. Согласно [3] с ростом 

температуры гидрофобная гидратация должна ослабевать, что действительно имеет ме-

264 


сто для изученных неэлектролитов. Проведенные нами исследования и полученные результаты 

хорошо укладываются в теорию стабилизации структуры воды малыми добавками неэлектролитов. 

Термодинамические и спектроскопические исследования позволили установить 

закономерность: стабилизирующая способность неэлектролитов определяется главным 

образом объемом его неполярных групп [4]. Из наших исследований также следует, что величина 

коррелирует с объемом неполярных групп неэлектролитов и, вероятно, также может 

служить количественной мерой стабилизации структуры воды. 


1. Кошкин В.М., Евтушенко В.Д., Мураева О.А.// Теорет. и эксперим. химия. 1985. Т. 

21. № 5. С.627–631. 

2. Мураева О.А. Вискозиметрический метод исследования сольватации и строения 

водных и неводных растворов электролитов: Автореф. канд. дис. Харьков. 1988. 16 с. 

3. Самойлов О.Я. К основам кинетической теории гидрофобной гидратации в разбавленных 

водных растворах.// Ж. физ. химии. –1978. Т.52, № 8. – С. 1857–1861. 

4. Наберухин Ю.И. Континуальная концепция строения воды и водных растворов неэлектролитов: 

Автореф. на соиск. ученой степени доктора хим. наук.– М.– 1984. 

ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕАГЕНТЫ КОМПЛЕКСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ 

ПОДГОТОВКИ НЕФТЕЙ К ТРУБОПРОВОДНОМУ ТРАНСПОРТУ 

Сабдалиева М.К., Шайхутдинов Е.М., Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П. 

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева 

Высшее учебное заведение «УНАТ» 


Эффективность и надежность работы магистрального трубопроводного транспорта, 

стоимость товарной нефти, качество полученных из нее продуктов зависит от качества подготовки 

нефти на промысле. На конечных стадиях разработки нефтяных месторождений 

содержание воды в нефти может достигать 90%, что приводит к образованию и стабилизации 

водонефтяных эмульсий. Присутствие агрессивных водных растворов, минеральных солей 

приводит к быстрому износу как нефтеперекачивающего, так и нефтеперерабатывающего 

оборудования, нарушает технологические режимы переработки, приводит к удорожанию 

транспорта в связи с возрастающими объемами транспортируемой жидкости и увеличением 

ее вязкости. Наличие в нефти даже 0,1% воды приводит к интенсивному вспениванию в ректификационных 

колоннах. Соли содержащиеся, в ней отравляют катализаторы процессов 

вторичной переработки нефти. Отделение воды и солей ,особенно из высоковязких и 

высокосмолистых нефтей представляет чрезвычайно трудную задачу. При обезвоживание 

нефти методом термохимического разрушения эмульсии удаляется основная масса солей, 

растворенных в эмульсионной воде. При высокой минерализации пластовых вод для 

полного удаления солей из нефти однократного обезвоживания бывает недостаточно и 

нефть подвергают, как правило, дополнительному обессоливанию осуществляя промывку 

оставшихся в ней солей горячей пресной водой. 

Процесс разработки большинства месторождений характеризуется ростом обводненности 

добываемой нефти и увеличением сырья, подвергающегося обезвоживанию и обессоливанию. 

Пластовая вода (от 1 до 80-90% по массе), диспергируясь в нефти, образует с ней


эмульсии типа "вода в нефти" (дисперсионная фаза-нефть, дисперсная среда - вода). Их формированию 

и стабилизации способствуют присутствующие в нефти природные эмульгаторы 

(асфальтены, нафтеновые кислоты, смолы) и диспергированные механические примеси (частицы 

глины, песка, известняка, металлов). Пластовая вода, как правило, в значительной 

степени минерализована хлоридами натрия, магния и кальция (до 2500 мг/л солей даже при 

наличии в нефти всего 1% воды), а также сульфатами и гидрокарбонатами. 

В этой связи проблема подготовки высокопарафинистых, высоковязких, тяжелых 

нефтей не потеряла своей актуальности до настоящего времени. В Казахстана особое внимание 

уделяется в разработке новых эффективных химических реагентов комплексного действия, 

технологии их применения для подготовки высокопарафинистых, высоковязких 

нефтей к транспорту и переработке о чем свидетельствует, значительное количество публикации 

в данном направлении [1-6]. Проблема подготовки нефти на промыслах и НПЗ тесно 

связана со многими вопросами разработки и эксплуатации нефтяных скважин, транспортировки 

и последующих процессов переработки нефти. Одной из актуальнейших сторон этой 

проблемы является обессоливание нефти, необходимое для снижения содержания хлористых 

солей в сырье перед ее переработкой [7-8]. Обессоливание производится пресной водой, которая 

смешивается с нефтью и осредняет соленость всех капель в ней. 

В процессе обессоливания нефти происходит также удаление воды, механических примесей, 

оксидов и сульфидов железа, соединений мышьяка и ванадия. Наличие в нефти указанных 

веществ и механических примесей снижает производительность заводских установок, 

оказывает вредное влияние на работу оборудования нефтеперерабатывающих заводов 

(НПЗ): 1) при большом содержании воды повышается давление в аппаратуре установок перегонки 

нефти, снижается их производительность, возрастает расход энергии; 2) отложение 

солей в трубах печей и теплообменников требует их частой очистки, уменьшает коэффициент 

теплопередачи, вызывает сильную коррозию (хлориды Са и Mg гидролизуются с образованием 

НСl); кроме того, соли и механические примеси, накапливаясь в остаточных нефтепродуктах 

— мазуте и гудроне, ухудшают их качество, при этом уменьшается продолжительность 

межремонтных пробегов. 

Любое разрушение водонефтяных эмульсий базируется на ослаблении защитных слоев, 

увеличении размеров капель дисперсной фазы и последующего отстоя при помощи деэмульгаторов, 

которые создаются от простых ионогенных водорастворимых поверхностноактивных 

веществ(ПАВ) (сульфированные продукты) до сложных высокомолекулярных 

оксиалкилированных соединений, являющихся поверхностно-активными веществами, 

проявляющими ограниченную растворимость в фазах водонефтяной эмульсии и высокую 

активность при разрушении эмульсий, что особенно актуально при низких температурах [9]. 

В основе технологических процессов обезвоживания и обессоливания лежит разрушение 

нефтяных эмульсий, которые образовались в результате интенсивного перемешивания 

нефти с буровой водой. Обезвоживание является наряду с дегазацией первым этапом подготовки 

нефти к транспортировке и переработке. 

Для разрушения стойких водонефтяных эмульсий известными методами воздействия 

(гравитационное отстаивание, термообработка, теплохимическая обработка, электрообработка, 

бесконтактная микроволновая деэмульсация) и достижения эффективности разделения 

нефтяных эмульсий применяют методы комбинированного деэмульгирования - гравитационного 

отстаивания в сочетании с термическим, химическим и электрическими методами 

обработки. Такое комбинирование обеспечивает наиболее быстрое и эффективное расслоение 

эмульсии. В процессе обезвоживания и обессоливания широко применяются различные 

химические реагенты - деэмульгаторы. Процесс использования реагентов – деэмульгаторов 

состоит в том, что реагент вводится в эмульсию, подвергаемую разрушению, и перемешивается 

с ней, после чего создаются условия для выделения воды из нефти путем отстаивания. 

На практике применяют в основном сочетание термохимического и электрического способов 

разрушения эмульсий [18,27]. Механизм разрушения нефтяных эмульсий включает три элементарных 

стадии: столкновение глобул воды, слияние их в более крупные капли, выпадение

266 


капель или выделение в виде сплошной водной фазы. От правильности выбора химического 

реагента-деэмульгатора зависит качество подготовки нефти. С применением эффективных 

деэмульгаторов удаляется основная масса воды до остаточного содержания 0,5%, и солей 

не более 100 мг/л, что имеет немаловажное значение для нефтей, поступающих на переработку, 

так как способствует уменьшению зольности остаточных нефтяных топлив и сырья 

для получения малозольного кокса. 

Первичную подготовку нефти осуществляют на нефтепромыслах обычно термохимическим 

обезвоживанием в присутствие деэмульгатора при 50-80°С и атмосферном давлении 

или при 120-160 °С и давлении до 1,5 МПа. После такой обработки нефть содержит, как правило, 

до 1800 мг/л хлоридов, до 0,5-1,0 и 0,05% по массе соответственно воды и механических 

примесей. 

В соответствии с требованиями нефтеперерабатывающих заводов нефть, направляемая 

на первичную перегонку, должна содержать не более 3 мг/л солей, 0,2 и 0,005% по массе воды 

и механических примесей (в связи с тенденцией углубления переработки нефти эти показатели 

могут быть ужесточены). Дополнительную очистку нефти на НПЗ, поступающей с 

нефтепромыслов, проводят электротермохимическим методом, сочетающим термохимическое 

отстаивание с электрической обработкой водонефтяной эмульсии. Разрушение эмульсии 

основано на том, что при попадании в переменное электрическое поле капли воды поляризуются 

и взаимодействуют между собой как крупные диполи. При достаточно близком 

расстоянии между каплями силы взаимодействия настолько велики, что происходит сближение 

капель и их коалесценция. Кроме того, вероятность столкновения и слияния капель значительно 

возрастает из-за броуновского движения и синхронной вибрации их с электрическим 

полем [10]. 

Одним из важнейших параметров процесса обессоливания является температура. Применяемый 

на ЭЛОУ подогрев нефти позволяет уменьшить ее вязкость, что существенно повышает 

подвижность капелек воды в нефтяной среде и ускоряет их смещение и седиментацию. 

Кроме того, с подогревом нефти увеличивается растворимость в ней гидрофобных пленок, 

обволакивающих капельки воды вследствие этого уменьшается их механическая прочность. 

С повышением температуры обессоливания сильно увеличивается электропроводность 

нефти и соответственно, повышается расход электроэнергии, значительно усложняются 

условия работы проходных и подвесных изоляторов. Поэтому подогрев разных нефтей на 

ЭЛОУ проводят в широком интервале температур 60-150 о С, выбирая для каждой нефти в зависимости 

от ее свойств оптимальное значение обеспечивающее минимальные затраты на ее 

обессоливание [10]. 

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что в связи с большим 

практическим значением химических реагентов применяемых в качестве деэмульгаторов, 

депрессорных присадок, ингибиторов АСПО в России и странах дальнего зарубежья весьма 

интенсивно ведутся работы в направлении их создания и применения. 

Технический результат, обеспечиваемый изобретениями [11-27] выражается в расширении 

технологических возможностей способов, в более полном удалении воды и солей 

из нефти, повышении полноты разделения компонентов водонефтяных эмульсий, образованных 

различными типами нефтей, экономии воды, снижении энергозатрат, сокращении расхода 

реагентов, расширении ассортимента химических реагентов и повышении деэмульгирующей 

активности составов, при одновременном обеспечении защиты от коррозии технологического 

оборудования, трубопроводов и от отложений асфальтено-парафиновых смол. 

В Казахстане исследованиями в области подготовки нефти к транспорту и переработке, 

улучшения реологических параметров парафинистых нефтей занимаются в Институте нефти 

и газа, г. Атырау. Исследования по испытанию новых депрессорных присадок, ингибиторов 

АСПО, коррозии успешно осуществляются в Научно-техническом центре АО «КазТрансОйл», 

Центре физико-химических методов исследования и анализа КазНУ им. Аль- 

Фараби. На Атырауском НПЗ освоено промышленное производство химического реагента 

под торговой маркой деэмульгатор «Атырау», в Казахстане запатентовано устройство для


коалесценции эмульсий в электрическом поле. На нефтях месторождения Кумколь проведены 

опытно-промышленные испытания деэмульгирующей активности реагентов фирм 

«Хехст», «Буна», «Эксон», «Дау Кемикл». 

Активное развитие на нефтепромысловом рынке Казахстана ведет компания «Миррико» 

(Республика Татарстан). Компания поставляет депрессорные присадки и ингибиторы АСПО 

Dewaхol , деэмульгаторы водонефтяных эмульсий Decleave , ингибиторы солеотложений 

Descum-2, ингибиторы коррозии Scimol и др. Компания проводит работы по использованию 

своих продуктов на месторождениях Казахстана в нефтедобывающих проектах АО 

«КаzTransOil», Лукойл Оверсиз Сервис, АО «КазМунайгаз», СNPC, Caspian Inspection Company 

[26]. 

До последнего времени на НПЗ России и других стран СНГ в основном использовали 

водорастворимые деэмульгаторы (ОЖК, Дипроксамин-157, Дисольван 411, Прогалит НМ 

20/40 и др.). Более перспективным является применение нефтерастворимых деэмульгаторов, 

которые, как показывает отечественный и зарубежный опыт, отличаются от водорастворимых 

более высокой эффективностью, обеспечивают более низкое остаточное удержание 

нефтепродуктов в сбрасываемой с установок подготовки нефти дренажной воде и не загрязняют 

ее, так как в водную фазу практически не переходят. 

Авторами работы [8] для удаления воды и солей использованы смеси оксиэтилированных 

алкилфенолов (ОЭАФ) и этиленгликоля(Э) при 60оС и расходе реагента 60г/тонну. 

Результаты исследований показали, что коэффициент активности деэмульгатора по обезвоживанию 

больше, чем по обессоливанию, в 6,9- 7,2 раза для однокомпонентного состава реагента 

и это соотношение уменьшается до 1,8-2,5 для двухкомпонентной смеси, проходя 

через максимум активности при 15%-ном содержании этиленгликоля. Значительное улучшение 

обессоливания авторы связывают с тем, что этиленгликоль обеспечивает флокуляцию 

мельчайших капель воды и солей и их удаление пресной промывочной водой. При большем 

содержании этиленгликоля коэффициент активности обезвоживания и обессоливания 

нефти начинает уменьшаться, вследствие образования промежуточного слоя между свободной 

водой и обезвоженной нефтью, из-за недостаточной смачивающей способности деэмульгатора. 

По мнению авторов это особенно важно учитывать при образовании эмульсий, 

имеющих парафиновый тип стабилизатора и содержащих в защитных слоях на поверхности 

капель эмульгированной воды механические примеси. Значительный вклад в создание промежуточного 

слоя вносят также асфальтены. Асфальтены проявляют как кислотные, так и 

основные свойства [29]. Показано, что смеси на основе ОЭАФ и метилового спирта, модифицированные 

карбамидом и карбонатом калия при рН =7,5-8,0 характеризуются высокой 

деэмульгирующей способностью и отсутствием образования промежуточного слоя на поверхности 

раздела фаз. Метиловый спирт может быть заменен на этиленгликоль, как реагент, 

проявляющий хороший синергетический эффект и обладающий признаками эквивалентными 

метанолу [7]. Экстремальное изменение свойств системы при оптимальной концентрации 

добавки свидетельствует о протекании процессов, где их проводниками являются 

сложные структурные единицы (ССЕ).Установлено, что составы, содержащие 30-35% 

ОАЭФ,15% этиленгликоля, 5-10% карбоната калия, 10-15% карбида и до 100% воды, обладают 

комплексом свойств для наилучшего обезвоживания и обессоливания мангистауских 

нефтей [27,30,31].Изменяя компонентный состав композиции можно получить реагент, 

обеспечивающий наиболее эффективное протекание процесса отделения дисперсной фазы от 

дисперсионной среды [29-35]. 

В работе [36] представлены лабораторные испытания отечественных деэмульгаторов 

марки СНПХ, разработанные в ОАО «НИИнефтепромхим» (г.Казань) и предназначенные 

для обезвоживания и обессоливания тяжелых высоковязких нефтей с обводненностью 30% 

и более. Результаты показали, что оптимальный удельный расход деэмульгатора СНПХ- 

4315Д в зимний период снижен с 100 до 90 г/т безводной нефти, и это позволяет сделать 

вывод, что деэмульгатор является наиболее эффективным к осуществлению 

предварительной подготовки нефти.

268 


Авторами [37] представлен деэмульгатор серии «Алкиокс». Опытно-промышленные 

испытания подтвердили эффективность деэмульгатора «Алкиокс-516» в процессах 

предварительного сброса воды и обезвоживания нефти на установках ДНС-19 и КСП-3 ОАО 

«Самотлорнефтегаз» (СНГДУ-1) ОАОО «ТНК-ВР». Испытания показали, что промышленная 

дозировка деэмульгатора «Алкиокс-516» ДНС-19 составляет 45-50 г/т (деэмульгатора 

«Дипроксамин 157-65М»- 65г/т), для КСП-3 – 26-30 г/т подготовленной нефти 

(деэмульгатора «Пента-491М» - 35 г/т), что на 20% ниже удельных расходов на подготовку 

по сравнению с базовыми деэмульгаторами. 

Рядом авторов [38] показано, что из большого количества синтезированных образцов 

ПАВ наиболее эффективными являются деэмульгаторы, получены методом 

оксиэтилирования в присутствии щелочного катализатора конденсированной 

алкилфенольной смолы с определенной степенью конденсации («Геркулес-1603»). Опыт 

применения нефтерастворимого деэмульгатора «Геркулес-1603» в 2004-2008 гг. при 

подготовке к переработке западно-сибирских нефтей в ООО «КИНЕФ», показал его высокую 

эффективность, обеспечивающую стабильность качества подготовленной нефти. 

Авторами [39] как прием повышения эффективности деэмульсации водонефтяных 

эмульсий Арысь и Акшабулак на терминале «Ай-дан-Мунай» предлагают метод 

рационального смешение сырых нефтей, которые относятся к классу малосернистых,типу 

легких нефтей, содержащих карбены и карбоиды. 

В качестве компонентов композиционного деэмульгатора были выбраны ПАВ - 

блоксополимеры на основе оксидов алкиленов с разветвленной и линейной структурой. 

Деэмульсация проводилась методом термохимического отстоя. Исследование показало, что 

полного разрушения водонефтяной эмульсии не обеспечивает ни один из деэмульгирующих 

составов, а наибольшей эффективностью – коэффициент деэмульсации 92 об.% - обладает 

двухкомпонентный состав: 55 мас.% разветвленного блоксополимера и 45 мас.% линейного 

блоксополимера. Для нефтей месторождения Акшабулак выявлен максимальный 

коэффициент деэмульсации – 64 об.% - достигается при применении двухкомпонетного 

состава: 40 мас.% разветвленного и 60 мас.% линейного блоксополимеров. 

Исследователями показано, что смесь водонефтяных эмульсий двух месторождений в 

соотношении 1:1 (об.) при тех же параметрах деэмульсации и тех же деэмульгирующих 

компонетах разрушается эффективнее, чем отдельные эмульсии. Прием смешения сырых 

нефтей различного состава позволил эффективно уменьшить вязкость эмульсии, 

гидродинамическое сопротивление прослойки нефти, а также существенно изменить 

прочность межфазных слоев на поверхности глобул воды. 

В работе [40] для разрушения стойких водонефтяных эмульсий, образованных 

тяжелыми смолистыми нефтями разработан деэмульгатор конденсацией алкилфенола и 

(или) диалкилфенола, где алкил С 4 -С 30 с формальдигидом в присутствии кислого 

катализатора при нагревании в мольном соотношении алкилированный фенол : 

формальдегид = 1: (0,8-1,2) с последующим оксиэтилированием продукта конденсации до 

содержания оксиэтильных групп в полученном продукте 30-70 мас.%. Формальдегид 

используют в виде его раствора в метаноле, в виде формалина или параформа. 

Синтезированный реагент является эффективным деэмульгатором, который обладает 

ингибирующим эффектом от асфальто-смоло-парафиновых отложений. 

В патентах [41,42] представлены реагенты комплексного действия имеющие следующее 

строение: 

C(CH 2 O-(C 3 H 6 O) m (C 2 H 4 O) n H) 4 , 4n=32-124, 4m=24-96, 

C(CH 2 O-(C 3 H 6 O)(C 2 H 4 O) n -(C 3 H 6 O) m H) 4 , где 4n=32-124, 4m=20-92, 

и [H(OC 3 H 6 ) m (OC 2 H 4 ) n (OC 3 H 6 )] 2 NCH 2 CH 2 N[(C 3 H 6 O)(OC 2 H 4 ) n (OC 3 H 6 )H] 2 , 

где 4n= 26-234, 4m= 29-203, имеет мол.м. 6000-15000 у.е. 

Деэмульгаторы представляют собой блоксополимеры пропилен-этиленоксида на основе 

пентаэритрита, блоксополимеры окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина 

Реагенты обладают эффектом разрушения водонефтяной эмульсии, ингибированием


асфальто-смоло-парафиновых отложений и снижающим содержание солей, т.е. защитным 

эффектом от коррозии в подготавливаемой нефти. 

Следует заметить, что в формирование структуры адсорбционно-сольватного стабилизирующего 

слоя водонефтяных эмульсий участвуют как природные эмульгаторы, присутствующие 

в нефти, так и высокоплавкие парафины. Не обладая поверхностной активностью, 

кристаллики парафинов адсорбируются со стороны нефтяной фазы (образуя на стенках 

нефтепромыслового оборудования асфальто-смоло-парафиновые отложения) и упрочняют 

стабилизирующий слой [39]. 

Процесс удаления АСПО с поверхности породы и нефтепромыслового оборудования 

можно условно разделить на следующие последовательные стадии: 1) смачивание поверхности 

отложения и породы и их гидрофобизация; 2) снижение межфазного (поверхностного) 

натяжения; 3) проникновение раствора внутрь отложений; 4) разрушение и диспергирование 

частиц отложений в объем раствора; 5) частичное растворение компонентов АСПО. 

С экономической точки зрения наибольший эффект удаления АСПО достигается углеводородными 

составами с композиционными присадками на основе прямогонных нефтяных 

фракций (ПНФ). Однако разработка таких реагентов ведется в основном эмпирически, путем 

апробации на узком круге объектов без учета физико-химических явлений (взаимодействий), 

протекающих в системе композиционный реагент — отложения — добываемая нефть [39]. 

Удалители АСПО наряду с хорошей растворимостью должны обладать детергентнодиспергирующим 

действием, то есть способностью разрушать на более мелкие фрагменты, и 

препятствовать их повторному агрегатированию (сольватирующим действием) [43]. В 

работе [44] разработаны требования к удалителям АСПО и разработан их компонентный состав. 

Сотрудниками ЗАО «Среднетонажная химия» [45] разработаны реагенты 

многофункционального действия марки «СТХ-ДП» для высоковязких тяжелых нефтей, 

содержащие большое количество асфальто-смолистых веществ. Реагент «СТХ-ДП» 

представляет собой композицию на основе ПАВ неионогенного типа с модифицированной 

добавкой, состав который близок по составу к сольватобразующим компонентам 

высоковязких нефтей. В ходе работы были испытаны 4 реагента «СТХ-ДП», отличающиеся 

составом активной части и содержанием сольватирующего вешества. Преимуществом новых 

реагентов серии «СТХ-ДП» является их жидкая товарная форма и низкая температура 

застывания (ниже -30 0 С). 

Реагенты серии «СТХ-ДП» испытывались на нефтяных эмульсиях различных 

месторождений ОАО «Татнефтепром-Зюзеевнефть»(18% об.), ООО «Лукойл- 

Нижневолжскнефть» (28% об.), ТПП «Лукойл-Усинскнефтегаз»(34% об.), ОАО 

«Томскнефть» ВНК ЦППН-2(61% об.), которые отличались высоким содержанием асфальтосмолистых 

веществ, средней и высокой обводненностью (18% и 61%). Было установленно, 

что данные реагенты обладают хорошей деэмульгирующей способностью, а также способны 

снижать вязкость нефтяных эмульсий. Снижение вязкости происходит за счет снижения 

дисперсности эмульсии и усреднения размера глобул воды, которое влечет за собой 

отделение воды от нефти. 

Реагенты серии «СТХ-ДП» проявили высокую, ингибирующую АСПО из тяжелой 

высоковязкой нефти, а также депрессорную активность. 

В работе [45] был изучен механизм удаления нефтяных отложений с применением 

композиционных составов содержащих неионогенный ПАВ и отходы вторичной 

переработки нефти-ВПН: полиалкилбензольной смолы(ПАБС) и смолы пиролизной 

тяжелой(СТП). 

Установлено, что эффективность действия НПАВ при концентрациях выше критической 

концентрации мицеллообразования(ККМ) связана с так называемым эффектом Ребиндера, 

когда в микропорах, соизмеримых с размером НПАВ, создается критическое избыточное 

давление, способное к разрушению (расклиниванию) микротрещин, то есть за счет 

«расклинивающего эффекта».Поскольку НПАВ не могут создавать прочного адсорбционно-

270 


го слоя на поверхности вследствие присутствия разнополярных компонентов АСПО требуется 

высокомолекулярный компонент, способный создать ровный прочный адсорбционной 

слой на поверхности АСПО, обладающий меньшей поверхностной активностью. Компонент 

должен выполнять роль подложки, сглаживающей разность поверхностных потенциалов, 

способствующий адсорбции на нем молекул НПАВ, образующий прочный слой, препятствующий 

повторному агрегатированию. В связи с изложенным, высокоароматизированные 

концентраты, по мнению авторов, усиливают сольватирующую и растворяющую способность 

ПНФ, из-за наличия высокомолекулярных полициклических ароматических углеводородов 

и полярных компонентов. 

Высокая эффективность от действия композиционных составов, достигается за счет 

снижения поверхностного (межфазного) натяжения и увеличении смачивающей способности 

и образования новой ассоциативной структуры мицеллярного раствора. 

Рядом авторов [46] разработан эффективный ингибитор коррозии на основе аминосодержащих 

ПАВ, различающихся растворимостью в углеводородной среде и пластовой воде. 

В качестве компонентов композиционного ингибитора коррозии были взяты следующие 

соединения: Нефтехимеко-1 (НХ-1), представляющее собой производное полиаминов, 

и Нефтехимеко-2(НХ-2) — полифункциональное соединение, включающее амино-, 

сульфо- и фосфорсодержащие группы. Образцы различались величиной гидрофильнолипофильного 

баланса(ГЛБ), у НХ-1 ГЛБ равен 9,2, а у НХ-2 - 6,2, вследствие чего НХ-1 обладает 

гидрофильными свойствами и является эмульгатором первого рода (масло-вода), а 

НХ-2 более склонен проявлять липофильные свойства и является эмульгатором второго рода 

(вода-масло). 

Испытания защитных свойств проводили на модельной системе: осветительный керосин 

и электролит (100 мл 3%-го раствора хлористого натрия и 25 мг уксусной кислоты). 

Скорость коррозии определяли гравиметрическим методом на стальной пластине при температуре 

80°С по стандартной методике [47]. Концентрацию ингибитора изменяли от 25 до 100 

г/т нефтепродукта (0,01-0,0025% мас.). 

Деэмульгирующую способность оценивали по скорости расслоения 50%-ной эмульсии 

керосин-электролит во времени [47]. Водовытесняющую способность, скорость быстродействия 

и эффект последействия определяли на стандартном диске из стали по известной методике 

[48]. 

Авторами [46] найден оптимальный состав, при котором композиция проявляет высокие 

защитные, деэмульгирующие и водовытесняющие свойства, и показана целесообразность 

применения аминосодержащих ПАВ для производства эффективных ингибиторов коррозии, 

обладающих многофункциональными свойствами. 

В качестве ингибиторов коррозии применяют поверхностно-активные вещества сложной 

структуры, амины и гетероциклические азотсодержащие соединения, наибольшей эффективностью 

обычно обладают ингибиторы катионного типа [49], которые резко снижают 

коррозию оборудования и значительно увеличивают срок эксплуатации [50]. 

Применение ингибиторов коррозии для защиты нефтепромыслового оборудования сопровождается 

характерной особенностью: торможение коррозии необходимо обеспечить в 

среде, состоящей из двух несмешивающихся жидкостей противоположной полярности — 

нефти и сильноминерализованного электролита — подтоварной воды [46].



1 Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Жермоленко Е.А., 

Мухамедова Р.Ф., Калугин С.Н. / Сборник тезисов. Ресурсо- и Энергосберегающие технологии 

в химической и нефтехимической промышленности. Синтетические депрессанты на основе 

производных 4-тетрагидропиранолов. - М.: 2009. –С.100-102. 

2 Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Сармурзина Р. 

Улучшая качество нефти. // Байтерек. №5. 2005. – С. 56-68. 

3 Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Нурсултанов М.Е., 

Мун Г.А. / Сборник тезисов. Ресурсо- и Энергосберегающие технологии в химической и 

нефтехимической промышленности. Перспективы переработки промышленных отходов 

производства полиолефинов в товарные продукты. - М.: 2009. –С.98-99. 

4 Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Бойко Г.И., Шайхутдинов Е.М., Сармурзина Р. 

Улучшая качество нефти. // Байтерек. №5. 2005. – С. 56-68 

5 Шайхутдинов Е.М., Маймаков Т.П., Бойко Г.И., Любченко Н.П. Реологические свойства 

высокопарафинистой нефти месторождений Кумколь и Акшабулак, обработанных депрессорными 

присадками ДУ-АСБ и ДП-43/2005 / Труды международной научнометодической 

конференции. Совершенствование взаимосвязи образования и науки XXI веке 

и актуальные проблемы повышения качества подготовки высококвалифицированных специалистов. 

Шымкент 2006. – С. 4-10. 

5 Кожабеков С.С., Дидух А.Г., Алдыяров Т.К. / Сборник тезисов. Международная 

научно-практическая конференция. Реолгическое поведение нефтей, транспортируемых по 

нефтепроводу Атасу-Алашанькоу. 2008. –С.196-200. 

6 Кожабеков С.С., Мамытбеков Г.К. Влияние депрессорных присадок на реологические 

свойства аномальных нефтей / Сборник трудов. Проблемы инновационного развития нефтегазовой 

индустрии. Международная научнл-практическоая конференция. 2008. – С. 201-204. 

7 Ахметкалиав Р.Б., Айдарбаев А.С., Мералиев С.А. Некоторые вопросы обессоливания 

тяжелых нефтей // Нефть и газ Казахстана, 1998.-№4 .-С.55-58 

8 Ахметкалиев Р.Б. О механизме разделения устойчивых водонефтяных эмульсий // 

Нефть и газ Казахстана ,1998.-№4С.59-63 

9 Космачева Т.Ф., Губайдуллин Ф.Р., Сахабутдинов Р.З., Гумовский О.А. Тенденции в 

применении деэмульгаторов при сборе и подготовке нефти // Технология нефти и газа, №1, 

2007. –С.3-10. 

10 Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая. Первичная переработка 

нефти / Под ред. О.Ф. Глаголевой и В.М. Капустина. – М.: Химия, КолосС, 2007. –С.400: 

ил.- (Учебники и учеб. Пособия для студентов высш. учеб. заведений). 

11 Евразийский патент № 01243 по заявке 200700671 от 12.02.2007. Депрессорная присадка 

для высокопарафинистых нефтей и нефтепродуктов и способ ее получения / Бойко 

Г.И., Любченко Н.П., Шайхутдинов Е.М. Дата публ. и выдачи патента 2009.08.28 (Приоритет 

изобретения 03.03.2006) 

12 Мералиев С.А., Ахметкалиев Р.Б., Айшуаков К.А. Механизм разделения водонефтяной 

эмульсии // Нефть и газ Казахстана, №1, 1996. – С 62-65. 

13 Предпатент РК № 19440 по заявке 2006/1246.1 от 13.11.2006. Способ обезвоживания 

и обессоливания нефти / Ахметкалиев Р.Б. и др. Публ. 15.05.2008, бюл. №5. 

14 Предпатент РК №19797 по заявке 2006/0715.1 от 26.06.2006. Способ обезвоживания 

и обессоливания нефти / Анисимов Б.Ф. и др. Публ. 15.08. 2008, бюл. №8. 

15 Предпатент РК № 19440 по заявке 2006/1215.1 от 06.11.2006. Способ обезвоживания 

и обессоливания нефти / Ахметкалиев Р.Б. Публ. 15.09.2008, бюл. №9. 

16 Предпатент РК № 20504 по заявке 200/1722.1 от 10.12.2007. Способ деэмульсации 

тяжелых водонефтяных эмульсий / Бисенгалиев М.Д. и др. Публ. 15.12.2008, бюл. №12.

272 


17 Предпатент РК № 21228 по заявке 2008/0094.1 от 31.01.2008. Способ разработки обводненной 

нефтяной залежи / Алтаев Ш. и др. Публ. 15.05.2009, бюл. №5. 

18 А.С. № 00701136 по заявке 2477621/04 от 20.04.1977. Способ разрушения промежуточного 

эмульсионного слоя в процессах подготовки нефти / Мамлеев Р.А. и др. Публ. 

27.03.1996. 

19 А.С. № 01360185 по заявке 4037936/04 от 17.12.1985. Способ разрушения стойких 

нефтяных эмульсий / Хамидуллин Р.Ф. и др. Публ. 30.09.1994. 

20 Патент России № 02008322 по заявке 5033636/04 от 24.03.1992. Способ получения 

деэмульгатора для обезвоживания и обессоливания нефти / Тудрий Г.А. Публ. 28.02.1994. 

21 Патент России № 02009163 по заявке 4936481\04 ОТ 16.05.1991. Способ деэмульсации 

нефти / Галицкий Ю.Я. Публ. 15.03.1994. 

22 Патент России № 02019555 по заявке 5061832/04 от 09.09.1992. Состав для обезвоживания 

и обессоливания нефти / Лебедев Н.А. и др. Публ. 15.09.1994. 

23 Патент России № 02090238 по заявке 94036315/25 от 28.09.1994. Способ подготовки 

нефти на промыслах / Вироцкий В.В. и др. Публ. 20.09.1997. 

24 Патент России № 02090590 по заявке 96102647/04 от 14.12.1996. Состав для обезвоживания 

и обессоливания нефти, ингибирования коррозии нефтепромыслового оборудования 

и асфальтено-смоло-парафиновых отложений / Зотова А.М. и др. Публ. 20.09.1997. 

25 Патент России № 02128206 по заявке 97110001/04 от 16.06.1997. Способ совместной 

подготовки разносортных нефтей / Дытюк Л.Т., Самакаев Р.Х. Публ. 27.03.1999. 

26 Мералиев С.А., Джиенбаев С.С.и др. Разработка,промышленное производство и 

внедрение в процессы добычи и переработки нефти новых высокоэффективных деэмульгаторов 

для обезвоживания и обессоливания нефти // Новости науки Казахстана .1995,№3 


деэмульгатора для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий / Штырлин Ю.Г. 

и др. Публ. 10.06.2000. 

28 Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В., Николаева Н.М. Технология обессоливания нефтей 

на нефтеперерабатывающих предприятиях. – М.: Химия, 1985. – 168 с. 

29 Химия нефти и газа /Под редакцией В.А. Проскурякова. Л.- 1981.-359с. 

30 Авт.свид.СССР 3 1781286.1990 Способ обезвоживания и обессоливания нефти / 

Джиенбаев С.С., Кормухина А.В.,Мералиев С.А. и др.// БИ.1992.№46 

31 Патент РФ № 2015160,1994.Способ очистки отработанного моторного масла от суспензированных 

мехпримесей и воды / Ахметкалиев Р.Б. //БИ 1994.№5 

32 Гурвич Л.М., Шерстнев Н.М. Многофункциональные композиции ПАВ в технологических 

операциях нефтедобычи .М: Химия, 1994.-263с. 

33 Поверхностно-активные вещества:Справочник /АбрамзонА.А., Бочаров В.В., Гаевой 

Г.М. и др./ под ред.А.А.Абрамзонаи Г.М.Гаевого.-Л.:Химия,1979.-376с. 

34 Мералиев С. А., Ахметкалиев Р. Б., Айшуаков К. А. Механизм разделения водонефтяной 

эмульсии // Нефть и газ Казахстана, №1, 1996. – С 62-65. 

35 Ковальчук Ю.А.. Хамидуллин Р.Ф., Башкирцева Н.Ю., Сладовская О.Ю. Нефедов 

В.П. Влияние растворителя на эффективность действия композиционного деэмульгатора на 

основе полиалкилбензола// Технология нефти и газа .-2007.-№3 .-С.22-25. 

36 Фахрутдинов Б.Р., Хватова Л.К., Варнавская О.А., Лебедев Н.А., Хамидуллин Н.Ф. 

Опытно-промышленные испытания деэмульгатора СНПХ-4315Д в НГДУ «Ямашнефть» 

ОАО «Татнефть» // Нефтяное хозяйство, №11, 2006. – С.99-101. 

37 Мухамадиев А.А., Нотов С.В. Результаты опытно-промышленных испытаний деэмульгатора 

«Алкиокс-516» на объектах ОАО «Самотлорнефтегаз» // Нефтяное хозяйство, 

№5, 2008. – С.74-75. 

38 Хуторянский Ф.М., Гоев М.М., Сергиенко Н.Д., Цветков А.Л., Воронина Н.А. Анализ 

эффективности применения деэмульгатора «Геркулес 1603» при подготовке нефти на


ЭЛОУ ООО «КИНЕФ» в 2008 г. // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, №5, 

2009. – С.16-23. 

39 Оринбасаров К.О., Сафиева Р.З., Климова Л.З. и др. Рациональное смещение сырых 

нефтей как прием повышения эффективности их деэмульсации // Нефть и газ Казахстана, 

№1, 2006. – С 55-60. 


деэмульгатора для разрушения водонефтяных эмульсий / Угрюмов О.В. и др. Публ. 

27.02.2002. 

1 Патент России № 02306322 по заявке 2006117129/04 от 05.05.2006. Блоксополимер 

этилен- и пропиленоксидов на основе пентаэритрита в качестве деэмульгатора водонефтяной 

эмульсии,способ его получения и деэмульгатора на его основе / Солодов В.А. и др. 

Публ. 20.09.2007. 

42 Патент России № 02174997 по заявке 20001321428/04 от 26.12.2000. Блоксополимер 

окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина в качестве деэмульгатора водонефтяной 

эмульсии, обладающий защитным эффектом от коррозии, и деэмульгатора на его основе 

/ Варнавская О.А. и др. Публ. 20.10.2001. 

43 Шарифуллин А.В. Механизм удаления нефтяных отложений с применением композиционных 

составов // Технология нефти и газа, №4, 2007. –С.45-50. 

44 Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними. 

–М.: Недра, 1970. –С.192. 

45 Ковальчук Ю.А., Хамидуллин Р.Ф., Башкирцева Н.Ю. и др. Влияние реагентов многофункционального 

действия марки «СТХ-ДП» на свойства нефтяных эмульсий // Технология 

нефти и газа, №2, 2010. –С.15-19. 

46 Андрусевич Е.В., Лыков О.П., Магадов Р.С. и др. Ингибирующие компазиционные 

составы для нефтегазового оборудования на основе аминосодержащих ПАВ // Технология 

нефти и газа, №3, 2007. –С.13-16. 

47 Методические указания по испытанию ингибиторов коррозии гзовой промышленности. 

–М.: ОАО «Газпром», 1996. 

48 Шехтер Ю.Н., Школьников В.М., Богданова Т.И. Рабоче-консервационные смазочные 

материалы. –М.: Химия, 1979. –С.233. 

49 Рахманкулов Д.Л., Бугай Д.Е., Габитови А.И. и др. Ингибиторы коррозии . Т.1. Основы 

теории и практики применения / Под ред. Ак. АНРБ Д.Л. Рахманкулова. -Уфа: Гос. 

Изд-во НТЛ «Реактив», 1997. –С.294. 

50 Трофимова Е.В., Ляшенко А.В. Опыт работы системы контроля и защиты от коррозии 

на Астраханском ГПЗ ООО. -М.: «ИРЦ Газпром», 2002. –С.23.

274 


ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕСОРБЦИИ ФРАГМЕНТОВ МОЛЕКУЛ С ПОВЕРХНОСТИ 

ОРГАНИЧЕСКИХ ПЛЕНОК 

Туриев А.М., Рамонова А.Г., Бутхузи Т.Г., Магкоев Т.Т., Цидаева Н.И. 

Северо-Осетинский государственный университет им. Хетагурова 

Россия, г. Владикавказ, ra6jt @ mail.ru 

Методом времяпролетной масс-спектрометрии исследована десорбция с поверхности вакуумно – осажденных 

пленок органических соединений (MnPc и SnOPc) на поверхность монокристалла GaAs. Десорбция 

возбуждалась действием лазерного импульса наносекундной длительности с энергией кванта 1,17 и 2,34 eV. 

Показано, что под действием лазерного излучения происходит фрагментация и элиминирование молекул органических 

материалов, а также образование кластерных ионов в результате лазерно-стимулированных перегруппировочных 

процессов и их последующая десорбция. Идентифицированы основные фрагменты, присутствующие 

в общем десорбционном потоке. Прослежено изменение формы энергетических распределений для 

одноименных фрагментов с поверхности MnPc в зависимости от длины волны лазерного излучения. 

В настоящее время масс-спектрометрия эффективно применяется в органической химии 

для установления молекулярной массы органического вещества и строения его молекул. 

Большинство современных приборов позволяет исследовать вещества с молекулярной массой 

(m/z) до 2000 дальтон (Д), и только на специализированных приборах времяпролетного 

типа возможно исследовать макромолекулы с массой более десятков тысяч дальтон. Кроме 

этого, применение масс-спектрометра времяпролетного типа при изучении десорбционных 

процессов [1,2] позволяет исследовать не только спектральный состав, но и измерить кинетическую 

энергию с которой частицы покинули поверхность.В предлагаемой работе исследовались 

масс-спектры и энергетические распределения частиц, десорбируемых с поверхности 

пленок органических полупроводников (металлофталоцианинов) под действием импульсного 

(η=10нс) излучения неодимового лазера АИГ:Nd 3+ (9) с длинами волн λ 1 =1064нм и 

λ 2 =532нм. Лазерный луч, направленный под углом 45º к поверхности образца (8), сфокусирован 

в пятно размером порядка 10 -3 см 2 . Область облучения на поверхности пленки выбирается 

с помощью оптического устройства (13). Изменение интенсивности лазерного излучения 

осуществляется дискретно с помощью набора нейтральных фильтров (10). Частицы, покинувшие 

поверхность образца под действием одиночного лазерного импульса, движутся по 

нормали к поверхности и проходят последовательно через два пространства дрейфа. В первом 

пространстве дрейфа (1) частицы в нейтральном состоянии разделяются согласно 

начальным кинетическим энергиям и попадают в ионный источник (3) времяпролетного 

масс-спектрометра (12). В ионном источнике формируются пакеты заряженных частиц разной 

массы и далее поступают в область разгона, где они дополнительно приобретают одинаковую 

энергию Е =1200 эВ, значительно превосходящую их начальную кинетическую энергию 

Е к ≤ 0.3 эВ. Во втором пространстве дрейфа (2) заряженные частицы разделяются по 

массам и поступают на вход детектора ВЭУ-2А (4). Сигнал с детектора усиливается высокочастотным 

усилителем (5) и далее происходит его оцифровка на АЦП Ла-н1USB (6). Окончательный 

результат в виде масс-спектра регистрируется и обрабатывается компьютерным 

измерительным комплексом (7). С помощью коаксиального фотоэлемента ФЭК-19А (11) 

осуществляется синхронизация регистрирующей системы и лазерного излучения. Импульсно- 

частотный режим регистрации масс-спектров десорбированных частиц позволяет наблюдать 

развитие десорбционного процесса в течение 13100 μs. При этом происходит последовательная 

регистрация до 128 спектров в серии за время действия одиночного лазерного импульса.


10 

8 

3 9 

1 

2 

11 

4 

13 5 6 

12 

7 

Рисунок 1 - Экспериментальная установка для регистрации масс-спектров частиц, десорбированных 

с поверхности лазерным излучением 

В качестве образцов использовались пленки CuPc, MnPc и SnOPc, приготовленные методом 

вакуумного напыления с использованием ячейки Кнудсена. Толщина непрерывно контролировалась 

во время нанесения с помощью кварцевого резонатора и составила 80нм. 

Термическая обработка пленок осуществлялась in situ при температуре 450К в течении 30 

минут. В течении процесса отжига в камере поддерживался вакуум 10 -5 Па. 

Соответствие молекулярного состава пленок и исходного порошка оценивалось по результатам 

оптических методов исследования. В качестве примера приведены ИК спектры поглощения 

порошка MnPc и пленки (рисунок 2) термически осажденной на грань (001) арсенида 

галлия. ИК спектры снимались на Фурье спектрометре ФСМ-1203 при температуре детектора 

78К и продувке полости прибора сухим азотом, что позволило провести измерения 

на предельной чувствительности с уверенной регистрацией сигнала с пленочного образца. 

Как видно из рисунка 2, соответствие спектров достаточно хорошее. 

I.arb.u 

7.0 

6.5 

6.0 

5.5 

5.0 

4.5 

4.0 

3.5 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

0.0 

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 

cm -1 

Рисунок 2 - ИК – спектры поглощения исходного порошка MnPc -1 и пленки MnPc на 

GaAs - 2 (кривые нормированы к значению наиболее интенсивного пика) 

2 

1

I (arb.u.) 

276 


Исследования процессов лазерной десорбции с поверхности пленок органических полупроводников 

проводились в режимах, когда нагрев поверхности значительно ниже порога 

плавления материала пленки. В масс-спектрах частиц, десорбированных с поверхности MnPc 

и SnOPc наблюдается набор масс, свидетельствующий о наличии адсорбционного покрытия 

пленок, несмотря на условия сверхвысокого вакуума. Об этом свидетельствует зависимость 

спектрального состава десорбированных частиц от кратности облучения и наличие в спектрах 

масс с m/z =18(H 2 O), 28(N 2 ,CO), 32(O 2 ), 40(Ar), 44(CO 2 ) идентифицируемые как компоненты 

из состава остаточных газов. В конечном результате их вклад устраняется программой. 

Перед каждой серией регистрируется масс-спектр состава остаточных газов как 

«предыстория» и программа производит корректировку соответствующих пиков во всех 

спектрах серии. 

I,arb.u. 

1000 

800 

Mn 

MnPc 

600 

400 

200 

128 

183 

MnPc 2+ 

0 

0 200 400 600 800 

A,m/z 

Рисунок 3 - Масс-спектр частиц, десорбированных с поверхности пленки MnPc лазерным 

импульсом с λ =1064 nm и η =10 ns. 

I,a.u. 

1500 

1500 

1000 

1000 

500 

500 

0 

0 

0 200 400 600 800 

A (m/z) 

a) b) 

0 100 200 300 400 500 600 

t,mks 

Рисунок 4 - Развитие десорбции a) и энергетические (времяпролетные) распределения 

b) с поверхности пленки MnPc под действием одиночного лазерного импульса. Приведены 

кривые (b) для m/z=128, 183 и MnPc.


Анализ масс-спектра (рисунок 3) и энергетических распределений основных фрагментов 

(рисунок 4b) молекул, присутствующих в общем десорбционном потоке, позволяет проследить 

эволюцию десорбционного процесса. Как видно из рисунка 4а, десорбция молекул 

MnPc закончилась за время 400 мкс, а интенсивность десорбции, например, фрагмента 

m/z=128 осталась значительно выше уровня шума вплоть до окончания регистрации. 

N 

N 

N 

N 

N 

N 

Mn 

N 

N 

Mn 

N 

N 

N 

N 

a) b) c) 

Рисунок 5 - Структура молекулы a - MnPc и фрагментов; b - C 8 H 4 N 2 (m/z=128) и c - 

MnC 8 H 4 N 2 (m/z=183) 

В первую очередь происходит отрыв атомов марганца, о чем свидетельствует наиболее 

интенсивный пик m/z=55 в начальной стадии десорбции. Второй по интенсивности пик принадлежит 

молекуле фталоцианина марганца. Пикам m/z=128 и m/z=183 соответствуют фрагменты 

b) и c) молекулы MnPc, приведенные на рисунке 5. 

Из литературных данных известно, что при термической фрагментации молекул фталоцианина 

кобальта [3], основные фрагменты имеют массы; m/z=128, m/z=142 b 

m/z=301(CoC 16 H 8 N 3 ). По проведенным нами исследованиям, фрагментация молекул MnPc 

при облучении пленок лазерным излучением в области фундаментального поглощения вероятнее 

всего происходит по схеме, представленной на рисунке 5. Из осколков, приведенных в 

работе [3], в наших экспериментах (рисунок 3) наибольшую интенсивность имеет фрагмент с 

массой m/z=128. Остальные представлены в виде небольших пиков, причем появляются эпизодически. 

Фрагменту m/z=301 в случае MnPc соответствовал бы осколок с массой m/z=297, 

но он не обнаружен в спектрах. Однако в масс-спектрах частиц, приведенных на рисунке 3, 

присутствуют осколки с массой m/z=100(C 8 H 4 ), m/z=75(As), m/z=156(Ga 2 O) и m/z=283. 

Фрагменты As и Ga 2 O принадлежат материалу подложки. Что касается массы 283, то, судя 

по одинаковой форме пиков, это двукратно ионизованная молекула MnPc. Этот вывод подтверждается 

и совпадением энергетических распределений для MnPc + и MnPc 2+ . 

При облучении пленок SnOPc, в масс-спектрах, десорбированных с поверхности лазерным 

излучением частиц, наиболее интенсивный пик принадлежит атому олова (кривая -1 на 

рисунке 6). Форма пика связана с богатым изотопным составом олова в природе. Это положение 

не может объяснить широкую форму молекулярного пика. В центре фталоцианинового 

кольца расположена молекула окиси олова и ожидаемое появление в спектрах этой молекулы 

не произошло. Зато в начале масс-спектров пленок SnOPc появилась молекула воды в 

виде масс m/z=17 и m/z=18 (рисунок 6). Следовательно, фрагментация пленок SnOPc происходит 

по несколько другой схеме, чем приведенная для MnPc и отличается от предложенной 

в работе [3] схемы вследствии нетермического характера процесса. Это положение связано с 

тем, что фталоцианины марганца и окиси олова являются широкозонными полупроводниками, 

время жизни носителей в которых значительно превышает длительность светового импульса 

и основная доля энергии лазерного излучения сохраняется в возбужденной электронно-дырочной 

системе полупроводника.

278 


0.8 

I,arb.u. 

Mn 

MnPc 

0.4 

Sn 

SnOPc 

2 

0.0 

1 

0 200 400 600 800 

A (m/z) 

Рисунок 6 - Масс-спектры частиц, десорбированных с поверхности пленок при однократном 

облучении образца лазерным импульсом (λ=532nm и η=10ns); 1 – SnOPc , 2 – MnPc. 

При релаксация этого возбужденного состояния происходит передача энергии для активации 

поверхностных процессов; модификация пленки и десорбция фрагментов молекул. 

Особое внимание в работе было уделено изучению изменения формы молекулярного 

пика в течении процесса десорбции. В масс-спектрометрии молекулярным считают тот ион, 

который образован наиболее распространенными изотопами. Он обычно появляется в сопровождении 

сателлитных пиков с массовым числом, на 1 и 2 единицы большим. Иногда пики 

ионов (М-Н) + и (М-2Н) + превышают пик М + , а масс-спектры многих органических соединений 

еще содержат интенсивные пики протонированных молекулярных ионов (М+Н) + и кластер-ионов 

(М+Меt) + или (M+Hal) + . Совокупное влияние перечисленных факторов приводит 

к сложной форме не только молекулярного пика, но и некоторых фрагментов (рисунок 6). 

Однако судя по форме молекулярного пика SnOPc, кроме перечисленных факторов вклад 

могут вносить и заместители, в частности образованные во время синтеза и\или на поверхности 

под действием лазерного излучения. Наблюдаемые в масс–спектрах более тяжелые массы, 

возможно, связаны с комплексами расположенными на свободных связях [4]. Идентификация 

этих масс требует дополнительного исследования, и авторы планируют работы в этом 

направлении. 

Работа выполнена при поддержке Федерального агентства по образованию в рамках 

аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей 

школы» (проект № 2.1.1/3938) и Российского фонда фундаментальных исследований в рамках 

совместной программы сотрудничества с Японским фондом продвижения науки-JSPS 

(проект № 09-02-92109-ЯФ-а). 

Исследования проводились на оборудовании Центра Коллективного пользования «Физика 

и технологии наноструктур» (ГК №02.522.11.7035) 


1. Туриев А.М. Модификация пленок органических полупроводников под действием 

лазерного излучения //Сб. труд. 7 Международной конференции «аморфные и микрокристаллические 

полупроводники».-Санкт-Петербург, 2010.-С. 175-176. 

2. Лазнева Э.Ф., Туриев А.М., Комолов С.А. Лазерно-стимулированная фрагментация и 

десорбция с поверхности органических пленок: 1-производные перилена //Письма в ЖТФ.- 

2009.- Т.35. № 16.- С. 88-94.


3. Achar B.N., Lokesh K.S.,Fohlen G.M., Mohan Kumar T.M. Characterization of cobalt 

phthalocyanine sheet polymer by gas chromatography mass spectrometry on its pyrolysis products 

// Reactive & Functional Polymers.- 2005.- V.63, №4.- P.63-69. 

4.Yu Chen, Xiaodong Zhuang, Weian Zhang, Ying Liu, Ying Lin, Aixia Yan, Yasueki Azaki, 

and Osamu Ito // Chem Mater. 2007.- V.19, p.5256-5261 

ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СТРОЕНИЯ 2-МЕТИЛ-4- 

ФЕНИЛЭТИНИЛ-ТРАНС-ДЕКАГИДРОХИНОЛИН-4-ОЛОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ 

НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ 

Турмуханова М.Ж. 



Казахстан, г. Алматы, t_mirgul@mail.ru 

С целью синтеза потенциально биологически активных веществ в ряду бициклических аналогов пиперидин-4-онов 

синтезированы стереоизомеры 2е-метил-4-фенилэтинил-транс-декагидрохинолин-4-ола и 1-аллил- 

2е-метил-4-фенилэтинил-транс-2е-метилдекагидро-хинолин-4-ола, структура которых исследована на основании 

масс-спектрометрии. Установлено, что пространственное расположение фенилэтинильного заместителя 

существенно влияет на спазмолитическую активность эпимерных фенилацетиленовых спиртов. 

Изучение зависимости анестезирующей активности от химического строения началось 

в связи с исследованием структуры и фармакологических свойств природного алкалоида кокаина 

– родоначальника лекарственных средств с обезболивающим действием. Полная расшифровка 

структуры кокаина позволила сделать вывод о наличии в молекуле анестезирующего 

соединения групп, отвечающих за появление анальгезирующего действия (аминный 

азот и бензоилированная гидроксильная группа). Одновременно была подмечена не менее 

важная зависимость анестезии и токсического действия от пространственного строения изомеров 

кокаина. 

Обезболивающим эффектом могут обладать не только собственно анальгетики, но 

средства для наркоза, а также и местные анестетики, при этом многие анестезирующие препараты 

оказывают холиноблокирующее действие, то есть способны взаимодействовать с 

ацетилхолином. Таким образом, местноанестезирующие препараты зачастую проявляют 

спазмолитическое действие. Известно, что холинолитическое действие анестезирующих веществ 

в большей степени выражено в отношении Н-, чем М-холинореактивных структур, и 

что чувствительность парасимпатических ганглиев к анестетикам выше, чем симпатических 

[1]. 

Ранее [2] было установлено, что в отношении Н-холинореактивных структур парасимпатических 

ганглиев соединения пиперидинового ряда проявляют меньшую активность, чем 

соединения декагидрохинолинового ряда. Проведя анализ Н-холинолитических свойств у 

производных пиперидина, автором [2] был сделан вывод о том, что на проявление этих 

свойств в этом ряду влияет сложноэфирная группа. Среди соединений декагидрохинолинового 

ряда Н-холинолитическое действие более выражено у изомеров с аксиальным расположением 

метильной группы в положении 2 и бензоилокси-группы. 

В продолжении исследований в этом направлении и с целью выявления влияния пространственного 

положения 2СН 3 -группы и фенилэтинильного радикала на фармакологические 

свойства производных декагидрохинолина, были синтезированы 2е-метил-4е(а)-

280 


фенилэтинил-транс-декагидрохинолин-4-олы (2а, 2б соответственно) и их алкенилированные 

производные и исследована зависимость спазмолитической активности от их пространственного 

строения. 

O 

N 

H 

(1) 

Ph 

Ph 

OH 

OH 

R 

N 

3a 

Ph 

H 

N 

2a 

Ph N 

H 

2б 

OH 

R 

N 

3б 

OH 

R=Allyl 

2е-Метил-4е(а)-фенилэтинил-транс-декагидрохинолин-4-олы были синтезированы по 

методике [3]. 

С целью синтеза потенциально биологически активных веществ и изучения влияния 

гидроксигруппы, фенилэтинильного и аллильного радикала на конформационное и конфигурационное 

строение декагидрохинолина была проведена реакция алкенилирования индивидуальных 

изомеров 2е-метил-4е(а)-фенилэтинил-4-гидрокси-транс-декагидро-хинолинов 2а 

(2б) бромистым аллилом. В результате реакции были выделены N-аллил-2е-метил-4ефенилэтинил-4-гидрокси-транс-декагидрохинолин 

и N-аллил-2е-метил-4а-фенилэтинил-4- 

гидрокси-транс-декагидрохинолин (3а, 3б). 

Продукт (3а) получен с выходом 88,9% и представляет собой бесцветные игольчатые 

кристаллы с т.пл. 105-107С. N-аллил-2е-метил-4е-фенилэтинил-4а-гидрокси-трансдекагидрохинолин 

(3б) выделен в виде бесцветных игл с т. пл 127-128С и выходом 90,0%. 

Оба эпимера были очищены путем кристаллизации из гексана. 

ИК-спектры соединений (3а и 3б) были сняты в виде таблеток в твердом KBr. В ИКспектрах 

полученных соединений (3а и 3б) присутствует интенсивная полоса поглощения 

гидроксильной группы в области 3150 см -1 , характерная для димеров (таблица 1). 

Полосы поглощения валентных колебаний СН ароматического фрагмента проявляются 

в спектре в области 3077 см -1 и имеют среднюю интенсивность. Обычно они представляют 

собой группу полос, но при наличии в молекуле, кроме ароматического кольца, алифатической 

цепи, полосы поглощения ароматических связей С-Н сливаются с полосами поглощения 

С-Н связей метильной и метиленовой группировок, и проявляются в форме «плеча» на 

основной алифатической полосе С-Н . 

Полоса поглощения в области 2200 см -1 малой интенсивности соответствует поглощению 

СС связи фенилэтинильного заместителя. С валентными колебаниями С=С связана 

слабая полоса поглощения в области 1638 см -1 и ее обертон в области 1830 см -1 , свидетельствующий 

о том, что двойная связь является концевой. 

Три полосы поглощения в области 1597 см -1 , 1486 см -1 и 1445 см -1 соответствуют скелетным 

колебаниям углеродных атомов в состоянии sp 2 -гибридизации в ароматическом 

фрагменте.


Таблица 1 - Спектральные характеристики соединений (3а и 3б) 

Частоты колебаний групп, см -1 

№ соед. 

OH CH (CH 3 ) C-O С=С СС 

Ph- 

1 3 4 5 6 7 8 9 

2.2.22 3410 2858-2988 1076 1639 2220 693, 756, 1445, - 

1597, 3078 

2.2.23 3410 2858-2988 1076 1639 2220 693, 756, 1445, 2625 

1597, 3078 

2.2.24 3280 2800-2979 1078 1639 2229 692, 754, 1446, - 

1598, 3059 

2.2.25 3280 2800-2979 1078 1639 2229 692, 754, 1446, 

1598, 3059 

2626 

N + 

Состав и строение N-аллил-2е-метил-4-фенилэтинил-4-окси-транс-декагидрохинолинов 

(3а и 3б) установлено также на основании данных хромато-масс-спектрометрии (таблица 2). 

В масс-спектрах соединений (3а и 3б)присутствуют пики молекулярных ионов с m/z 

309 с интенсивностью 25,07 и 11,04% соответственно. Распад молекулярных ионов может 

осуществляться в нескольких направлениях. В первую очередь может происходить выброс 

метильного радикала с образованием осколочного иона с m/z 294 (92,24 и 49,77%). 

Таблица 2 - Масс-спектральные характеристики соединений (3а и 3б) 

№ 

соед. 

Значения молекулярных и осколочных ионов (m/z : интенсивность, %) 

 

Mr 

Mr 

Mr OH 

 

 

C H 3 7 

Mr 

 

CH 

3 

3а 309 (11,04) 266 (92,36) 292 (64,06) 294 (49,77) 

3б 309 (25,07) 266 (100) 292 (96,70) 294 (92,24) 

HO 

C 6 H 5 

HO 

C 6 H 5 

-CH 3 

N CH 3 

N 

m/z 309 

m/z 294 

Конкурирующим направлением распада молекулярного иона является отщепление гидроксильного 

радикала с образованием осколочного иона с m/z 292 (96,70 и 64,06%).

282 


HO 

C 6 H 5 

-OH 

C 6 H 5 

N CH 3 

N 

CH 3 

m/z 309 

m/z 292 

В масс-спектре обоих соединений (3а и 3б) присутствует довольно интенсивный пик 

осколочного иона с m/z 266 (100 и 92,36% соответственно). Образование этого устойчивого 

фрагментного иона обусловлено выбросом из молекулярного иона пропильного радикала. 

Подобный распад весьма характерен для производных декагидрохинолина. 

HO 

C 6 H 5 C 6 H 5 C 6 H 5 

HO HO 

- C 3 H 7 

H 

N CH 3 N CH 3 N CH 3 

m/z 309 m/z 266 

Таким образом, из данных ИК и масс-спектров синтезированных соединений следует, 

что при алкенилировании 2е-метил-4-фенилэтинил-4-окси-транс-декагидрохинолина никаких 

конформационных изменений в строении молекулы не происходит, сохраняется транссочленение 

пиперидинового и циклогексанового колец; С 2 -метильная занимает экваториальное 

положение, ориентация фенилэтинильной и гидроксильной групп соответствует исходным 

спиртам. 

В НТО «Медбиопром» были проведены лабораторные испытания соединений N-аллил- 

2е-метил-4е-фенилэтинил-4а-окси-транс-декагидро-хинолин (2а) и N-аллил-2е-метил-4афенилэтинил-4е-окси-транс-декагидро-хинолин 

(2б). В ДГП «Научно-исследовательский ветеринарный 

институт» проведены испытания соединений (2а) и (2б) на антибактериальную 

активность в отношении E. Coli, Salmonella typhymurium, Salmonella choleraesuisясопентонном 

бульоне. Острая токсичность изучалась при внутрибрюшинном введении белым беспородным 

мышам обоего пола 0,1 мл препарата, в качестве эталона сравнения использовался 

Ципрофлоксацин с известной токсичностью. Спазмолитическая активность препаратов 

определялась на кишечнике белой крысы. Контролем служил Клемастин (но-шпа). 

Оба эпимера (2а и 2б) обладают низкой токсичностью. В отношении названных штаммов 

бактерий 2а и 2б не проявили выраженной антибактериальной активности. 

Интересные результаты были получены при изучении спазмолитической активности. 

N-аллил-2е-метил-4е-фенилэтинил-4а-окси-транс-декагидрохи-нолин (2а) проявил низкую 

спазмолитическую активность, в то время как его эпимер по С 4 - N-аллил-2е-метил-4афенилэтинил-4е-окси-транс-декагидрохинолин 

(2б) обладает высокой спазмолитической активностью. 

Оба эпимера имеют одинаковое транс-сочленение циклов и в обоих изомерах метильная 

группа ориентирована экваториально. Единственное отличие заключается в пространственном 

расположении фенилэтинильной группы. Отсюда можно сделать предвари-


тельное заключение о том, что аксиальное положение фенилэтинильной группы способствует 

взаимодействию препарата с ацетилхолином и резко повышает спазмолитическую активность. 

Таким образом, полученные данные подтверждают роль пространственного расположения 

структурных звеньев производных 2-метил-4-кетодекагидрохинолина на глубину их 

фармакологического действия. 


Конденсация 2е-метил-транс-декагидрохинолин-4-она с фенилаце-тиленом 

К смеси 20,4 г (0,20 моль) фенилацетилена, 20 мл сухого диоксана и 11,2 г (0,20 моль) 

порошкообразного КОН прибавляют 33,4 г (0,2 моль) 2е-метил-транс-декагидрохинолин-4- 

она с 15 мл диоксана. Температура смеси повысилась до 53С, смесь загустела. Через 1 ч, когда 

температура упала до комнатной, прибавляют 20 мл воды и 40 мл петролейного эфира. 

Выпавший осадок отсасывают на фильтре Шотта, промывают водой и петролейным эфиром. 

Получают 50,6 г (96,2%) смеси изомеров 2е-метил-4-фенилэтинил-4-окси-трансдекагидрохинолина. 

Разделение смеси изомеров 2е-метил-4-фенилэтинил-4-окси-транс-декагидрохинолина 

14,4 г смеси ацетатов изомеров 2е-метил-4-фенилэтинил-4-окси-трансдекагидрохинолина, 

содержащей 50,6% (7,29 г) ацетата изомера (2а) (2е-метил-4ефенилэтинил-4а-окси-транс-декагидрохинолин) 

и 49,4% (7,11 г) ацетата изомера (2б) (2еметил-4а-фенилэтинил-4е-окси-транс-декагидрохинолин) 

растворяют при нагревании в 35,6 

г изопропанола. После охлаждения и кристаллизации осадок отделяют. 

Маточник после удаления растворителя – 7,10 г: 

изомера (2а) – 1,09 г (15,3%); 

изомера (2б) – 6,01 г (84,7%). 

Осадок промывают четыре раза по 15 мл смесью изопропанол:ацетон 1:1. Промводы 

после удаления растворителя: 

1) 0,43 г: изомер (2а) – 0,03 г (6%), изомер (2б) – 0,40 г (94%). 




Отмытый осадок – 6,15 г: изомер изомер (2а) – 5,98 г (97,3%), (2б) – 0,17 г (2,7%). 

Промводы соответственно их составу объединяют с маточником или осадком. 

Получают: 

1) Сырой ацетат изомера (2а) (осадок и 3, 4 промводы) – 6,50 г. Содержание основного 

вещества – 94,3%. Выделение изомера (2а) из смеси – 84,2%. 

2) Сырой ацетат изомера (2б) (маточник и 1, 2 промводы) – 7,90 г. Содержание основного 

вещества 85,4%. Выделение изомера (2б) из смеси – 94,8%. 

Кристаллизацией сырого ацетата изомера (2а) из изопропанола получено 5,83 г (80% 

от имевшегося в смеси) чистого ацетата изомера (2а). 

Сырой ацетат изомера (2б) превращен в гидрохлорид. Кристаллизацией его из рассчитанного 

количества 96% этанола и дополнительной перекристаллизацией из этого растворителя 

получено 4,96 г (75,1% от имевшегося в смеси) чистого гидрохлорида изомера (2б). 

N-аллил-2е-метил-4е-фенилэтинил-4а-окси-транс-декагидрохинолин (2а) 

К смеси 2,69 г (0,01 моль) 2е-метил-4е-фенилэтинил-4а-окси-транс-декагидрохинолина, 

2,75 г прокаленного поташа и 50 мл сухого ацетона, нагретой до 50С, при перемешивании 

прикапывают раствор 1,5 г (0,0124 моль) бромистого аллила в 10 мл сухого ацетона. После 

прибавления всего раствора смесь перемешивают при температуре кипения в течение 8 часов. 

Затем осадок отфильтровывают, промывают ацетоном. Фильтрат упаривают, остаток

284 


перекристаллизовывают из гексана. Получают 2,75 г (88,9%) бесцветных игольчатых кристаллов 

с т.пл. 127-128С. 

N-аллил-2е-метил-4а-фенилэтинил-4е-окси-транс-декагидрохино-лин (2б) 

К смеси 2,69 г (0,01 моль) 2е-метил-4а-фенилэтинил-4е-окси-транс-декагидрохинолина, 

2,75 г прокаленного поташа и 50 мл сухого ацетона, нагретой до 50С, при перемешивании 

прикапывают раствор 1,5 г (0,0124 моль) бромистого аллила в 10 мл сухого ацетона. После 


Затем осадок отфильтровывают, промывают ацетоном. Фильтрат упаривают, остаток 

перекристаллизовывают из гексана. Получают 2,75 г (88,9%) бесцветных игольчатых кристаллов 

с т.пл. 105-107С. 


1. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Новая волна, 2000. – Т.1. – 539 с. 

2. Самарина Г.Н. Химические и стереохимические строение производных пиперидина 

и декагидрохинолина и их фармакологическая активность / Автореф. дис. … докт. мед. наук. 

– Алма-Ата. – 1972. – 32 с. 

3. Литвиненко Г.С., Искакова Т.К. Стереохимия азотистых гетероциклов. 63. Синтез и 

конфигурация стереоизомерных 2-метил-4-фенилэтинил-транс-декагидрохинолинов // Изв. 

АН Каз ССР. – Сер. хим. – 1985. - № 6. С. 62-69. 

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕПЛОВОЙ ОСМОТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ С 

«СПИРТОВОДЯНЫМИ» РЕАГЕНТАМИ 

Чалов Т.К., Алдабергенов М.К., Назаров П.А. 


химический факультет, кафедра физической химии и электрохимии 

Казахстан, г.Алматы, pnazarov@list.ru 

Конструктивная эволюция тепловых(ТОД) и паровых осмотических двигателей(ПОД) 

за последние десятилетия условно можно подразделить на несколько основных типов. 

1) Низкотемпературные двигатели, с температурой реагирующих растворов до 99,9 0 C 

и давлением над раствором 1/0 ат/атм. 

1.1) ТОДы непрерывного (проточного)/1,4,5/ или пульсирующего/3,8,9/ действия без (или с) 

внутренним теплообменом, работающие из-за разности температур, повышенной температуры 

(для осмоса) и пониженной температуры (для обратного осмоса).Регенерация разбавленного 

раствора в таких двигателях происходит за счѐт обратного осмоса после его предварительного 

охлаждения. Снятие полученной энергии в таких двигателях производиться 

гидротурбиной. Их КПД не превышает 3-5%. 

1.2) ТОДы непрерывного/4,7/ или пульсирующего/6/ действия без (или с) внутренним 

теплообменом, также использующие осмотическое давление, но с разделением отработанного 

пересыщенного раствора на два путѐм охлаждения и микрофильтрации. Снятие полученной 

энергии в них также производиться гидротурбиной. Их КПД равен 5-7%. 

1.3) ПОДы непрерывного действия с внутренним теплообменом, принцип работы которых 

заключается в том, что после предварительного нагрева раствора и воды также получается 

«осмотическая» механическая энергия, процесс регенерации раствора в таких двигателях 

также выражен обратным осмосом, с дальнейшим адиабатическим преобразованием


опреснѐнной воды в пар. Снятие «осмотической» энергии полученного пара происходит паровой 

турбиной c его дальнейшей конденсацией в градирне. КПД таких ПОД доходит до 9- 

12%/2/. 

2) Высокотемпературные ТОДы, с около ниже критическими температурами (до 

374 0 C/263 0 C) и критическими (225ат/50ат) или немного ниже критическим давлениями над 

реагентами (водой / пропиловым спиртом)/10/. 

2.1) ТОД непрерывного действия с внутренним теплообменом имеющий ряд улучшений 

по сравнению с прототипом/4/. 

а) Применѐн «высокотемпературный» режим работы двигателя/10/, заключающийся в 

увеличении температуры регирующих веществ T 1 (2), а именно, высокопроцентной и низкопроцентной 

спиртоводяных смесей (или, в идеале спирта и воды).Этот способ или эта (немного 

ниже критическая) температура реагентов (смесей) обеспечивается повышенным (и 

нарочно подобранным) осмотическим давлением, которое является следствием смешения 

этих реагентов. Причѐм значение этого давления (Pосм. ) численно равно критическому давлению 

спиртоводяной смеси, полученной в результате смешения этих реагентов. Или 

P крит. смеси 

T крит. смеси

286 


МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ DART: НОВЫЙ ПОДХОД К УСТАНОВЛЕНИЮ 

СОСТАВА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

Чернецова Е.С., Овчаров М.В., Бочков П.О., Хомяков Ю.Ю., 

Варламов А.В., Абрамович Р.А. 

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования 

"Российский университет дружбы народов" 

Центр коллективного пользования (научно-образовательный центр) 

Российская Федерация, г. Москва, chern_es@mail.ru 

Представлен новый метод анализа органических соединений – масс-спектрометрия DART. Метод позволяет 

быстро определить молекулярную массу и рассчитать элементную формулу продукта органического 

синтеза. 

Контроль степени прохождения реакции и установление состава ее продуктов являются 

неотъемлемой частью органического синтеза. Самым простым и распространенным способом 

контроля степени прохождения реакции является тонкослойная хроматография, а для 

установления структуры используют более сложные методы, чаще всего ядерный магнитный 

резонанс, масс-спектрометрию и другие методы. Элементный состав обычно определяют 

сжиганием (CHN-анализ) или при помощи масс-спектрометрии высокого разрешения. 

Существует множество аналитических подходов, основанных на методе массспектрометрии 

[1], самыми распространенными и используемыми традиционно при этом являются 

газовая и жидкостная хроматомасс-спектрометрия (ГХ/МС и ВЭЖХ/МС). Оба этих 

метода весьма информативны, однако их ограничением является длительность одного анализа: 

в среднем, она составляет от нескольких минут до десятков минут. Вместе с тем, в последнее 

время появились новые способы ионизации для масс-спектрометрии, позволяющие 

проводить сверхбыстрый анализ различных объектов без пробоподготовки и хроматографирования, 

одним из которых является ионизация DART (Direct Analys in Real Time, «прямой 

анализ в реальном времени») [2]. Источник ионов DART позволяет исследовать любые объекты 

без пробоподготовки. Образец вносят стеклянной палочкой (при анализе жидкостей) 

или пинцетом (при анализе твердых объектов) на несколько секунд в ионный источник и регистрируют 

масс-спектр. Масс-спектры при таком методе ионизации достаточно просты для 

интерпретации, так как чаще всего содержат сигналы ионов [M+H] и практически не содержат 

сигналов фрагментных ионов. При использовании масс-анализатора высокого разрешения 

этот метод позволяет рассчитать возможные элементные формулы компонентов исследуемых 

объектов. Вместе с тем, поскольку метод масс-спектрометрии DART появился недавно, 

его возможности в определении состава продуктов органического синтеза показаны 

лишь в небольшом числе работ, на малом числе органических соединений [3,4]. 

В данной работе впервые изучены масс-спектры DART нескольких продуктов органического 

синтеза. 

Условия эксперимента 

Все исследуемые вещества были синтезированы на кафедре органической химии Российского 

университета дружбы народов, и их строение было подтверждено комплексом 

спектральных данных. 

В работе использовали масс спектрометр JMS-T100LP (JEOL, Япония) с времяпролетным 

масс анализатором с разрешением FWHM 6000, оснащенный ионным источником 

DART (IonSense, США). Условия регистрации масс-спектров DART: напряжение на игле 

4000 В; напряжения на электродах 1 и 2 – 150 В и 250 В, соответственно; температура 250


Результаты 

В таблице 1 приведены элементные и структурные формулы, а также молекулярные 

массы исследуемых веществ. Соответствующие схемы синтеза приведены в работе [ 5 ]. 

Таблица 1 - Используемые в работе соединения – продукты органического синтеза 


№ 

Структурная формула (название) Элементная 

формула 

Молекулярная 

масса, г/моль 

1 

O 

C 15 H 17 N 3 O 3 S 319 

N 

N 

CO 2 Me 

2 

S 

N 

N 

N 

O 

N 

O 

C 20 H 20 N 4 O 2 S 380 

S 

N 

3 

4 

°C; скорость подачи гелия 2 л мин -1 . Регистрировали сигналы ионов в диапазоне m/z 50-1000 

со скоростью сканирования 1 спектр сек -1 . 

В начале каждой регистрации хронограммы DART в ионный источник вносили калибровочный 

стандарт полиэтиленгликоль-600, для обеспечения дальнейшей возможности компенсации 

дрейфа массовых чисел во времени. Анализ проводили следующим образом: исследуемые 

продукты органического синтеза, растворенные в высокочистом хлороформе, 

вносили на стеклянной палочке в ионный источник DART, и при этом в режиме реального 

времени регистрировали соответствующие масс-спектры. Длительность одного анализа составляла 

не более 5-8 секунд. После программной обработки и сопоставления полученного 

масс-спектра со спектром калибровочного стандарта с помощью программного обеспечения 

«MassCenterMain» (Jeol, Япония) вычисляли точные значения m/z зарегистрированных пиков. 

(E)-Метил-3-(N-метил-((3-метил-5-оксо-7- 

винил-5H-тиазоло[3,2-a]пиримидин-6- 

ил)метил))аминоакрилат 

(E)-6-(3'-бензил((3-оксобут-1- 

енил)амино)метил)-2-метил-7-винил-5H- 

[1,3,4]тиадиазоло[3,2-a]пиримидин-5-он 

S 

N 

O 

N 

CO 2 Me 

(E)-Метил-3-(N-изопропил-((3-метил-5- 

оксо-7-винил-5H-тиазоло[3,2-a]пиримидин- 

6-ил)метил))аминоакрилат 

S 

N 

O 

N 

CO 2 Me 

(E)-Метил 3-(N-(2-фенилэтил)-((3-метил-5- 

оксо-7-винил-5H-тиазоло[3,2-a]пиримидин- 

6-ил)метил))аминоакрилат 

N 

N 

C 17 H 21 N 3 O 3 S 347 

C 22 H 24 N 3 O 3 S 409

288 


5 

MeO 2 C 

CO 2 Me 

C 25 H 29 N 3 O 7 483 

N 

N 

6 

N 

O 

O 

OMe 

диметил-(2E)-2-[{2-[6-(метоксиметил)-2- 

метил-7-оксо-7H-изоксазоло[2,3- 

a]пиримидин-5-ил]этил}(2- 

фенилэтил)амино]бут-2-ендионат 

N 

N 

O 

O 

Pr-i 

N 

CO 2 Me 

CO 2 Me 

диметил-2-(N-изопропил-(2-метил 7-оксо-5- 

винил-7H-изоксазоло[2,3-a]пиримидин-6- 

ил))метиламиномалеат 

C 19 H 23 N 3 O 6 389 

Нами были впервые получены масс-спектры DART для приведенных в Таблице 1 продуктов 

органического синтеза. Полученные масс-спектры приведены на рисунках 1а-е. 

Видно, что для всех изученных соединений наиболее интенсивный сигнал в информативной 

области масс-спектров DART давали ионы [M+H] + . Наблюдаемый во всех спектрах 

интенсивный сигнал с m/z 55 принадлежал кластерному иону воды (H 2 O) 3 H + , а сигнал с m/z 

117 соответствовал иону [M-H 2 O+H] + известного загрязнителя, наблюдаемого в массспектрах 

DART – этоксиэтоксиэтанола. 

Рисунок 1а – Масс-спектр DART (E)-Метил-3-(N-метил-((3-метил-5-оксо-7-винил-5Hтиазоло[3,2-a]пиримидин-6-ил)метил))аминоакрилата 

(соединение 1) 

Рисунок 1б – Масс-спектр DART (E)-6-(3'-бензил((3-оксобут-1-енил)амино)метил)-2-метил- 

7-винил-5H-[1,3,4]тиадиазоло[3,2-a]пиримидин-5-она (соединение 2)


Рисунок 1в – Масс-спектр DART (E)-Метил-3-(N-изопропил-((3-метил-5-оксо-7-винил-5Hтиазоло[3,2-a]пиримидин-6-ил)метил))аминоакрилата 


Рисунок 1г – Масс-спектр DART (E)-Метил 3-(N-(2-фенилэтил)-((3-метил-5-оксо-7-винил- 

5H-тиазоло[3,2-a]пиримидин-6-ил)метил))аминоакрилата (соединение 4) 

Рисунок 1д – Масс-спектр DART диметил-(2E)-2-[{2-[6-(метоксиметил)-2-метил-7-оксо-7Hизоксазоло[2,3-a]пиримидин-5-ил]этил}(2-фенилэтил)амино]бут-2-ендионата 


Рисунок 1е – Масс-спектр DART диметил-2-(N-изопропил-(2-метил 7-оксо-5-винил-7Hизоксазоло[2,3-a]пиримидин-6-ил))метиламиномалеата 

(соединение 6)

290 


Кроме того, благодаря высокому разрешению времяпролетного анализатора используемого 

масс-спектрометра было возможно дополнительно подтвердить соответствие состава 

синтезируемых веществ ожидаемому за счет определения точных значений m/z и последующего 

расчета возможного элементного состава соответствующего иона при использовании 

этих точных значений. Для этого в начале анализа регистрировали масс-спектр полиэтиленгликоля, 

а затем использовали этот масс-спектр в качестве калибровочного для высокоточной 

компенсации сдвига масс. При использовании программного обеспечения «MassCenterMain» 

(JEOL, Япония) вычисляли точные значения m/z исследуемых продуктов синтеза, 

по которым затем рассчитывали возможный элементный состав. Результаты такого расчета 

для исследуемых продуктов синтеза приведены в Таблице 2. 

Таблица 2 - Результаты расчета элементного состава анализируемых ионов 

№ соединения 

m/z (экспериментальное) 

Элементный состав 

m/z (теоретическое) 

Отклонение экспериментального 

значения m/z от 

теоретического, Да 

1 320.1070 C 15 H 18 N 3 O 3 S 320.1069 0.0001 

2 381.1388 C 20 H 21 N 4 O 2 S 381.1385 0.0003 

3 348.1403 C 17 H 22 N 3 O 3 S 348.1382 0.0021 

4 410.1554 C 22 H 25 N 3 O 3 S 410.1538 0.0014 

5 484.2077 C 25 H 30 N 3 O 7 484.2084 -0.0007 

6 390.1668 C 19 H 24 N 3 O 6 390.1665 0.0003 

Из полученных результатов и их сопоставления с данными Таблицы 1 видно, что при 

использовании масс-спектрометрии DART было возможно определить элементный состав 

изученных продуктов синтеза с высокой степенью достоверности. 

Заключение 

В результате проведенного исследования на примере продуктов органического синтеза, 

принадлежащих к классу гетероциклических соединений, была показана возможность 

определения молекулярных масс таких продуктов и их элементного состава. Предлагаемый 

подход гораздо быстрее и проще, чем прямое определение элементного состава, так как не 

требует больших временных затрат и высокой чистоты анализируемых веществ: при наличии 

в полученном веществе побочных продуктов синтеза или исходных реагентов их элементный 

состав можно установить тем же способом, что и для основного продукта. Кроме того, из литературных 

данных известно, что возможно сочетание масс-спектрометрии DART с тонкослойной 

хроматографией [6], что может быть дополнительно использовано для получения 

информации о ходе органического синтеза и составе продуктов. Ограничением предлагаемого 

подхода является сравнительно высокая стоимость соответствующего оборудования. 

Благодарности 

Работа была поддержана грантом Президента Российской Федерации МК-594.2010.3. 


1. Клюев Н.А., Бродский Е.С. Современные методы масс-спектрометрического анализа 

органических соединений // Российский химический журнал.–2002.–Т.XLVI, № 4. – С. 57–63. 

2. Cody R.B., Laramee J.A., Dupont Durst H. Versatile new ion source for the analysis of materials 

in open air under ambient conditions // Anal. Chem.–2005.–Vol.77, N. 8. – P. 2297–2303.


3. Petucci C., Diffendal J., Kaufman D., Mekonnen B., Terefenko G., Musselman B. Direct 

analysis in real time for reaction monitoring in drug discovery // Anal. Chem.–2007.–Vol.79, N. 13. 

– P. 1565–1568. 

4. Smith N.J., Domin M.A., Scott L.T. HRMS Directly From TLC Slides. A Powerful Tool 

for Rapid Analysis of Organic Mixtures // Org. Lett.–2008.–Vol.10, N. 16. – P. 3493–3496. 

5. Воскресенский Л.Г., Борисова Т.Н., Овчаров М.В., Куликова Л.Н., Сорокина Е.А., 

Борисов Р.С., Варламов А.В. Трансформации тетрагидропиридо[4,3-d]пиримидинов [b]- 

конденсированных с изоксазольным, тиазольным, тиадиазольным и триазольным фрагментами 

под дей-ствием активированных алкинов // Химия гетероцикл. cоединений.–2008.–Vol. 

498, № 12. – P. 1861–1872. 

6. Morlock G., Ueda Y. New coupling of planar chromatography with direct analysis in real 

time mass spectrometry // J. Chromatogr. A.–2007.–Vol. 1143, N. 1–2. – P. 243–251. 

СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 

3- МЕТИЛАМИНО-2-ГИДРОКСИПРОПИЛБЕНЗОЛА – СТРУКТУРНОГО 

ИЗОМЕРА ЭФЕДРИНА 

Черных В.В., Турмуханова М.Ж., Литвиненко Г.С. 



В результате целенаправленного синтеза фармакологически активного вещества синтезирован 3- 

метиламино-2-гидроксипропилбензол, являющийся аналогом природных соединений адреналина и структурным 

изомером эфедрина – периферических симпатомиметиков. Индивидуальность и структура 3-метиламино-2- 

гидроксипропилбензола доказана на основании данных масс-спектрометрии. Фармакологические исследования 

проведены в Научно-исследовательском объединении «Медбиофарм». Установлено, что 3-метиламино-2- 

гидроксипропилбензол обладает низкой токсичностью и рекомендован для углубленных испытаний в качестве 

анальгетика. 

Аминоспирты – обширная группа соединений, играющая важную роль в органической 

химии, встречаются среди природных соединений или близки им по структуре. Основное 

применение аминоспиртов заключается в том, что они служат основными синтонами в конструировании 

природных и синтетических биологически активных соединений и других 

практически полезных веществ и материалов. 

Аминоспирты и их производные по гидроксильной и аминогруппе являются фрагментами, 

определяющими фармакологическую активность лекарственных средств. Производным 

аминоспиртов являются антигистаминные препараты (димедрол)) противопаркинсонические 

антихолинергические препараты (циклодол, трипериден, бипериден, дидепил), противопаркинсонические 

дофаминергические препараты (глудантан), нейролептики (этаперазин, 

трифтазин), холиномиметики и симпатомиметики (ацетилхолин), холино- и 

гангглиоблокаторы (вкатерон), адреналин, β-адреностимуляторы и β-адреностимуляторы 

(анаприлин, атенолол, надолол, пиндолол, атенолол, метопролол), местные анестетики (новокаин, 

дикаин), спазмолитики (ганглерон, галидор), антибиотики (линкомицин, левомицитин) 

и многие другие. 

Наиболее известные β-аминоспирты – адреналин и эфедрин. По химическому строению 

эфедрин отличается от адреналина тем, что не содержит гидроксилов в ароматическом цикле 

и вместо аминоэтанольной содержит аминопропанольную цепь [1]. Эфедрин стимулирует α- 

и β-адренорецепторы. По периферическому симпатомиметическому действию эфедрин бли-

292 


зок к адреналину. Вызывает сужение сосудов, повышение артериального давления, расширение 

бронхов, торможение перистальтики кишечника, повышение содержания глюкозы в крови. 

CH 2 C 6 H 5 

CH O CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 2 

HCl 

Димедрол 

O CH 2 CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 2 1/ 2 C 4 H 4 O 4 

Галидор 

OH 

CH 2 C H 

CH 2 NH CH(CH 3 ) 2 

HCl 

Анаприлин 

O 

H 3 C-(CH 2 ) 3 C CH(CH 3 )-CH(CH 3 )-C-N(C 2 H 5 ) 3 

Кватерон 

J 

HO 

HO 

H 

C CH 2 NH(CH 3 ) 

OH HCl 

Адреналин 

O 

H 3 C-(CH 2 ) 3 C O -CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 2 

Дикаин 

HCl 

β-Аминоспирты, образующиеся при аминолизе эпоксисоединений, участвуют в метаболизме 

ненасыщенных канцерогенов. Это свойство обусловлено тем, что ненасыщенные 

канцерогены под действием ферментов превращаются в оксираны и далее в аминоспирты 

при взаимодействии с азотсодержащими фрагментами белковых структур. 

α-Аминоспирты служат ключевыми полупродуктами в синтезе лекарственных средств 

против ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Четвертичные соли аминоспиртов алициклического ряда проявляют 

выраженную гипотензивную активность [2]. 

В связи этим, представляло несомненный интерес синтезировать аналоги адреналина и 

эфедрина, исходя из оксиранов. 

Актуальность исследования в области синтеза аминоспиртов дополнительно подтверждается 

доступностью исходных реагентов, как эпоксидных соединений [3], так и метиламина 

– продуктов многотоннажного промышленного производства. 

Известно [3], что введение эпоксидной группы в молекулу органического соединения 

возможно за счет окисления двойных связей. Эпоксидирование в лабораторных условиях в 

ряде случаев с хорошими выходами осуществляется взаимодействием с надкислотами. В основном 

для этих целей используют наиболее стабильные надуксусную и надфталевую кислоты. 

Надуксусная кислота применяется в качестве эпоксидирующего агента вследствие 

удобства ее получения. Она почти всегда применяется в уксуснокислом растворе, так как в 

чистом виде или концентрированная надуксусная кислота чрезвычайно взрывоопасна. Недостатком 

является возможность протекания побочной реакции с раскрытием эпоксидного 

цикла и образованием эфиров гликолей. В связи с тем, что надуксусная кислота быстро разлагается 

при стоянии, необходимо использовать свежеприготовленный раствор и проводить 

реакцию эпоксидирования, по возможности, при более низкой температуре. Растворы 

надфталевой кислоты более стабильны, чем растворы надуксусной кислоты, поэтому 

надфталевая кислота особенно пригодна для эпоксидирования медленно реагирующих олефинов. 

Кроме того, при проведении реакции в хлороформном растворе образующаяся нерастворимая 

в хлороформе фталевая кислота легко отделяется от продукта реакции. 

Эпоксидирование аллилбензола надуксусной кислотой проводили при комнатной температуре. 

Смесь выдержали 24 часа, после чего провели экстракцию бензолом. Эпоксидирование 

аллилбензола (1) надфталевой кислотой проводили в течение 24 часов при 0С.


RCOOOH 

O 

(1) (2) 

Индивидуальность и строение 2,3-эпоксипропилбензола (1) подтверждены на основании 

данных ик-спектроскопии, газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии 

В ИК-спектре 2,3-эпоксипропилбензола (2.2.9) присутствует полоса поглощения, соответствующая 

эпоксигруппе в области 1250 см -1 . Валентные колебания СН ароматического 

фрагмента проявляются в спектре как полосы поглощения в области 3030 см -1 , имеющие 

среднюю интенсивность. Обычно они представляют собой группу полос, но при наличии в 

молекуле, кроме ароматического кольца, алифатической цепи, полосы поглощения ароматических 

связей С-Н сливаются с полосами поглощения С-Н связей метильной и метиленовой 

группировок, и проявляются как «плечи» на основной алифатической полосе С-Н . Три полосы 

поглощения в области 1590 см -1 , 1480 см -1 и 1440 см -1 соответствуют поглощению ароматического 

фрагмента. 

В масс-спектре 2,3-эпоксипропилбензола (1) присутствует пик молекулярного иона с 

m/z 134 (50,89%). Известно, что эпоксиды при пиролизе и фотолизе легко перегруппировываются 

в карбонильные соединения [4]. Предполагается, что подобные изомеризации должны 

протекать и под действием электронного удара. 

CH 2 

CH 3 

O 

O 

O 

134 (50,89%) 

Образующийся катион-радикал способен к последовательному выбросу метильного радикала 

и нейтральной молекулы с=о с образование осколочных ионов с m/z 119 (6,7%) и 91 

(100%). 

CH 3 

- CH 3 C O 

- CO 

CH 2 

O 

134 (50,89%) 

m/z 119 (6.7%) 

m/z 91 (100%) 

С целью синтеза β-аминоспирта (3) была проведена реакция 2,3-эпоксипропилбензола 

(1) с метиламином: 

O 

CH 3 NH 2 NHCH 3 

OH 

(2) 

(3) 

При взаимодействии 1,2-эпоксидных соединений с первичными аминами образуется 

значительное количество высокомолекулярных продуктов полимеризации. Для снижения 

побочных реакций полимеризации обычно применяют значительный избыток амина. 

В связи с этим, необходимый для реакции метиламин был взят в тройном избытке в виде 

этанольного раствора. Реакция присоединения метиламина к 2,3-эпоксипропилбензолу (2) 

проходит за 24 часа (данные ГЖХ), продукт был выделен в виде густой бесцветной жидко-

294 


сти. Однако, наряду с ожидаемым аминоспиртом (2.2.10), в продуктах реакции было обнаружено 

заметное количество 3-фенил-1,2-пропандиола, по всей видимости, образующегося 

при присоединении воды, содержащейся в спирте, к 2,3-эпоксипропилбензолу (2). Это можно 

объяснить тем, что в подобных условиях скорости реакций присоединения воды и метиламина 

к 2,3-эпоксипропилбензолу (2) близки. Для предотвращения образования диола реакцию 

2,3-эпоксипропилбензола (2) со спиртовым раствором метиламина проводили в автоклаве 

при 90°С. Реакция заканчивается в течение 1 часа. В результате был выделен 3- 

метиламино-2-гидроксипропилбензол (3) с более высоким выходом (90%), индивидуальность, 

строение и состав которого были доказаны на основании данных ИК-спектроскопии и 

хромато-масс-спектрометрии. 

В ИК-спектре 3-метиламино-2-гидроксипропилбензола (3) присутствуют характеристические 

полосы поглощения ароматического фрагмента в области 3085 см -1 , 1545 см -1 и 

1453 см -1 ; валентные колебания гидроксильной группы 3400 см -1 и NH-группы – 3315 см -1 . 

В масс-спектре 3-метиламино-2-гидрокси-пропилбензола (3), присутствует пик молекулярного 

иона с m/z 165. Из-за высокой скорости процессов распада интенсивность пика 

молекулярного иона очень низка и составляет 0,45% от высоты самого интенсивного пика с 

m/z 44, принятого за 100%. Тем не менее, азотное правило, а именно, нечетное значение пика 

молекулярного иона, позволяет установить принадлежность исследуемого соединения к 

классу азотсодержащих веществ. 

Нестабильность молекулярного иона вызвана благоприятными процессами фрагментации, 

инициируемыми ионизированными гидрокси- и аминогруппами. Согласно правилу 

Стивенсона, если в молекуле имеются две различные гетероатомные группировки, то в молекулярном 

ионе заряд локализуется на гетероатоме с меньшей энергией ионизации. Поскольку 

энергия ионизации аминогруппы ниже, чем гидрокси-, следовательно, вероятность 

образования иона с меньшей энергией локализации будет больше. Такой ион, как правило, 

более стабилен, и его пик в спектре будет более интенсивным, чем пик альтернативного 

иона. 

Это правило согласуется с высокой интенсивностью пика с m/z 44, образующегося в 

результате разрыва связи С-С, находящейся в -положении по отношению к атому азота: 

Ar 

OH CH 3 

NH 

H 2 C 

CH 3 

NH 

m/z 44 (100%) 

В интерпретации масс-спектров вторичных аминов важную роль играет процесс перегруппировки, 

сопровождающий одновременный разрыв двух - и -связей по отношению к 

азоту. 

Одним из основных направлений распада молекулярного иона амино-спирта является 

отщепление воды с образованием нечетноэлектронного иона с m/z 147 (26,79%): 

Ar 

NH 

- H 2 O 

Ar 

OH CH 3 

m/z 147 (26,79%) 

CH 3 CH 3 

NH Ar NH


Нечетноэлектронный ион с m/z 147 распадается с одновременной миграцией атома водорода 

через четырехчленное переходное состояние: 

H 

Ar 

N CH H CH 2 2 N 2 

m/z 30 (1,79%) 

Не исключена возможность миграции атома водорода из -положения относительно 

ОН-группы через шестичленное переходное состояние: 

NH 

NH 

- H 2 O 

H 

O 

H 

CH 2 

H 

O 

H 

CH 2 

NH 

m/z 147 

CH 2 

N 

H 

CH 2 

CH 2 

m/z 91 

Таким образом, данные ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии однозначно свидетельствуют 

структуре 3-метиламино-2-гидрокси-пропилбензола (3). 

Данные биологического скрининга 3-метиламино-2-гидрокси-пропилбензола (3), проведенные 

в Научно-исследовательском объединении «Медбиопром» (д.м.н. Шин С.Н.) показали, 

что соединение (3), как и предполагалось, является биологически активным соединением. 

Было установлено, что аналог эфедрина - 3-метиламино-2-гидрокси-пропилбензол обладает 

низкой токсичностью. Препарат рекомендован как перспективный для углубленного 

изучения в качестве анальгетика. 


Эпоксидирование аллилбензола надуксусной кислотой 

К 350 мл 0,9 М раствора надуксусной кислоты при перемешивании прибавляют по каплям 

35,4 г аллилбензола, при этом следят, чтобы температура не поднималась выше 40С, в 

противном случае происходит раскрытие оксиранового кольца уксусной кислотой. После 

прибавления всего аллилбензола мешалку выключают, и смесь оставляют на ночь. На следующий 

день раствор выливают в смесь 100 г толченого льда в 100 мл воды, отделяют органический 

слой, водный экстрагируют несколько раз бензолом. Бензольные вытяжки объединяют 

с органическим слоем, промывают несколько раз водой и сушат над прокаленным 

сульфатом натрия. Затем отгоняют бензол, остаток фракционируют в вакууме масляного 

насоса. Основная масса вещества перегоняется при 120-125С/2 мм.рт.ст. Получают 35 г 

20 

(87%) подвижной бесцветной жидкости (2) с n 

D 

=1,5103. 

Эпоксидирование аллилбензола мононадфталевой кислотой 

К раствору 0,3 моль мононадфталевой кислоты в 100 мл хлороформа прибавляют 0,29 

моль аллилбензола. Раствор выдерживают 24 ч при 0°с, несколько раз встряхивая в первые 

часы опыта. Окончание окисления устанавливают титрованием аликвотной части хлороформного 

раствора, затем органический слой отфильтровывают от образовавшейся фталевой 

кислоты, фильтрат промывают небольшим количеством 10%-ной щелочи, водой и сушат над

296 


na 2 so 4 , отгоняют хлороформ, остаток перегоняют в вакууме масляного насоса. Выход 2,3- 

эпоксипропилбензола, с т.кип. 120°с/2мм.рт.ст. составил 96,0%. 

Аминирование эпоксипропилбензола в автоклаве 

К раствору надуксусной кислоты при перемешивании и охлаждении прибавляют по 

каплям 34 г аллилбензола, следя за тем, чтобы температура реакционной смеси не поднималась 

выше 40°с. Уксуснокислый раствор эпоксипропилбензола разбавляют ледяной водой, 

экстрагируют 3 раза бензолом. Бензольный экстракт промывают водой и сушат сульфатом 

натрия. После фильтрования полученный раствор эпоксипропилбензола смешивают в автоклаве 

с избытком спиртового раствора метиламина и нагревают смесь при 90°с в течение 1 ч. 

После охлаждения раствор фильтруют, отгоняют спиртово-бензольную смесь и избыток метиламина. 

Остаток перегоняют в вакууме масляного насоса, собирая основную фракцию кипящую 

при 130-132°С/2 мм.рт.ст. Выделено 41,25 г (90,0%) 3-метиламино-2- 

гидроксипропилбензола в виде густой бесцветной жидкости с 


n =1,5350. 

1. Л.И. Касьян, Пальчиков В.А. Аминоспирты с каркасными фрагментами. Синтез, реакции 

и пути использования //Журн. орг. химии. – 2010. – Т. 46, Вып. 1. – С. 7-10. 

2. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Новая волна, 2000. – Т.1. – 539 с. 

3. Дрюк В.Г., Карцев В.Г., Войцеховская М.А. Оксираны – синтез и биологическая активность. 

М.: Богородский печатник, 1999, 527 с. 

4. Вульфсон Н.С., Заикин В.Г., Микая А.И. Масс-спектроскопия органических соединений. 

М. Химия, 1986. - С. 85. 

20 

D


СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ 

2-МЕТИЛДЕКАГИДРОХИНОЛИН-4-ОНА 

Черных В.В., Турмуханова М.Ж., Литвиненко Г.С., Абилов Ж.А., Келжанова Н.К. 




С целью синтеза потенциально биологически активных веществ в ряду бициклических аналогов пиперидин-4-онов 

синтезированы 1-карбоэтоксиметил-2е-метилдекагидрохинолин-4-он и 1-карбоэтокси-метил-2еметил-4а-декагидрохинолин, 

индивидуальность и структура которых доказаны на основании данных ИКспектроскопии 

и масс-спектрометрии. 

2-Метил-4-кетодекагидрохинолин является бициклическим аналогом пиперидин-4-она, 

на основе которого были получены соединения, обладающие широким спектром практически 

полезных свойств, в том числе анестезирующие препараты Рихлокаин (КазНУ им. аль- 

Фараби) и Казкаин (ИХН им. А.Б. Бектурова), анальгезирующий препарат Просидол (ИХН 

им. А.Б. Бектурова), регуляторы роста растений ТАБС (КазНУ им. аль-Фараби), КН-2 (ИХН 

им. А.Б. Бектурова). 

Производные декагидрохинолона-4 по своей структуре примыкают к алкалоидам группы 

тропана. В связи с этим, были проведены широкие исследования по изучению зависимости 

фармакологической активности от природы функциональных групп и их пространственного 

строения. 

На основе 2-метил-4-оксидекагидрохинолина и их N-алкильных (алкилы с нормальной 

цепью от метила до амила и аллил) и алкенильных производных получены гидрохлориды 

бензойных эфиров, обладающие местноанестезирующим действием [1-2]. 

Среди амильных производных декагидрохинолина заслуживает внимания препарат – 

гидрохлорид бензойного эфира 1-амил-2-метил-4-оксидекагидрохинолина (с аксиальной 

ориентацией метильной и бензоилокси-групп). Этот препарат (по ЕД 50 ) при поверхностной 

анестезии в 4,1 раза активнее дикаина, вызывает в 2-3 раза более длительную анестезию, в 

1,5-2,5 раза менее токсичен, чем дикаин при подкожном и внутривенном введении. Применение 

алмакаина в концентрации 0,1% и 0,25% не вызывает раздражающего действия на 

конъюктиву и роговицу глаза кроликов при визуальном наблюдении, а также при гистологическом 

исследовании и пробе с флюоресцеином. В связи с этим, препарат алмакаин был рекомендован 

для клинических испытаний в офтальмологической практике в качестве средства 

для поверхностной анестезии. 

Среди аллильных производных декагидрохинолина наиболее активен препарат 14а с 

диаксиальным расположением метильной и бензоилоксигрупп с транс-сочленением пиперидинового 

и карбоцикла. 

Антиаритимические свойства показал декагидрохинолин с этинильным заместителем в 

положении 4 и 2,4-диметоксифенильным заместителем в положении 2 [3]. 

Для изучения влияния природы функциональной группы на биологическую активность 

в ряду 2-метил-4-кетодекагидрохинолина представляло провести синтез новых функциональных 

производных на его основе. 

Подобные исследования связи структура-активность всегда остаются актуальными и 

перспективными в силу того, что их результаты позволяют создать теоретическую базу для 

направленного синтеза веществ с заданными свойствами и биологической активностью. 

В продолжение этих исследований нами были осуществлен синтез замещенных трансдекагидрохинолинов 

и изучена их биологическая активность.

298 


С целью синтеза новых производных декагидрохинолина и выявления закономерностей, 

связывающих фармакологическое действие с их пространственной структурой, был 

синтезирован N-карбэтоксиметил-2е-метил-транс-декагидрохинолин-4-он (2) алкилированием 

2е-метил-транс-декагидрохинолин-4-она (1) этиловым эфиром бромуксусной кислоты. N- 

карбэтоксиметил-2е-метил-транс-декагидрохинолин-4-он (2) был получен с выходом (91,1%) 

в виде бесцветных игольчатых кристаллов с т.пл. 72-73С. 

H 

N 

O 

EtOOC N 

(1) (2) 

O 

В ИК-спектре (2) карбонильная группа проявляется в области 1715 см -1 , спектр которого 

содержит также характеристическую полосу поглощения валентных колебаний эфирного 

карбонила в области 1740 см -1 и полосу С-О в области 1189 см -1 . 

Для всех аминов характерно поглощение в области 2780-2830 см -1 . В настоящее время 

его принято называть «больмановским» [4]. Это поглощение обусловлено валентными колебаниями 

связей С-Н, исходящих из -углеродных (по отношению к азоту) атомов. Очень 

важно, что появление указанных полос вызывается только аксиальными связями С-Н. На 

этом основании возможен контроль ориентации групп СН 3 у С 2 и способа сочленения циклов 

(ориентации Н при С 9 ). 

ИК-спектры соединения (2) содержит сильную «больмановскую» полосу, что также 

подтверждает экваториальное положение метильной группы. 

С целью синтеза новых потенциально биологически активных производных декагидрохинолин-4-онов 

и исследования конформационных и конфигурационных изменений, связанных 

с переходом карбонильной функции в гидрокси-группу, была проведена реакция алкилирования 

этиловым эфиром бромуксусной кислоты 2е-метил-транс-декагидрохинолин-4- 

ола (3), полученного по методике [5] 

O 

OH 

OH 

H 

N 

N 

N 

H 

EtOOC 

1 3 4 

N-карбэтоксиметил-2е-метил-4а-окси-транс-декагидрохинолин (4) был получен с выходом 

96,3% в виде бесцветных игольчатых кристаллов с т.пл. 91-93С. Строение (4) было 

доказано на основании анализа данных ИК-спектров. 

ИК-спектр соединения (4) содержит интенсивную полосу поглощения гидроксильной 

группы в области 3490 см -1 , характерную для димеров. Ряд полос в области 2813 см -1 , 2860 

см -1 , 2927 см -1 и 2980 см -1 характерен для валентных симметричных и несимметричных колебаний 

С-Н связи метильной и метиленовой групп. Полоса поглощения при 1449 см -1 соответствует 

деформационным колебаниям метиленовой группы. «Больмановская» полоса (2813 

см -1 ) свидетельствует об экваториальном положении метильной группы при С 2 . 

Сильная полоса поглощения в области 1744 см -1 соответствует валентным колебаниям 

карбонильной группы сложного эфира. Как и для кислот, в спектрах сложных эфиров в области 

1300-1050 см -1 проявляется одна (или несколько) интенсивных полос, вызванных колебаниями 

с участием эфирной связи С-О-С (так называемая «эфирная полоса»). Идентифицируется 

это поглощение по высокой интенсивности, и, как правило, «эфирная полоса» сильнее


карбонильной, она более широкая и иногда расщепляется. В ИК-спектре соединения (4) присутствует 

сильная полоса поглощения в области 1190 см -1 , соответствующая «эфирной полосе». 

Пики молекулярных ионов в масс-спектрах производных декагидрохинолина имеют 

заметную интенсивность. Основной распад их скелета связан с расщеплением карбоциклического 

кольца в результате процесса типа Н-5 [6]. Для синтезированного соединения (4) распад 

молекулярного иона с m/z 255 (3,29%) приводит к иону [M-43] + (m/z 212 7,08%): 

OH 

OH 

OH 

COOC 2 H 5 COOC 2 H 5 

COOC 2 H 5 

- C 3 H 7 

H 

N CH 3 

N CH 3 N CH 3 

m/z 255 

m/z 212 

(3,29%) 

(7,08%) 

При отщеплении от молекулярного иона карбэтокси-радикала (m/z 73) образуется стабильный 

осколочный ион с m/z 182, имеющий максимальную интенсивность. 

OH 

OH 

N 

m/z 255 

(3,29%) 

- COOC 2 H 5 

CH 3 

COOC 2 H 5 

N 

CH 2 

m/z 182 

(100%) 

При отщеплении от молекулярного иона метильного радикала происходит образование 

осколочного иона с m/z 240 (7,72%). 

В масс-спектре отсутствует пик иона, соответствующего отщеплению молекулы воды 

от молекулярного иона, что говорит о том, что подобное отщепление энергетически невыгодно, 

и, в отличие от фенилацетиленовых третичных спиртов, в которых образование подобного 

иона выгодно за счет стабилизации положительного заряда вследствие сопряжения с 

-системой фенилацетиленового фрагмента, во вторичных спиртах декагидрохинолинового 

ряда не осуществляется. 

OH 

OH 

CH 3 

- CH 3 

N CH 3 

COOC 2 H 5 

m/z 255 

(3,29%) 

N 

COOC 2 H 5 

m/z 240 

(7,72%) 

Таким образом, из данных ИК- и масс-спектров следует, что при синтезе N- 

карбэтоксиметил-2е-метил-4а-окси-транс-декагидрохинолина (4) никаких конформационных 

изменений в строении молекулы не происходит, сохраняется транс-сочленение пиперидино-

300 


вого и циклогексанового колец; С 2 -метильная и С 4 -гидроксильная группы занимают соответственно 

экваториальное и аксиальное положения. 


Индивидуальность продуктов доказана методом ГЖХ. Хроматографирование проводилось 

на газожидкостном хроматографе ―Кристалл 4000 люкс‖ с пламенно ионизационным 

детектором, на капиллярной колонке марки ZB-1, длиной 30 м, внутренним диаметром 0,32 

мм при толщине слоя неподвижной жидкой фазы – полиметилсилоксана – 50 um. Массспектры 

и хроматограммы сняты на приборе Agilent 6890 Plus Gas Chromatograph Systhem. 

ИК-спектры записаны на приборе ИК Фурье-спектрометр ФСМ 1201 в таблетках бромида 

калия. 

N-карбэтоксиметил-2е-метил-транс-декагидрохинолин-4-он (2) 

К смеси 3,34 г (0,02 моль) 2е-метил-транс-декагидрохинолин-4-она, 5,5 г прокаленного 

поташа и 50 мл сухого ацетона, нагретой до 50С, при перемешивании прикапывают раствор 

3,67 г (0,022 моль) этилового эфира бромуксусной кислоты в 20 мл сухого ацетона. После 


Затем осадок отфильтровывают, промывают ацетоном. Фильтрат упаривают, остаток 

перекристаллизовывают из петролейного эфира. Получают 3,453 г (91,1%) продукта (2) в 

форме бесцветных игольчатых кристаллов с т.пл. 72-73С. 

N-карбэтоксиметил-2е-метил-4а-окси-транс-декагидрохинолин (4) 

К смеси 2,97 г (0,01 моль) гидроиодида 2е-метил-4е-окси-транс-декагидрохинолина, 2,8 

г прокаленного поташа и 25 мл сухого ацетона, нагретой до 50С, при перемешивании прикапывают 

раствор 1,837 г (0,011 моль) этилового эфира бромуксусной кислоты в 10 мл сухого 

ацетона. После прибавления всего раствора смесь перемешивают при температуре кипения 

в течение 6 часов. Затем осадок отфильтровывают, промывают ацетоном. Фильтрат упаривают, 

остаток перекристаллизовывают из гексана. Получают 2,46 г (96,3%) продукта (4) в 

виде бесцветных игольчатых кристаллов с т.пл. 91-93С. 


1. Самарина Г.Н. Химическре и стереохимическре строение производных пиперидина 

и декагидрохинолина и их фармакологическая активность / Автореф. дис. … докт. мед. наук. 

– Алма-Ата. – 1972. – 32 с. 

2. Соколов Д.В., Литвиненко Г.С., Хлуднева К.И. Стереоизомерия азотистых гетероциклов.VII. 

Бензойные эфиры изомеров 2-метил-4-оксидекагидрохинолина и 1,2-диметил-4- 

оксидекагидрохинолина. Новые анестезирующие соединения // Журн. общей химии. – 1960. - 

Т. 50. – С. 831-838. 

3. Патент РК № 42302 РК. Гидрохлорид 1-(2,4-диметоксифенил)-4-этинил-4- 

оксидекагидрохинолина в качестве соединения с антиаритмической активностью (антиаритмическое 

средство) / Пралиев К.Д., Жилкибаев О.Т., Вдовиченко В.П. Опубл. 30.05.2003. 

4. Bohlmann F. – //Chem. Ber. – 1959. - V. 92. – P.1798. 

5. Литвиненко Г.С., Артюхина В.В., Волженина Т.Б., Шиганакова О.В., Исакова Л.А., 

Еспенбетов А.А., Стручков Ю.Т. Стереохимия азотистых гетероциклов. 66. Синтез и рентгеноструктурный 

анализ эпимерных по С 4 1-метил-транс-декагидрохинололов-4 /Химия гетероцикл. 

– 1988. -№5. – С. 648-650. 

6. Вульфсон Н.С., Заикин В.Г., Микая А.И. Масс-спектрометрия органических соединений. 

М. – 1986. - С.52.


АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ 

ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

KARACHAGANAK FIELD - INNOVATIONAL METHOD OF DIRECT 

DETERMINATION OF SATURATES-WAXES-AROMATICS- RESINS-ASPHALTENS BY 

TLC-FID TECHNIQUE 

Germi F., Gabdushev B.Y., Zakiyev T.M. 

Production Chemical Laboratory, Karachaganak Petroleum Operating b.v., 

Kazakhstan, Aksai, GermiF@kpo.kz 

Based on separation of fluid compounds on the thin bonded layer of absorber (the stationary phase is a Chromarods 

– quartz rod with a silica surface) by means of the selective solvents (mobile phase) combined with technique of 

ionization of separated compounds by Flame Ionization Detector (FID), the KPO b.v. Chemical Laboratory could 

achieve direct separation of crude oil sample in one run into 5 compounds qualified as SWARA (Saturated-Waxes- 

Aromatics-Resins-Asphaltenes) 

As a reference of performed research work was taken the ―IP 469/D1 - standard method for 

determination of saturated, aromatic and polar compounds in petroleum products by thin layer 

chromatography and flame ionization detector‖ performing the analyses on ―Iatroscan MK-6‖ instrument. 

Conducted program can be subdivided in several steps summarized as following: 

Preliminary steps – method verification: in order to get familiar with technology and instrument 

a different number of test runs, that has involved different type samples, variation of implemented 

solution‘s ratios, concentrations and elution sequences. During this to preliminary phase 

was possible to obtain three and four compound chromatogram according to IP 469/D1 and SARA 

(Saturates-Aromatics-Resins-Asphaltenes) method, specifications. 

Secondary step – methodic optimization: In order to obtain good separation of compounds 

on chromatograms and define the right dilution ratio were chosen three different aliquots of KPO 

crude oil and diluted in solvent (0.05 g, 0.1 g, 0.15 g in 10 ml of dichloromethane). Different prepared 

aliquot were then spotted on chromarods (picture 1) and straight eluted (picture 2)with different 

agent, begun with heptane (70 ml), then a mixture of toluene/heptane (70 ml) in ratio of 80:20 

volume percentages and finally a mixture of dichloromethane /methanol (70 ml) in ratio of 95:5 

volume percentages. The chromarods (after terminate elution process) were passed on ionization 

process (FID burns chromarods providing signal proportional of eluted substances on chromarods) 

obtaining four peak and respective component determination, according to SARA method. In compliance 

with obtained results / chromatograms (example in Figure 1), the optimal concentration of 

aliquots was established approximately 10 mg/ml. 

During this phase were analyzed 29 samples of stable fluids sampled from 29 wells on 

―Iatroscan MK-6‖ as a proof test. Solution of each sample with approximately concentration 10-12 

mg/ml diluted in dichloromethane were prepared and analyzed by SWARA method. 

Third step – SWARA separation: The primary scopes (last step) of research work was to 

obtaining speciation of sample in 5 components with one analyses (run) according to Xiaohu – 

Kalman – Redelius /2/ research job that initiate the SWARA (Saturates-Waxes-Aromatics-Resins- 

Asphaltenes) qualification. Basing our test on previous performed steps, a oil sample (0.1 g.) was 

dissolved in dichloromethane, then spotted onto chromarods (Picture 1), then it was eluted consequently 

in heptane (70 ml), in a mixture of heptane/toluene (70 ml ratio 20:80 volume percentages), 

and in a mixture of dichloromethane /methanol (70 ml ratio 195:5 volume percentages).

302 


At this point we had applied a back elution (in order to separate waxes form saturates) with 

acetone (80ml, cold). Eluted compounds were ionized by FID detector achieving the desired separation. 

(Figure 2) 

Eluting (Picture 2) procedure was performed by straight and back elution. 

Picture 1 – Sample spotting 

Picture 2 – Sample elution


Figure 1 – Chromatogram of ionized oil sample by SARA method 

Figure 2 – Chromatogram of ionized oil sample by SWARA method 

Additional step – light fraction losses: Considering that standard method available are normally 

dedicated to heavy oil or asphalt testing, in our case one of the major aspect / question of this 

research work was to understand the crude oil behavior (KPO type), possible losses (quantitative 

difference in light fractions), that could occurs when sample spotted on chromarods (that contain 

light fractions) has been exposed to temperature (45 C per 15 minute) during the chromarods drying 

procedures. In order to verify the supposed changes, was tentatively simulated the evaporation process 

of different fractions of stable condensate from Chromarods during first step of Iatroscan analyses 

(drying). At this purpose a defined equal quantity of crude oil (previously analyzed by GC for 

obtained the composition content) was placed in different type of ceramic crucibles (by weight, diameter 

and design), then those were exposed at constant temperature and for defined amount of

I-PENTANE 

PROPANE 

loss in small 

loss in middle 

loss in wide 

Original,% 

C10 

C7 

C16 

C13 

C22 

C19 

C28 

C25 

C34 

C31 

Small,% 

Middle, % 

Wide. % 

Original,% 

PROPANE 

N-BUTANE 

N-PENTANE 

C7 

C9 

C11 

C13 

C15 

C17 

C19 

C21 

C23 

C25 

C27 

C29 

C31 

C33 

C35 

304 


time (as per standardized procedure for SWARA testing). Remaining oil after the treatment were 

collected in vials and analyzed by gas chromatography technique. As a result was possible to observe 

the influence of heating on sample light fractions. Confirming that the trend of losing of light 

fractions is the same for all crucibles (but by different quantities), respectively. 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

Original,% Wide. % Middle, % Small,% 

Figure 3 

Looking to the general results and graphical representation on figure 3, the mayor loss influences 

lighter fraction at least up to C6-C7 group, on figure 4 were developed a comparison that enhance 

light part differences. 

7 

6 

5 

4 

3 

Original,% 

loss in wide 

loss in middle 

loss in small 

2 

1 

0 

Figure 4 

Difference of loss light fraction can well evidenced on below chromatogram obtained comparing 

the performed Gas Chromatograph analyses (most open crucible) in figure 5 and figure 6.


Figure 5 

Figure 6 

Final step – Calibration and future development: At this stage of research work due unavailability 

of dedicated calibration standards, KPO Chemical laboratories using a pure reference 

sample of wax (GSO for Waxes by GOST method) achieve qualitative and quantitative calibration 

of instrument. Actually in process research of other pure component or standard that will allow us 

to obtain an absolute calibration of all separated class of components. 

Concluding: TLC-FID technique combination showed a good repeatability and lower error, 

comparing wet chemistry process. Collected results prove us that in future using of Iatroscan MK-6,

306 


for determination of SWARA or single wax content in stable petroleum samples will be adaptability. 

Advantages of the Iatroscan use defined during those tests: 

- TLC-FID used for waxes determination (also including preparation phases), is faster then 

actual GOST in use (2 hours against 17); 

- Consumes much less amount of solvents and sample; 

- Any single sample is spotted on different chromarods (minimal 5 maximal 10) allowing 

parallel analyses; 

In conclusion, those set of trials, confirm the possibility to utilize ―Iatroscan MK-6‖ (with 

TLC-FID technique) with a dedicated method to perform analyses of Saturated-Waxes-Aromatics- 

Resins-Asphaltenes in one run and shortest time with a good analytical quality. 

References: 

1. IP 469/D1 (2006), Determination of saturated, aromatics and polar compounds in petroleum 

products by thin layer chromatography and flame ionization detector. 

2. A New Test Method for Determination of Wax Contenet in Cruid Oils, Residues and Bitumens. 

Xiaohu Lu, Bjorn Kalman, Per Redelius. ―AB Nynas Petroleum, Bitumen Research‖ , 

―Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI).‖ 

3. Improved Sample Application Methods for the Iatroscan. H. READ, BP Research Center, 

Chertsey Road, Sunbury on Thames, Middlesex, TW167LN. England. 

4. Thin Layer Chromatography – Flame Ionization Detection. Analysis of IN-SITU petroleum 

biodegradation. Frank L. Stephens. August 2004. 

5. A new North Sea oil-based standard for Iatroscan analysis. Sunil Bharat, Richard Patience, 

Nigel Mills and Trond Hanesand. 

6. Alternative calibration and standardization procedure of Iatroscan TLC-FID for SARA hydrocarbon 

class quantification: Application to TAR-MAT zone identification. Miguel Orea, Margarita 

Alberti, Armando Ruggiero, and Silvia Colaiocco. 

POLYMERIC SORBENTS FOR TREATING OF WATER FROM HEAVY METALS 

1 Mamedova S.Sh., 1 Gadjieva S.R., 1 Khanlarov T.G, 

1 Jafarova N.M., 2 Akhundova N.A. 

1 The Baku State University, 2 The Azerbaijan Economy University, 

Azerbaijan,Baku, sura93@rambler.ru 

It has been studied sorbtion properties of sorbents on the basis of maleic anhydride (MA)with ions of Cu 2+ 

.Dependence of a degree sorbtion(R, %) Cu 2 + ions from рН of solution has been studied .By us has been investigated, 

the isotherm sorbtion copper at рН 8 and factors of distribution of ions of copper are certained. It has been showed,that 

salysilcontainning sorbents is better absorb, than sorbents from ions Cu 2 + antipyrine groups, and the last absorbed is 

better, than not modified sorbents:МA-ST-Ph - PASA > МA-ST-Ph-4ААP > МA - ST- Ph. 

In the above-stated optimum conditions it has been stydied sorbtion and desorbtion ions of copper.The developed 

sorbtion-photometric method is used for definition of microquantities of ions Cu 2 + in sea water taken at coast of 

Caspian sea the Absheron peninsula. 

The present work is devoted to studying sorbtion properties of a sorbent on the basis of maleic 

anhydride with ions of copper and the further of its application for clearing ecological objects by the 

polluted heavy metals. The main pollution sewage is ions of heavy metals. Consumption of the water 

polluted by heavy metals is the main reason of penetration of these pollutions in an organism of 

the person which, collecting, create a constant source of a poisoning. In processes of clearing wide


application find ionchangers with various functional groups. Ability ionits selectivity to sorbs ions 

of metals has caused their use for clearing industrial sewage. 

Preliminary heavy metal makes one of the major stages of the chemical analysis. Carrying out 

preliminary concentration is a necessary condition at definition trace quantities of ions of metals in 

various objects, for example, in natural and sewage, ground, plants, food stuffs, etc. Definition of 

toxic metals at a level of their maximum permissible concentration is an actual analytical problem 

in ecological monitoring objects of an environment. Direct definition of such elements at low concentration 

often is not possible even the advanced physical and physical and chemical methods. 

Therefore it is necessary to copper preliminary concentration these elements. 

One of the basic methods concentrations is sorbtion concentration.[1].. Recently it is frequent 

for these purposes apply various sorbents. Simplicity, expressity, reliability, sharp selectivity distinguishes 

this method from other methods concentration. 

Copolymers maleic anhydride with styrene (МА-ST) have received heterogeneous copolymerization 

of these monomers in a solution [2]. Constructed of insoluble sorbents have been received 

by sewing together of copolymers maleic anhydride with styrene by means of paraphenylendiamine(Ph). 

Modification of unsoluble sewing copolymers spent by means of 

paraaminosalicylic acid(PASA) and 4-aminoantipyrine(4AAP).Structures of the received copolymers 

defined the element analysis and a method potentiometric titrations.. The chemical structure 

of the received sorbents investigated a method of IR-spectroscopy. To definition of concentration of 

ions Cu (II) applied a photometric method. [3]Desorbtion ions of copper spent in static conditions. 

For this purpose to complexes of ions of copper with a sorbent have added 25 ml of solutions of acids 

with different concentration and in 2 hours defined the amount of ions of copper. 

Research kinetic of sorbtion spent in static conditions at various speeds hashing of a solution 

(weight of a sorbent-250mg, volume of a solution-500ml) a method of the limited volume. The control 

for sorbtion ions of metals from solutions carried out by the spectrophotometric method.Value 

рН in solutions established by means of acetate-ammonia buffer solutions (рН3-11), HCl (рН1-2), 

and NaOH (рН 12-14). The set ionic force of a solution created with use KNO 3 .Optical density of 

solutions defined on spectrophotometer –Lambda40. Value рН solutions supervised by means of 

ionmeter with glass and chlorargentium electrodes. 

Process sorbtion ions of copper investigated in static conditions. To 25 ml of the solution containing 

set quantity of ions of copper, have added 25 mg of a sorbent and periodically mixed within 

24 hours. Sorbtion capacity have defined on a difference of weight of an ions copper entered into 

reaction remained in solution after branch of a sorbent. 

One of the main parameters characterizing efficiency of a sorbent, is sorbtion capacity. 

Whereas the functional groups which are a part of sorbents, are groups of weak acid character, diccociation 

which depends from рН medium. Therefore first of all dependence sorbtion capacities of 

sorbents in relation to Cu (II) has been studied at various values рН. Results are presented in tab. 1. 

At рН9 for all sorbents hydrolysis of ions Cu (II) is observed. Apparently from the received data of 

sorbtion capacity depends by nature sorbents. At the maximal values рН medium is calculated theoretical 

sorbtion capacity. 

The maintenance of elements in some objects happens below limits of definition of these elements 

various analytical methods and consequently it is necessary their preliminary concentration. 

For this purpose apply various methods among which sorbtion concentration differs simplicity, expressity, 

accuracy and etc. 

It has been studied concentration microquantities of copper by the synthesized sorbents. Dependence 

of a degree sorbtion(R, %) Cu 2 + ions from рН of solution is studied. It is established, that 

optimum рН sorbtion in the given conditions is рН8 .On the further increase рН, there is a hydrolysis 

of ions of copper.

308 


Table 1 - Dependence sorbtion capacities of sorbents at sorbtion Cu (II) from рН 

№ Sorbents Sorbtion capacity, mg|g 

рН 1 рН2 рН3 рН4 рН5 рН6 рН7 рН8 

1. МA - ST- Ph 13 21 30 47 80 124 220 229 

2. МA-ST-Ph-4ААP 5 13 20 38 67 125 230 237 

3. МA-ST-Ph - PASA 26 38 44 68 102 167 246 269 

Further influence of weight of a sorbent on a degree sorbtion ions of copper has been studied 

at optimum values -pH 8. It is established, that with increase in weight of a sorbent the degree of 

extraction increases also the minimal weight of sorbents necessary for full sorbtion of ions Cu 2 + , 

depends by nature of sorbent. The investigated weights of sorbents is much more, the weight necessary 

for full sorbtion taken quantity of ions Cu 2 + (500 mkg) proceeding from sorbtion capacities 

of these sorbents. Sorbtion the capacity was defined at long contact (in current of 24 hours) an ion 

of metal and a sorbent, therefore at definition of dependence of a degree sorbtion from weight of a 

sorbent time sorbtion made 2 hours. 

Degree extraction of ions of copper depends concentration of this ion in a solution. It is established, 

that at constant volume of a solution (25ml) and constant weight of a sorbent (25 mg) the 

minimal concentration at which there is a full extraction of ions Cu 2 + from a solution, is equal 10 

mkg/ml. Studying of influence of the attitude of volume of a solution to weight of a sorbent has 

shown, that with increase in size of this attitude the degree sorbtion decreases. 

One of the most important practical problems is sorbtion allocation of microquantities of an 

investigated ion from solutions of complex salt structure.[5] Therefore influence of ionic force on 

sorbtion is studied. It is established, that the increase in ionic force up to 1 does not influence on 

sorbtion ions Cu 2 + . 

These results show, that the synthesized sorbents allow to copper concentration microquantities 

of ions Cu 2+ from solutions with high concentration of macrocomponents. It has great value at 

allocation of such elements from natural and sewage, from objects of an environment .Besides is 

revealed, that with increase of a charge of an ion of metal stirring influence of macrocomponents (in 

this case ions Na + ) decreases. 

One of main parameters is describing equilibrium properties of sorbents, the factor of distribution 

of an ion of metal between a sorbent and a solution . By us is investigated, the isotherm 

sorbtion copper at рН 8 and factors of distribution of ions of copper are certained. It has been 

showed,that salysilcontainning sorbents is better absorb, than sorbents from ions Cu 2 + antipyrine 

groups, and the last absorbed is better, than not modified sorbents: 

МA-ST-Ph - PASA > МA-ST-Ph-4ААP > МA - ST- Ph; 

Further the sorbtion-photometric method of definition of ions of copper is developed. [4].It is 

known, that at definition of small quantities of elements by various methods it is necessary to conduct 

preliminary concentration them. The combination of processes sorbtion and definition of elements 

reduces number, and definition of elements reduces number of stages of definition in comparison 

with other methods that coppers to increase in accuracy of definition of elements. Development 

simple and concerning exact sorbtion-photometric methods of definition of these elements 

has big practical values. 

By development of sorbtion-photometric definition of elements alongside with studying of 

process sorbtion it is necessary to investigate process desorbtion these elements. For this purpose 

nitric, sulfuric and chloric acids of various concentration have been used. Results of researches on 

concentration ions of copper the synthesized sorbents have shown, that on the basis of these 

sorbents it is possible to copper effective sorbtion and desorbtion ions of copper. These results allow 

us to develop a sorbtion-photometric method of definition of copper.


In the above-stated optimum conditions it has been stydied sorbtion and desorbtion ions of 

copper. Concentration of copper was approximately in 50-100 times less, than the minimal concentration 

of copper at its photometric definition. As a sorbent has been used МA-ST-Ph - PASA , as 

desorbent - H 2 SO 4 .It has been stydied static processing of results of measurement and have calculated 

the basic metrological characteristics of the sorbtion-photometric analysis of copper. 

Table 4 - Results of sorbtionо-photometric definition of ions Cu 2 + (п=5, р=0,95) 

Entered, mkg/l Found , mkg/l, S r 

12,8 12,9 0,054 12,90,21 

25,6 25,3 0,047 25,30,28 

38,4 38,8 0,041 38,80,37 

51,2 51,5 0,032 51,50,44 

64,0 63,8 0,026 63,80,56 

The developed sorbtion-photometric method is used for definition of microquantities of ions 

Cu 2 + in sea water with preliminary concentration[6]. The analysis is executed by a following technique:1 

l the filtered analyzed test copper up to the necessary value рН and sorbtion spent by 

means of sorbent at МA-ST-Ph - PASA speed of rotation 180 rot./min. As desorbent used H 2 SO 4 

.In eluate concentration of ions Cu 2 + defined by photometric method. Results is shown in tab.5. 

Table 5 - Results of the analysis of samples of water (п=5, р=0,95) 

The sample Entered, mkg/l Found, mkg/l 

Sea water - 

26,50,5 

5 

31,30,7 

10 

36,10,7 

15 

41,20,8 

Samples have been taken at coast of Caspian sea the Absheron peninsula.. Concurrence of the 

entered and found quantities of ions of copper is received. 

References 

1.Мясоедова Г.В., Саввин С.Б. Хелатообразующие сорбенты.М.: Наука, 1984,173 с 

2.Мамедова С.Ш.,Ханларов Т.Г. и другие.Авторское свидетедьство №143869,1988. 

3.Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометричкским методам 

анализа. Л.:Химия. 1986.432 

4.Золотов Ю.А., Кузьмин Н.М. Концентрирование микроэлементов. М.:Химия, 1982, 

284 с. 

5.Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты. М.: Химия, 

1980. - 336 с. 

6.Мамедова С.Ш.Синтез полимерных сорбентов на основе малеинового ангидрида и 

применение их при концентрировании и определении некоторых металлов . – Автореф. канд. 

дисс., Баку, 2004, 24с. 

х ± 

t 

p, f 

n 

s 

, %

310 


АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В ПОЛУЧЕНИИ СУБСТАНЦИИ 

АРГЛАБИНА НАТИВНОГО 

Адекенова А.С., Ивасенко С.А., Тулеуова Г.Х. 


100009, г. Караганда, Республика Казахстан 

В настоящее время происходит смещение акцента с анализа готовой продукции на аналитический 

контроль производства, т.е. качество должно быть заложено в продукт и контролироваться 

в процессе производства. Это означает, что на всех этапах технологического процесса 

необходимо проведение аналитического контроля с применением надежных методов 

анализа. 

В АО «Международный научно-производственный холдинг «Фитохимия» разработан и 

внедрен в производство оригинальный препарат «Арглабин» противоопухолевого действия 

на основе нового сесквитерпенового лактона арглабина, выделенного из надземной части 

полыни гладкой (Artemisia glabella Kar. et Kir.). Препарат рекомендован Министерством 

здравоохранения Республики Казахстан для лечения рака молочной железы, легких, печени и 

включен в Лекарственный формуляр РК [1]. 

Нами разработана унифицированная селективная и высокочувствительная методика 

качественного и количественного анализа арглабина и сопутствующих компонентов методом 

ВЭЖХ в сырье полыни гладкой, СО 2 -экстракте полыни гладкой и субстанции арглабина нативного. 

Кроме того, данная методика позволяет контролировать технологический процесс 

получения субстанции арглабина нативного. 

Учитывая современные требования при стандартизации лекарственных средств, лекарственного 

растительного сырья, лекарственных форм и стандартных образцов, разработанная 

методика включена в нормативную документацию на лекарственное растительное сырье – 

трава полыни гладкой (ФС РК 42-677-05), арглабин – стандартный образец (ВФС РК 42- 

1328-04), субстанцию арглабина нативного (ВФС РК 42-1928-08) и в опытно-промышленный 

регламент на производство субстанции арглабина нативного (ОПР 40653870-01-09), а именно, 

для объективного контроля при определении посторонних примесей, количественного 

содержания и качества целевого продукта. 


1 Лекарственный формуляр Республики Казахстан (приказ МЗ РК № 430 от 28.08.09 г.).


ТЕРМИЯЛЫҚ-ҚЫШҚЫЛДЫҚ АКТИВТЕЛГЕН БЕНТОНИТ САЗЫНА МЕТАЦИД 

АДСОРБЦИЯСЫ 

Балықбаева Г.Т., Мусабеков К.Б., Тусупбаев Н.К. 

Кызылординский государственный университет им.Коркыт ата 

Казахский национальный университет им.аль Фараби 

bal_gulzhan@mail.ru 

Қышқылдық активтелген бентонит сазы бетіне метацид адсорбциясы метацид концентрациясы және 

ортаның рН мәніне сай зерттелінді. 

Бентонит сазы бөлшектерінің теріс зарядының өсуіне сай ортаның рН мәні артқан сайын метацид 

адсорбциясы артатыны байқалды. 

Метацид (МЦ) тҧзының сулы ерітіндісі вегатативті микроағзалар тҥрлеріне 

жоғары бактерицидтік қасиет кӛрсетеді [1]. 

[- (CH 2 ) 6 –NH – C – NH- ]n 

|| 

NH· HCl 

Метацид (МЦ) рН мәнінің жоғары диапазонында және кӛп мӛлшердегі органикалық 

қоспалар қатысында да жоғары активтілігін сақтайды. Сондықтан бактерицидті препарат 

алуда термиялық - қышқылдық активтелген бентонит адсорбенті бетіне МЦ адсорбциясы 

зерттелінді.Барлық зерттелінетін бентонит ҥлгісінің (табиғи, термиялық ӛңделген және 

термиялық-қышқылдық активтелген) рентгенофазалық зерттеу нәтижелері 

монтмориллонит тобы минералдарына ҧқсас, бірдей дифрактограмма беретінін кӛрсетті. 

Термиялық активтелген бентониттің минерал қҧрамы табиғи минерал ҥлгісіне ҧқсас. 

Термиялық - қышқылдық активтелген минерал қҧрамының айырмашылығы – мҧндағы 

монтмориллонит - тҥссіз. 

Жоғары молекулалық қосылыстардың саз бӛлшектеріне адсорбциялану кинетикасын 

зерттеу маңыздылығы бірнеше себептерге байланысты. Біріншіден, адсорбция кинетикасы 

дисперстік жҥйелерді полимермен флокуляциялауда және берілген процесс механизмін 

анықтауда маңызды роль атқарады [2]. Екіншіден, полимердің әр тҥрлі уақытта 

адсорбциялануы, табиғаты әр тҥрлі бӛлшектердің кӛп жағдайларда минералдық 

қоспалардан таңдамалы бӛлінуіне мҥмкіндік береді [3]. Сонымен қатар бактерицидті 

полимердің термиялық– қышқылдық активтелген бентонит сазы бӛлшектеріне 

адсорбциялану кинетикасын білу, Сырдарья суын ауру тудырғыш микробтардан тазалау 

процесіне толық бағыт береді. 

Бҧл жҧмыста термиялық - қышқылдық активтелген бентонит сазының бетіне метацид 

адсорбциясының кинетикасын зерттеу нәтижелері келтірілді. Тәжірибе нәтижелері 1,2- 

суреттерде кӛрсетіледі. Бҧл суреттерден кӛріп отырғанымыздай, МЦ макромолекуласымен 

бӛлшектердің араласу уақытының ҧзақтығы 5 минуттан 4 сағатқа дейінгі аралықта 

полимердің меншікті адсорбциялануы белгілі заңдылықпен артатыны байқалады. 

Сонымен қатар pH мәні артқан сайын (2-сурет) метацидтің термиялық – қышқылдық 

активтелген бентонит бетіне адсорбциясы артады.Термиялық - қышқылдық активтелген 

бентонитте оның алмасу сыйымдылығы азаяды, активтеуші қышқылдың сутегі ионы 

алмасу позициясынан натрий, кальций, магний алмасу катиондарын ығыстырумен қатар, 

монтмориллонит қҧрылысына терең еніп және қҧрылысынан магний, темір, алюминий 

және ӛзге металдарды да ығыстыратыны [4] жҧмыста кӛрсетіледі.

312 


А,мг/г 

50 

40 

30 

20 

4 

3 

2 

1 

10 

0 

0 1 2 3 4 

, час 

Суреттегі белгілеулер: – 3 ∙10 -3 (1); – 6∙10 -3 (2); - 1 ∙10 -2 (3) - 5 ∙10 -2 (4) моль/л 

1-сурет - Термиялық-қышқылдық активтелген бентонитке (pH=5,5) метацидтің 

(МЦ) адсорбциялану кинетикасы 

А, мг/г 

80 

60 

40 

4 

3 

2 

1 

20 

0 

0 1 2 3 4 

, час 

Суреттегі белгілеулер - pH=3,2 (1); -pH=5,5 (2); - pH=7,5 (3); - pH=9 (4) 

2-сурет - Термиялық-қышқылдық активтелген бентонитке метацидтің [ МЦ ] 

ортаның рН мәніне тәуелді адсорбциялану кинетикасы: Жҥйедегі [ МЦ ] = 1· 10 -2 моль/л 

Бҧл монтмориллонит қҧрылысының бҧзылуына, алмасу әсерінен сутегі ионымен 

алюминий катионының пайда болуына әсер етеді. Сонымен қатар силикагельдің кейбір 

мӛлшерінің бӛлінуінен активтелген ҥлгінің беттік ауданы табиғи бентониттің беттік 

ауданымен салыстырғанда 2-4 есе артады және кеуектіліктің іріленуінен ҥлгінің де 

кеуектілігі артады 

Саз бӛлшектеріне полиэлектролиттер адсорбциясының ӛзіндік ерекшелігі, адсорбат 

және адсорбенттің қосымша әрекеттесулеріне байланысты байқалады [3;5]. Зарядталған 

беткі бӛлікке полиэлектролиттердің адсорбциялану шамасы, элементарлы топтардың 

адсорбциялану энергиясына ғана емес, адсорбат концентрациясына, ҥлгінің молекулалық 

массасына және т.б. (ионды емес полимерлер жағдайында), беткі бӛліктегі макроиондар 

зарядының тығыздығына, полиэлектролиттер зарядының экрандалу дәрежесіне 

тәуелді.Полимердің, соның ішінде метацидтің адсорбция кинетикасын қарастырғанда,


яғни беткі қабатқа макромолекула конформациясы тепе - теңдікте болуы ҥшін бӛлшек 

бетіне макромолекуланың диффузиялану уақытын, адсорбция кинетикасын білу қажет. 

Тәжірибеде, келтірілген екі фактормен адсорбция шамасын ӛлшеу анықталынады. 

Грегори [4] шешіміне сай, дисперстік жҥйеге полимер ерітіндісін қосу шартты тҥрде 

келесі сатыларға бӛлінеді: а) бӛлшектер аралығында полимер макромолекуласының 

араласуы (таралуы); б) бӛлшек бетіне полимерлі сегменттер адсорбциясы; в) 

адсорбцияланған тізбектің қайта таралуы, яғни ерітіндідегі бастапқы макромолекула 

конформациясының бетке тепе-теңдікке дейін немесе тепе-теңдік кҥйге жақын ӛтуі; г) 

бӛлшектердің адсорбцияланған полимер соқтығысуынан флокул тҥзілуі. 

Практикада кӛлемі аз флокулянт ерітіндісімен кӛп кӛлемді дисперсті бӛлшектер 

араласуына белгілі уақыт қажет. Кейбір бӛлшектер бетіне полимердің артық мӛлшері 

адсорбциялануынан олар тҧрақталады. Біздің тәжірибемізде мҧндай шиеленісті болдырмау 

ҥшін тең кӛлемді метацид ерітіндісімен және дисперсті бӛлшектерді жылдам араластыру 

қарастырылады. 

Бентонит бӛлшегіне негізінен метацид адсорбциясы, беткі бӛлікке макромолекулалар 

диффузиясымен емес және адсорбцияланған гетеродисперсті макромолекулалардың уақыт 

бойынша ірілігі, кіші молекуладан ірі молекулаға бӛлініп қайта таралуындағы екіншілей 

процеспен анықталады. Бірінші процесс бірнеше секунд немесе бірнеше ондаған секунд 

аралығында тез жҥреді және бӛлшектер ӛлшемінің концентрациясына тәуелді аяқталады. 

Ал екінші процесс баяу жҥреді (ондаған минутта және сағатта) және меншікті адсорбцияның 

артуын болдырады. Берілген ерекшеліктерді ескеру арқылы, әсіресе ӛнеркәсіп жағдайындағы 

флокуляция процесінде, макромолекулалардың суспензия бӛлшектерімен араласу уақыты 

белгілі минутта шектелінеді. Мҧнда тӛменгі концентрациялы ертіндіден МЦ - тің толық 

бӛлінуі, қисық сызық бойынша жоғарылайды. Бентонит сазы бӛлшегінің бетіне МЦ –тің 

адсорбциялануы әр тҥрлі кҥш әсерімен тҥсіндіріледі [5]. 

Пайдаланылған әдиебиеттер тізімі 

1. Афиногенов Г.Е., Панарин Е.Ф. Антимикробные полимеры // Сб.Гиппократ. – 1993. 

– 310 с. 

2. Баран А.А., Тесленко А.Я. Флокулянты в биотехнологии. Л.: Химия. 1990. -144 с. 

3. Батталова Ш.Б. Физико-химические основы получения и применения катализаторов 

и адсорбентов из бентонитов. – Алма-Ата: Наука, 1986. – 168 с. 

4. Gregory J. Flocculation kinetics of zyncosulphids luminophora in the presense of cation 

polyelectrolytes // Colloids and Surfaces. – 1988. – 31. – P.231-243. 

5. Баран А.А., Кочерга. Кинетика адсорбции полиэтиленоксида частицами угольных и 

глинистых суспензий // Коллоидн.ж.- 1990. Т.52. -№ 3. –С. 419-423.

314 


СОРБЦИЯ ПЛАТИНЫ И ПАЛЛАДИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ 

ИОНООБМЕННЫМИ СМОЛАМИ 

Долгова Н.Д. 


Казахстан, г.Алматы, natalya_dolgova_@mail.ru 

Для концентрирования платиновых металлов наиболее часто используют анионообменники 

и комплексообразующие сорбенты на основе синтетических полимеров, содержащих 

донорные атомы, главным образом, азот или серу. К азотсодержащим сорбентам относятся 

многие анионообменники, функциональные группы которых содержат атомы азота в 

виде алифатических, ароматических и гетероциклических, имино-, азо- и других групп. По 

сравнению с другими ионитами ионообменные смолы отличают высокая обменная емкость, 

хорошие кинетические характеристики в сочетании с хорошими фильтрационными свойствами, 

высокая химическая устойчивость в агрессивных условиях, удовлетворительная механическая 

прочность, универсальность действия. 

Область применения азотсодержащих ионообменных смол марок: Ambersep 920 Cl, 

Cybber SX 002 и Cybber USX 500T Cl достаточно широка. Смолы используются во всех 

процессах водоподготовки в том числе для удаления нитратов, обессоливания, 

деминерализации, декарбонизации, устранения жесткости и щелочности, успешно 

применяются для извлечения тяжелых металлов, приготовления чистой и сверх чистой воды 

в промышленных и бытовых системах. Поэтому представляет интерес изучение сорбции и 

десорбции платины и палладия данными синтетическими азотсодержащими анионообменными 

смолами из солянокислых растворов. 

Реактивы и методика эксперимента. В работе были использованы солянокислые растворы 

платины и палладия. Стандартный раствор палладия готовили из соли PdCl 2 , растворением 

точной навески хлорида палладия в 2 М соляной кислоте. Для приготовления стандартного 

раствора платины, точную навеску металлической Pt подвергли царсководочному 

растворению. Все рабочие растворы готовили разбавлением стандартных растворов до нужных 

концентраций. Эксперименты проводили только со свежеприготовленными растворами. 

В качестве сорбентов использовали гранулированные синтетические азотсодержащие 

анионообменные смолы марок: Ambersep 920 Cl (Франция), Cybber SX 002, Cybber USX 

500T Cl (Китай). Перед проведением экспериментов сорбенты активировали. Для этого смолы 

оставляли для набухания в дистиллированной воде в течение суток, перемешивали и после 

седиментации сливали воду декантацией. Приливали раствор 3 М HCl и периодически перемешивали 

в течение 1,5 часов, декантировали и промывали дистиллированной водой до 

нейтральной реакции промывных вод. Очищенную смолу превращали в Nа(ОН)-форму обработкой 

1 М раствором NaOH в течение 1,5 часа. Затем смолу тщательно промывали водой 

и снова перевели в Н(Сl)-форму описанным выше способом. Весь цикл очистки повторяли 

2 - 3 раза. 

Кинетику сорбции изучали в солянокислых растворах платины и палладия с концентрацией 

500 и 150 мкг/мл соответственно, соотношение фаз сорбента к раствору составляло - 

1:200. Процесс извлечения металла в статическом режиме вели при постоянном перемешивания 

на перемешивающем устройстве «Экрос»-6410М» при комнатной температуре. В качестве 

десорбата были использованы растворы 2 М аммиака и 0,65 М тиомочевины. Процесс 

десорбции проводили в статическом режиме в течение двух часов, при соотношении сорбент:раствор 

= 1:500. Содержание платиноидов в растворах до и после сорбции (десорбции) 

определяли на атомно-абсорбционном спектрометре «Shimadzu» АА 6200 и фотометрическим 

методом на фотоколориметре КФК-2МП. 

Результаты и их обсуждение. Наиболее полное извлечение палладия в статических 

условиях наблюдается для смол марок Ambersep 920 Cl, Cybber USX 500T Cl 93 и 96% соот-


ветственно. На рисунке 1 представлены кинетические зависимости сорбции палладия данными 

сорбентами. Установлено, что равновесие в системе раствор палладия - Ambersep 920 

Cl наступает в течение 12 часов контакта фаз. Для смолы Cybber USX 500T Cl это время составляет 

12,5 часов. Стоит отметить, что «полунасыщение» смол 45-50% наблюдается уже за 

2 часа контакта сорбента с раствором. Ионит марки Cybber SX 002, являющийся слабоосновным 

сорбентом, в отличие от сильноосновных Ambersep 920 Cl и Cybber USX 500T, не проявил 

высокой степени извлечения и даже за 24 часа контакта фаз ее величина не превышает 

80%. 

C Рd =150 мкг/мл; С HCl = 0,5 M, сорбент:раствор = 1:200 

Рисунок 1 - Извлечение палладия (II) смолами Ambersep 920 Cl (1), Cybber SX 002 (2), 

Cybber USX 500T Cl (3) 

Для определения статической обменной емкости ионообменников по отношению к 

палладию и для построения изотермы был выбран метод переменных концентраций. Изотермы 

имеют вид выгнутых кривых, данный вид изотермы наиболее распространен при 

сорбции ионов металлов. Резкий подъем при малой равновесной концентрации палладия в 

растворе означает возможность достаточно полного его извлечения из растворов с низким 

содержанием. На основании полученных экспериментальных данных были рассчитаны 

кинетические параметры для смол, представленые в таблице 1. 

Таблица 1- Кинетические параметры сорбции палладия (II) 

Параметр 

Марка смолы 

Ambersep 

920 Cl 

Cybber SX 

002 

Cybber USX 

500T Cl 

Статическая обменная емкость, мг/г 247,5 184,2 250,2 

Кинетический коэффициент внешней 

диффузии, час -1 0,1745 0,1209 0,2236 

Кинетический коэффициент сорбции, 

час 

0,1289 0,1860 0,1006 

Коэффициент концентрирования 93 86 109 

Как и в случае сорбции палладия синтетическими смолами выбранных марок, процесс 

извлечения и концентрирования платины сорбентами проходит достаточно полно (Рисунок 

2). Установление сорбционного равновесия для всех изученных анионитов наблюдается за

316 


100 мин контакта сорбента с раствором. Однако, используя сорбенты марок Ambersep 920 Cl 

и Cybber USX 500T Cl, уже за 75 минут контакта фаз удается количественно извлекать платину 

(95-97%). Смола марки Cybber SX 002 максимально извлекает платину за 100 минут 

контакта с раствором металла. 

Рисунок 2 - Сорбция платины (IV) смолами Ambersep 920 Cl (1); Cybber SX 002 (2); 

Cybber USX 500T Cl (3) 

На основании полученных данных статической сорбции платины рассчитаны параметры 

сорбции металла, представленные в таблице 2. 

Все выбранные сорбенты можно рекомендовать для индивидуального, а так же совместного 

количественного извлечения платины и палладия из солянокислых растворов с 

C HCl =0,5 моль/л. В свою очередь это свидетельствует о невозможности разделения платины и 

палладия друг от друга на стадии сорбции. 

Таблица 2- Кинетические параметры сорбции платины (IV) 

Параметр 

Марка смолы 

Ambersep 

920 Cl 

Cybber SX 

002 

Cybber USX 

500T Cl 

Статическая обменная емкость, мг/г 99,0 95,3 96,7 

Кинетический коэффициент внешней 

диффузии, час -1 0,0217 0,0039 0,0057 

Кинетический коэффициент сорбции, час 0,0128 0,0179 0,0122 

Коэффициент концентрирования 104 111 120 

Для возможности многократного использования синтетических смол представляет интерес 

изучение процесса десорбции палладия (II). Процесс сорбции является обратимым, 

сорбированные ионы вымывают из фазы сорбента малым объемом десорбирующего раствора, 

при этом происходит концентрирование целевого компонента и возможное отделение от 

элементов близких по свойству.


Для десорбции палладия в статическом режиме были выбраны раствор аммиака и раствор 

тиомочевины. Извлечение проводили в статических условиях в течение 2 часов контакта 

фаз, при соотношении сорбент : водный раствор = 1:50, исходная концентрация палладия 

в смоле составила 300 мг/г. 

На рисунке 3 а представлены кинетические кривые десорбции палладия раствором 2 М 

аммиака, концентрация хлорида аммония в котором также составляла 2 М. Равновесие в системе 

сорбент : десорбирующий раствор устанавливается за 25-30 минут контакта фаз. 

Наиболее эффективно, в данной системе, около 90% процесс десорбции протекает для анионита 

марки Ambersep 920 Cl. В случае смолы Cybber USX 500T Cl ее величина составляет 

68%, а для Cybber SX 002- не превышает 45%. 

а 

б 

1- Ambersep 920 Cl; 2- Cybber SX 002; 3- Cybber USX 500T Cl 

Рисунок 3 - Десорбция палладия раствором аммиака (а) и раствором тиомочевины (б) 

Достаточно эффективно процесс десорбции протекает в системе сорбент : раствор тиомочевины. 

Концентрация тиомочевины в растворе составляла 0,65 моль/л, а концентрация 

соляной кислоты 5 г/л. За 20 минут контакта фаз удается достичь максимального вымывания 

палладия (Рисунок 3 б). 

Степень десорбции палладия из фазы сорбента в случаях всех рассмотренных сорбентов 

превышает 80%, количественно извлечь металл удается в случае смол марок: Ambersep 

920 Cl, Cybber SX 002 99 и 95% соответственно. 

Для изучения селективного извлечения платиновых металлов изучена сорбция из модельного 

раствора, содержащего Pd, Pt, Cu, Co, Fe, Ni, Zn. Концентрация платины и палладия 

составляла 10 мкг/мл, содержание остальных компонентов в растворе составляло 100 мкг/мл. 

Кислотность водной фазы оставалась постоянной (С HCl = 0,5 моль/л). Результаты эксперимента 

представлены в таблице 3. Смола марки Ambersep 920 Cl извлекает палладий количественно, 

степень извлечения платины составляет - 85%, совместно с металлами платиновой 

группы извлекается так же Co, Zn, Cu и Fe (таблица 3). Следовательно, невозможно использовать 

данный сорбент для отделения платиноидов от сопутствующих металлов. Анионит 

марки Cybber SX 002 значительно эффективней отделяет платиноиды от переходных металлов. 

Извлечение сопутствующих металлов в несколько раз меньше и составляет: Co- 20%, Zn 

и Fe около 12%, а сорбция таких металлов как Cu и Ni не превышает 5-7%. Cybber USX 500 T 

Cl количественно извлекает палладий 95-97%, степень сорбции платины не превышает 84%. 

Такие металлы как Cu и Ni, практически не участвуют в процессе сорбции, для Co и Fe извлечение 

не превышает 10%, сорбция Zn достигает 20%.

318 


Таблица 3 - Сорбция металлов азотсодержащими смолами 

Смола 

R,% 

Pt Pd Co Zn Cu Ni Fe 

Ambersep 920 Cl 85 95 65 30 15 3,5 9,0 

Cybber SX 002 85 96 20 12 5,6 7,0 12 

Cybber USX 500 T Cl 84 97 10 20 2,5 3,4 10 

Таким образом, наиболее эффективно концентрирование платиноидов и отделение их 

от сопутствующих металлов идет с применением в качестве сорбента синтетического ионита 

марки Cybber USX 500 T Cl. Использование остальных изученных сорбентов Ambersep 920 

Cl и Cybber SX 002 для отделения платины и палладия от компонентов модельного раствора 

не целесообразно. Высокие показатели сорбции-десорбции платины и палладия для Cybber 

USX 500T Cl свидетельствуют о возможности многократного использования сорбента в процессах 

отделения и концентрирования этих металлов. 

ЛАБОРАТОРНЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ СЕРИИ "ЭКОТЕСТ ® " И ИХ 

ПРИМЕНЕНИЕ В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

Зайцев П. М., Сурмелева К. В., Красный Д. В. 

Научно-производственное предприятие «Эконикс», 

г. Москва, 119991, Ленинский пр-т. д. 31, стр. 4, ИФХЭ РАН, НПП ЭКОНИКС 

Лабораторные анализаторы серии «Экотест ® » предназначены для различных потенциометрических 

измерений: рН-метрия, ионометрия, Еh-метрия, потенциометрическое титрование, 

определение ХПК, БПК в водных растворах проб растительной и пищевой продукции. 

Приборы могут применяться для анализа питьевой, природной воды, сточных вод, 

почв, кормов, продовольственного сырья, продуктов питания, напитков, а также для научных 

исследований в области неорганической и органической химии, электрохимии, коррозии 

металлов, биотехнологии. 

рН-метры-иономеры «Экотест ® -120» и «Экотест ® -2000» с ионоселективными электродами 

предназначены для определения потенциометрическим методом широкого ряда ионов 

(Cl - , Br - , I - , Na + , K + , NH + 4 , NO - 3 , NO - 2 , Ag + , S 2- , Cu 2+ , Cd 2+ , Pb 2+ , Hg 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ /SO 2- 4 , CO 2- 3 , 

ClO - 4 , F - , CNS - , Ca 2+ +Mg 2+ , рН, Еh). Иономеры работают по принципу измерения величины 

потенциала, возникающего на данном ионоселективном электроде, пропорционально логарифму 

концентрации определяемого иона. Ионометирический (потенциометрический) метод 

позволяет определять как катионы, так и анионы с высокой чувствительностью до 10 -7 

моль/дм 3 . Приборы внесены в Государственный Реестр средств измерений России, Украины, 

Беларуси и Казахстана. 

Для определения более низких концентраций ионов разработан электрохимический лабораторный 

анализатор «ЭКОТЕСТ ® -АВЛ», представленный в трех модификациях, предназначенный 

для использования в научно-исследовательских, промышленных и других лабораториях 

аналитического контроля. Модификация «ЭКОТЕСТ ® -АВЛ-В» представляет собой 

вольтамперометрический анализатор, основным рабочим режимом которого является метод 

квадратно-волновой вольтамперометрии. Технические характеристики данной модификации:


поляризующее напряжение от –2,4 до +2,4 В, рабочий диапазон тока от – 500 до 500 мкА и 

скорости развертки потенциала в обоих направлениях от 1 до 100 мВ/с. Модификации 

«ЭКОТЕСТ ® -АВЛ-П1» и «ЭКОТЕСТ ® -АВЛ-П» представляют собой универсальный потенциостат 

/ гальваностат с широким набором технических характеристик (поляризующее 

напряжение от –5 до +5 В, до семи диапазонов тока в пределах от 0,01 мкА до 1 А и скорости 

развертки потенциала в обоих направлениях от 1 до 100000 мВ/с), работающий по 2-, 3- и 4-х 

электродной схеме поляризации, позволяющий осуществлять любые электрохимические задачи, 

в том числе и кулонометрический анализ. Рабочим электродом для модификаций, работающих 

в режимах квадратно-волновой вольтамперометрии, являются вращающиеся 

твердоконтактные электроды (стеклоуглеродный, золотой и др.). С помощью анализаторов 

возможно проводить электроаналитические методы анализа как для контроля примесных неорганических 

и органических компонентов, в том числе и экологически контролируемых, 

так и макрокомпонентов (кулонометрический метод) в анализируемых объектах. В качестве 

последних были испытаны с положительным результатом воды различной природы, природное 

минеральное сырье, готовые продукты и отходы производств пищевой, химической, 

биохимической др. промышленностей, а так же медико-биологические объекты, почвы и 

сельхозпродукция. 

В режиме квадратно-волновой вольтамперометрии с накоплением возможно определение 

ионов Cu, Pb, Cd, Zn, Ni, Co, Mn, Hg, Bi, I в интервалах от 10 -10 до 10 -3 %мас. с ошибкой 

определения не более 30 %отн. Анализатор также внесен в Госреестр средств изменений РФ. 

Помимо приборов, использующих электрохимические методы анализа, разработаны 

новые фотометрические анализаторы. 

Фотоколориметр «Экотест ® -2020» и его модификации (―Экотест ® -2020-РС‖) (номер в 

Государственном реестре средств измерения 31761-06), предназначенный для определения 

коэффициента пропускания в пределе от 1 до 100 % и оптической плотности растворов в 

диапазоне 0 до 2 . Прибор представляет собой компактный фотоколориметр с набором от 1 

до 8 световых источников (устанавливаемые длины волн: 400, 430, 470, 502, 525, 565, 595, 

620, 660, 850 нм), позволяющей автоматически рассчитывать коэффициенты пропускания, 

оптической плотности и концентрации определяемых компонентов. Фотоколориметр подключается 

к компьютеру, что позволяет проводить спектрофотометрический анализ, кинетические 

исследования, рассчитывать концентрации и составлять отчеты. Конструкция прибора 

позволяет ввести в память калибровочные кривые для 20 методик при помощи штатного 

программного обеспечения. Прибор имеет небольшие габариты и может использоваться в 

полевых условиях в отсутствии ПК. 

Рефлектометр «Экотест ® -2040» предназначен для определения коэффициента отражения 

и концентрации растворов с помощью любых индикаторных бумаг, к примеру, при помощи 

тест-полосок Quantofix и позволяет перевести качественный анализ на уровень количественного 

анализа и повысить точность определения. 

Указанное оборудование позволяет широко применять электрохимические и фотометрические 

методы анализа в аналитической практике для определения большого ряда компонентов 

в производствах химической, пищевой и др. отраслях промышленности.

320 


ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГЛАУКОНИТА НА МОДЕЛЬНОЙ 

СИСТЕМЕ «H 2 O-Cu 2+ » 

Кусаинова М.Ж., Султанбаева Г.Ш. 

Эффективность практического использования глауконита в качестве сорбционного сырья 

зависит от его пористой структуры, удельной поверхности, формы и размера зерен, а 

также других структурно-геометрических характеристик, совокупность которых называют 

текстурой сорбента. Именно от текстуры зависят селективность, стабильность, механические, 

адсорбционные и теплофизические свойства сорбента. Например, увеличение пористости 

зерен глауконита приводит к росту активности единицы объема сорбента из-за снижения 

диффузионного сопротивления в объеме зерен, при этом одновременно снижается 

насыпная плотность и механическая прочность. Поэтому при получении сорбента все текстурные 

характеристики должны быть оптимизированы и изменяться лишь в определенных 

диапазонах. Таким образом, разработка качественных природных сорбентов малоэффективна 

без контроля текстурных параметров. В связи с этим, была проведена оценка таких 

параметров как удельная поверхность, объемы и диаметры пор, распределение пор по размерам. 

В качестве объектов исследования были взяты глауконит Уалихановского месторождения, 

соляная кислота квалификации «о.с.ч.». 

Глауконит с содержанием основных компонентов, масс.%: SiO 2 - 67,40; Fe 2 O 3 – 15,16; 

Al 2 O 3 – 12,93; К 2 О – 0,053, CaO – 0,17; MgO – 0,029. 

Глауконит представляет собой комковатый, но легко подвергающийся измельчению 

(рисунок 1) зеленоватого цвета минерал. 

Образцы глауконита измельчали в фарфоровой ступке, просеивали через сито с диаметром 

отверстий 0,25мм. Полученный порошкообразный сухой образец глауконита далее 

использовали в изучении его свойств и поведения в соляной кислоте различной концентрации. 

Согласно анализу литературных данных глаукониты, имеющие пористую структуру, 

обладают выраженной катионообменной емкостью и сорбирует ионы (Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ , Cu 2+ , 

Fe 3+ , Mn 2+ ) [18]. Предварительные исследования по изучению основных сорбционных характеристик 

(суммарный объем пор, суммарная пористость, общая сорбционная емкость) глауконита, 

показали, что он вполне может использоваться в сорбционных процессах. Разработка 

качественных природных сорбентов на основе глауконита является главной задачей данной 

работы. 

Поскольку изучение поведения глауконита в солянокислых растворах показало его не 

устойчивость в кислых средах, а именно разрушение структуры с выходом основных его 

компонентов (железо, кремний, алюминий), то для исследования процессов очистки от катионов 

меди использовали природный и активированный глауконит. 

Для изучения сорбционных процессов на системе был выбран катион тяжелого металла 

- медь, который присутствует в сточных водах. 

В работе использовали измельченный природный глауконит и активированный в 5% 

соляной кислоте и 0,1н растворе NaOH. 

Активацию сорбента 0,1н NaOH и 5% HCl проводили при соотношении глауконита : 

активирующий реагент = 10:100 (г/мл) в динамических условиях в течение 1 часа. После активации 

полученный сорбент сушили при комнатной температуре и использовали в сорбционных 

процессах очистки медьсодержащих растворов от катионов меди. 

В качестве модельной системы использовали раствор, приготовленный из соли 

CuSO 4·5H 2 O растворенной в воде. Концентрация растворов по меди Сu 2+ составляла 0,01 и 

0,5%. 

Процесс очистки проводили в тех же условиях, что и активацию. Т.е. в динамических 

условиях при температуре 20 0 С, при соотношении 10:100 (г/мл) в течение 30 минут.


Исследование процесса сорбции меди природным глауконитом при соотношении 

Т:Ж=10:100 из раствора содержащего 0,01% Cu 2+ показало, что с увеличением продолжительности 

процесса от 5 до 30 мин содержание меди в растворе уменьшается. Так при 5 минутах 

процесса сорбции его содержание снижается на 7,3%, при этом степень очистки составляет 

92,75% (таблица 1, рисунок 1). При 10 минутах сорбционного процесса содержание 

меди в растворе снижается на 4,5% с остаточным его содержанием равным 0,000725, степень 

очистки составляет 95,50%, что на 2,75% выше, чем при 5 минутах процесса. Наибольшая 

степень очистки наблюдается при 30 минутах процесса перемешивания природного глауконита 

с медьсодержащим раствором, при котором степень очистки достигает 99,84%. Т.е. 

длительное перемешивание сорбента (30 минут) с кислотой приводит к практически полной 

очистке от катионов меди. 

Таблица 1 – Содержание меди в растворе после очистки природным глауконитом. 

Т:Ж=10:100 (г/мл). Исходное содержание меди в растворе 0,01%. 

№ Время, мин Остаточное содержание, Степень очистки, % 

мг/мл 

1 5 0,725 92,75 

2 10 0,450 95,50 

3 20 0,290 97,01 

4 30 0,0165 99,84 

Рисунок 1 – Зависимость степени очистки катионов меди от времени перемешивания в 

растворе с содержанием меди 0,01% природным глауконитом 

Интересным оказалось то, что при увеличении содержания меди в растворе степень 

очистки от катионов меди природным глауконитом не падает, а возрастает (таблица 2). 

Как видно на рисунке 2 степень очистки увеличивается равномерно. Так при 5 минутах 

процесса степень очистки уже достигает 97,6%. Для 10 минут характерно незначительное 

ее повышение на 0,3%. Наибольший эффект также как и в предыдущем случае дает более 

длительное перемешивание глауконита с раствором меди. Степень очистки при этом равно 

99,12%.

322 


Таблица 2 – Содержание меди в растворе после очистки природным глауконитом. 

Т:Ж=10:100 (г/мл). Исходное содержание меди в растворе 0,5% 

№ Время, мин Остаточное содержание, 

Степень очистки, % 

мг/мл 

1 5 11,950 97,61 

2 10 10,500 97,92 

3 20 7,750 98,45 

4 30 4,400 99,12 


растворе с содержанием меди 0,5% природным глауконитом 

При использовании активированного в 0,1н растворе NaOH глауконита в процессах 

очистки от катионов меди степень очистки достигает высоких значений уже при 5 минутах 

перемешивания сорбента с раствором, содержащим 0,01% меди. Степень очистки составляет 

97,7%, что на 5% больше, чем при 5 минутах процесса очистки раствора с таким же содержанием 

меди природным глауконитом (таблица 3, рисунок 3). Проведение процесса очистки 

в течение 10-20 минут приводит к небольшому росту степени очистки, при этом остаточное 

содержание меди в растворе достигает 0,00015%. При 30 минутах перемешивания активированного 

глауконита с раствором степень очистки приближается к 100-ному значению и равно 

99,83%. 

Таблица 3 – Содержание меди в растворе после очистки активированным 0,1н NaOH глауконитом. 



мг/мл 

1 5 0,235 97,65 

2 10 0,198 98,02 

3 20 0,150 98,50 

4 30 0,018 99,83



растворе с содержанием меди 0,01% активированным глауконитом 

Далее исследовали процесс сорбции с использованием активированного 5% соляной 

кислотой глауконита. Степень очистки медьсодержащих растворов также имеет достаточно 

высокие значения, однако чуть ниже, чем в случае использования активированного в 0,1н 

растворе NaOH глауконита. Например, при 5 минутах процесса степень очистки активированным 

5% раствором соляной кислоты равна 97,35, а в случае использования обработанного 

в 0,1н NaOH образца степень очистки выше и составляет 97,65% (таблица 4, рисунок 4). 

Также и для 30 минут процесса, разница значений составляет 07%. По-видимому, для активированных 

образцов глауконита наиболее лучшие результаты очистки имеют место в растворах 

содержащих меньше меди. 

Таблица 4 – Содержание меди в растворе после очистки активированным 0,5% HCl глауконитом. 



мг/мл 

1 5 13,25 97,35 

2 10 9,750 98,05 

3 20 5,650 98,87 

4 30 4,600 99,08 

Рисунок 4 – Зависимость степени очистки катионов меди от времени перемешивания

324 


МЕТОДИКИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. КОНТРОЛЬ 

ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА 

Михалченко В.Н., Зюзикова М.А., Бектурганова Г.К. 

РГП «Казахстанский институт метрологии», 

г. Астана, gulmirabekt@inbox.ru 

В статье рассматриваются методы контроля точности результатов аналитических измерений в 

свете новых экономических условий – создания единого таможенного пространства, глобализации и сближения 

экономик Евразийского экономического сообщества. 

Единое экономическое пространство - пространство, на котором функционируют однотипные 

механизмы регулирования экономики, основанные на рыночных принципах и применении 

гармонизированных правовых норм, существует единая инфраструктура и проводится 

согласованная налоговая, денежно-кредитная, валютно-финансовая, торговая и таможенная 

политика, обеспечивающие свободное движение товаров, услуг, капитала и рабочей 

силы. С созданием Таможенного союза усиливается процесс интеграции стран, что требует 

дальнейшей работы по установлению единых требований к качеству продукции, признанию 

результатов испытаний и измерений, проводимых в странах-участниках, в том числе гармонизации 

методик выполнения измерений (МВИ). 

Методики количественного химического анализа (МКХА) являются разновидностью 

МВИ, представляющих собой совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает 

получение результатов анализа с установленной погрешностью [1]. 

В нормативных документах стран Содружества под погрешностью результата измерений 

(анализа) понимается отклонение результата анализа, полученного по аттестованной методике, 

от истинного (или в его отсутствие принятого опорного (или согласованного для 

применения) значения. 

Если обратиться к международной практике [2], то под аналогичным определением мы 

видим термин «точность» (accuracy) - степень близости результата измерений к принятому 

опорному значению величины, при чем для серии результатов измерений «точность» следует 

рассматривать как сочетание случайных составляющих и общей систематической погрешности. 

Именно с этих позиций и будет рассмотрен вопрос об обеспечении качества результатов 

анализа, полученных в условия одной лаборатории с применением аттестованных 

МКХА. 

Процедура контроля осуществляется посредством проведения внутрилабораторного 

оперативного контроля (ОК) точности и направлена на предотвращение получения недостоверных 

результатов анализа. 

ОК точности включает в себя контроль повторяемости (сходимости), внутрилабораторной 

прецизионности, воспроизводимости и правильности – по сути, контроль приписанных 

характеристик погрешности – показателей качества МКХА [3] и [4]. 

ОК может быть реализован несколькими способами, например, в соответствии с [4] или 

по схеме реализованной в [5]. 

В общем случае схема ОК предусматривает: 

- выбор оперативной процедуры, если алгоритм ОК процедуры анализа не установлен 

нормативным документом на МКХА; 

- реализацию контрольной процедуры; 

- расчет результата контрольной процедуры; 

- расчет (установление) норматива контроля; 

- реализацию решающего правила контроля (сопоставление результата контрольной 

процедуры с нормативом контроля, принятие решения по результатам контроля).


Периодичность контроля устанавливает лаборатория в зависимости от количества и 

условий анализа (смена реактивов, растворов, средств измерений, длительный перерыв в работе 

и т.д.). 

При получении неудовлетворительных результатов анализа процедуру контроля точности 

повторяют. При повторном получении отрицательных результатов выясняют причины 

получения таких результатов и устраняют их. 

В настоящей работе к рассмотрению предлагается алгоритм ОК точности результатов 

анализа, основанный на применении показателей качества (приписанных характеристик погрешности) 

МКХА, установленных в соответствии с [3] и [6]. 

ОК повторяемости реализуется следующим образом: 

В качестве образцов для контроля используют анализируемые (рабочие) пробы. Норматив 

контроля – предел повторяемости r. 

При ОК повторяемости сравнивают расхождение результатов параллельных определений, 

полученных при анализе пробы. Результат контроля считается удовлетворительным, если 

Х 1 

Х 2 

r 

(1) 

где Х 1 и Х 2 – значение результатов двух параллельных определений; 

r – значение предела повторяемости, установленное в МКХА. 

ОК внутрилабораторной прецизионности реализуется следующим образом: 


контроля – предел внутрилабораторной прецизионности R L . 

При ОК внутрилабораторной прецизионности сравнивают два результата одной и той 

же пробы, полученные одним и тем же методом в разных условиях в пределах лаборатории. 

Результат контроля считается удовлетворительным, если 

Х 

(2) 

1 Х 

 

2 

R 

L 

где Х 1 и 2 – результаты анализа пробы; 

R L – значение предела внутрилабораторной прецизионности, установленное МКХА. 

ОК воспроизводимости реализуется следующим образом: 


контроля – предел воспроизводимости R. 

При контроле воспроизводимости сравнивают два результата одной и той же пробы, 

полученные одним и тем же методом в соответствии с настоящей методикой в разных лабораториях. 

Контроль воспроизводимости проводят при сличении результатов анализа, полученных 

в разных лабораториях; при межлабораторных сравнительных испытаниях; а также при аккредитации 

лаборатории на техническую компетентность и при инспекционном контроле. 


 

Х 

 

 

 

/ 

Х 1 

Х 

/ 

2 

R 

/ / 

где Х 1 и Х 2 - результаты анализа, полученные в условиях воспроизводимости; 

R – значение предела воспроизводимости, установленное МКХА. 

ОК правильности проводят с помощью стандартных образцов состава (СО) или по 

альтернативной (независимой) МКХА. 

ОК правильности по СО реализуется следующим образом: 

Норматив контроля – критическое значение К СО или К К . Образцами для контроля являются 

СО утвержденных типов по ГОСТ 8.315-97. Содержание определяемого компонента 

в СО и анализируемой пробе не должно отличаться более чем в два раза. 

(3)

326 


При контроле правильности сравнивают результат анализа СО с аттестованной характеристикой 

СО. 


 

Х 

Х am 

К СО , (4) 

 

где Х - результат анализа определяемого элемента в СО, полученный из результатов 

n единичных определений согласно МКХА; 

Хam 

- значение аттестованной характеристики СО; 

К СО – критическое значение, вычисляемое по формуле 

2 2 1 2 

КCO 

2 

R 

r 1 

SA 

(5) 

n 

где R 

- стандартное отклонение (показатель) воспроизводимости; 

r 

- стандартное отклонение (показатель) повторяемости; 

n – число результатов единичных определений аттестованной характеристики СО; 

S (A) – оценка стандартного отклонения значения аттестованной характеристики СО, 

рассчитываемое по формуле 

A 

S(A) 

, (6) 

2 

где A 

- погрешность аттестованного значения СО. 

ОК правильности по альтернативной (независимой) МКХА реализуется следующим 

образом: 

В качестве образцов для контроля используют анализируемые (рабочие) пробы. 

Сравнивают результаты анализа одних и тех же проб, полученные по двум принципиально 

различающимся МКХА, или по стандартизированной и какой-либо другой аттестованной 

МКХА при условии, что погрешность (показатель точности) контрольной МКХА, не 

превышает погрешности (показателя точности) контролируемой МКХА. 


 

 

 

1 Х 

 

2 

KK 

Х 

где Х1 

и Х 

2 

- результаты анализа, полученные по контролируемой и контрольной 

МКХА, соответственно; 

К К – критическое значение, вычисляемое по формуле 

К К = 2S, (8) 

где S – оценка стандартного отклонения воспроизводимости, вычисляемая по формуле 

(7) 

S , (9) 

2 2 

S 1 

S2 

2 2 

где S 

1 

и S 

2 

- оценка дисперсии воспроизводимости для контролируемой и контрольной 

МКХА, соответственно, вычисляемая по формуле 

 

 

2 

2 1 

 

 

R r 

1 

(10) 

1 

n 

S 

1 

1 

1 

 

 

2 

2 1 

 

 

R r 

1 

(11) 

2 

n 

S 

1 

2 

2


где 

R 

и 

1 R 2 

- стандартное отклонение (показатель) воспроизводимости контролируемой 

и контрольной МКХА, соответственно; 

 

r 1 

и - стандартное отклонение (показатель) повторяемости контролируемой и контрольной 

МКХА, соответственно; 

r 2 

n 1 и n 2 – число результатов единичных определений по контролируемой и контрольной 

МКХА, соответственно. 

Предложенный алгоритм оценки точности результатов анализа обеспечивает доверие к 

результатам измерений, чем и обеспечивается техническая компетентность испытательной 

лаборатории. 

Широкое применение словосочетания «точность измерений» в повседневной практике, 

особенно с введением ГОСТ ИСО 5725 «Точность (правильность, прецизионность) методов 

и результатов измерений», обеспечивает его интуитивное понимание даже для специалистов 

далеких по роду занятий от измерений и поможет метрологам лучше понимать друг друга 

при осуществлении профессиональной деятельности. 


1. ГОСТ 8.010-99. ГСИ. Методики выполнения измерений. Основные положения. 

2. ГОСТ ИСО 5725-1-2003. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов 

измерений. Основные положения и определения. Ч.1. 

3. РМГ 61-2003. ГСИ. Показатели точности, правильности, преци-зионности методик 

количественного химического анализа. Методы оценки. 

4. РМГ 76-2004. ГСИ. Внутренний контроль качества результатов количественного химического 

анализа. 

5. ГОСТ 1293.0-2006. Сплавы свинцово-сурьмянистые. Общие требования к методам 


6. ГОСТ ИСО 5725-1-2003. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов 

измерений. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости 

стандартного метода измерений. Ч.2. 

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЩЕЛОЧНОГО ГИДРОЛИЗА ОТХОДА 

ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКНА «НИТРОН» 

Муинов Б.Б., Агзамходжаев А.А., Хамраев С.С. 

Институт общей и неорганической химии АН РУз 

Узбекистан, г.Ташкент 

В работе методом математического планирования эксперимента оптимизирован процесс щелочного 

(NaOH) гидролиза отхода производства волокна «Нитрон». При этом, в условиях использования выделяющегося 

газообразного аммиака, позволяющего интенсифицировать процесс, увеличивается степень гидролиза 

волокна. Синтезирован высокогидрофильный продукт с достаточно высоким содержанием основного вещества 

(15-18%) при единовременном уменьшении расхода гидролизирующего агента. 

При изучении полимеранологичных превращений полиакрилонитрила (ПАН) было замечено 

[1], что аммиак выделяюшийся в процессе щелочного гидролиза, ускоряет скорость 

реакции. В производственных условиях при щелочном (NaOH) гидролизе 100 кг отхода 

производства волокна «Нитрон» (ОПВН) выделяется около 10-15 кг газообразного аммиака, 

который абсорбируется в абсорберах холодной водой. Образовавшийся при этом аммиачная 

вода сливается в канализацию.

328 


В работе показана возможность эффективного использования выделяющегося газообразного 

аммиака в процессе гидролиза, что способствует интенсифицировать его и увеличить 

гидролиз ОПВН до максимальной величины, синтезировать полимер с более высоким 

содержанием основного вещества (15-18%) при небольших расходах гиролизирующего агента. 

Процесс проводили в реакторе автоклавного типа с мешалкой и паровым обогревом, 

снабженным аварийным предохранительным клапаном, срабатывающийся при давлении 

среды выше 25 атм. 

Оптимальные условия процесса получения высоко гидролизованного водорастворимого 

полимера (ВГ-ВРП) на основе ОПВН в указанных условиях устанавливали методом математического 

планирования эксперимента по Боксу-Уильсону [2]. 

На основании экспериментальных данных найдены основные факторы, влияющие на 

степень гидролиза ОПВН, которые приняты в качестве параметра оптимизации (табл. 1). 

Для оптимизации условий получения препарата ВГ-ВРП использована полуреплика 2 4-1 

от полного факторного эксперимента 2 4 , заданная геперирующим соотношением: Х 4 = Х 1 Х 2 

Х 3 . 

Таблица 1 - Уровни и интервал варьирования факторов, обуславливающих оптимальные 

условия получения препарата ВГ-ВРП 

Факторы Уровни Интервал 

-1 0 1 варьирования 

Х 1 

Х 2 

Х 3 

Х 4 

0,62 

13,0 

110 

14 

0,64 

14,0 

115 

16 

0,66 

15,0 

120 

18 

0,02 

1,0 

5,0 

2,0 

где Х 1 – количество молей гидрококсида натрия; 

Х 2 – количество молей воды; 

Х 3 – температура гидролиза, 0 С; Х 4 – давление, атм. 

Закономерности процесса от изменения различных факторов были установлены на модельной 

установке, принципиально повторяющую схему и принцип работы промышленной 

технологии. 

Интервалы изменения факторов взяты из приведенных выше установленных закономерностей. 

По указанным результатам эксперимента получена математическая модель 

процесса: 

Таблица 2 - Матрица планирования и результаты опытов 

Y = 84,19 + 3,46 Х 1 + 1,39 Х 2 + 0,94 Х 3 + 1,44 Х 4 (1) 

Номер Х 1 , Х 2 , Х 3 , Х 4 , Y 1 , Y 2 , Y ср , 

опыта моль моль 

С атм. % % % 

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

7. 

8. 

– 

+ 

– 

– 

+ 

+ 

– 

+ 

– 

– 

– 

+ 

+ 

– 

+ 

+ 

– 

+ 

+ 

– 

– 

– 

+ 

+ 

– 

– 

+ 

+ 

– 

+ 

– 

+ 

76,9 

86,6 

81,0 

83,0 

88,0 

86,6 

81,8 

90,2 

75,9 

84,6 

83,0 

82,0 

86,0 

87,8 

82,2 

91,4 

76,4 

85,6 

82,0 

82,5 

87,0 

87,2 

82,0 

90,8 

Результаты статического анализа приведены в табл. 3. Однородность дисперсии проверили 

по критерии Кохрена [2].


Таблица 3 - Результаты статического анализа 

№ опыта Y ср Y Y 2 2 

S i 

1. 76,4 0,5 0,25 0,5 

2. 85,6 1,0 1,0 2,0 

3. 82,0 1,0 1,0 2,0 

4. 82,5 0,5 0,25 0,5 

5. 87,0 1,0 1,0 2,0 

6. 87,2 0,6 0,36 0,72 

7. 82,0 0,2 0,04 0,08 

8. 90,8 0,6 0,36 0,72 

где G – критерий Кохрена; 

2 

Si 

max - максимальная дисперсия; 

G 

оп 

S 

 

2 

i 

N 

 

i1 

N 

 

i1 

max 

S 

Y р Y р - Y ср (Y р - Y ср ) 2 

76,96 0,56 0,3136 

85,76 0,16 0,0256 

81,72 0,28 0,0784 

82,62 0,12 0,0144 

86,66 0,34 0,1156 

86,76 0,44 0,1936 

81,62 0,38 0,1444 

91,42 0,62 0,3844 

S 2 8,52 

= 1,27 

2 

i 

i 

 

2.00 

0.23 

8.52 

N 

2 

S i - сумма коэффициентов дисперсии; 

i1 

G табл = 0,68; 

Так как G оп G табл. , то дисперсия однородна. 

Среднюю дисперсию воспроизводимости вычисляли по формуле [3, 4]: 

N 

 

2 

Si 

2 i1 

8,52 

Sy 

1, 

065 

N 8 

где N – количество опытов. 

Дисперсию адекватности вычисляли по формуле [2, 3]: 

N 

 

2 Yp 

Ycp 

2 i1 

Sад 

 

f 

где f – число степеней свободы. 

 

2 

21,27 

0,847 

3 

f = N - (K+1)= 8 – (4 + 1) = 3 

где N – количество опытов; K – количество факторов. 

На основании значений дисперсии воспроизводимости и адекватности вычислили коэффициент 

Фишера по формуле [3]: 

F 

оп 

 

S 

S 

2 

ад 

2 

y 

 

0,847 

1,065 

0,795

330 


F табл. (3,8) = 4,1. 

Поскольку F оп F табл. , то модель адекватна. 

Определили значимость коэффициентов построением доверительного интервала по 

формуле: 

bi t 

S 

bi 

(2) 

где t – табличное значение критерия Стюдента 

В нашем примере t = 2,306. 

S - дисперсия коэффициента регрессии, которая определена по формуле: 

b i 

2 

2 

Sy 

1,065 

Sb i 0,133 

N 8 

2 

S = S 0,133 0,365 0, 5 

b i 

( bi) 

 

Подставляя численное значение в уравнение (2) получаем: 

b i = 2,306 0,5 = 1,153 

Из сравнения доверительного интервала с коэффициентами регрессии уравнения (1) 

следует, что на значение параметра оптимизации оказывает влияние три фактора Х 1 , Х 2 и 

Х 4 и они значимые (Х 1,153). 

Следующим этапом оптимизации было крутое восхождение по поверхности отклика, 

которое проводили по трем основным факторам – Х 1 Х 2 и Х 4 . 

В табл. 4 приведены составляющие градиенты, шаг и опыты крутого вос-хождения, полученные 

прибавлением выбранного шага к нулевому уровню. 

Подставляя численные значения коэффициентов Х 1 , Х 2 и Х 4 в уравнение (1), вычислили 

расчетное значение величины степени гидролиза ОПВН в условиях опыта 9 (табл.4), которые 

соответствуют степени гидролиза 95,5%; в данных условиях экспериментально получено 

степень гидролиза – 90,4 %. 

Таблица 4 - Крутое восхождение 

b i 

J i 

b i J i 

Округлено 

Шаг 

Основной уровень 

Опыт: 9 

10 

Х 2 Х 3 Х 4 Y оп Y р 

3,46 1,39 1,44 

0,02 0,1 2,0 

0,692 0,139 2,88 

0,07 0,14 3,00 

0,07 0,20 3,00 

0,64 14,0 16 

0,71 14,2 19 90,4 95,5 

0,78 14,4 22 91,2 98,3 

Сопоставление результатов экспериментальной и расчетной степени гидролиза ОПВН 

свидетельствует о том, что заданные условия эксперимента вполне удовлетворяют степени 

гидролиза полимера, соответствующей 90,8 %. Установлены следующие мольные соотношения 

реагирующих компонентов и условия процесса, которые обеспечивают максимальную 

степень гидролиза ОПВН. 

Волокно «Нитрон»: NaOH : H 2 O = 1 : 0,66 : 15 моль/моль, температура 120 0 С и давление 

- 18 атм. Эти оптимальные мольные соотношения реагирующих компонентов и условия 

получения препарата ВГ-ВРП удовлетворяют поставленным задачам, выявленным по математическому 

планированию результатов эксперимента.


На основании вышеприведенных оптимальных мольных соотношений реагирующих 

компонентов и условий процесса гидролиза, получен высоко- гидрофильный – ВГ-ВРП на 

основе ОПВН, его физико-химические показатели представлены в табл. 5. 

Таблица 5 - Физико-химические характеристики ВГ-ВРП, полученного на основе ОПВН 

№ 

п/п Наименование показателя Значение показателя 

1. Внешний вид Однородная вязкая масса 

2. Цвет 

От светло жѐлтого до коричневого 

цвета 

3. Растворимость в воде Полная, без помутнения 

4. Содержание основного вещества, % 15-18 

5. Массовая доля нелетучих веществ, % 25 - 27 

6. Степень гидролиза, % 90 - 95 

7. Вязкость 1%-ного водного раствора, сПз 20 -25 

8. Условная вязкость по ВЗ-3 при 20 0 С, cек 220 - 250 

9. Концентрация водородных ионов, рН 7 - 8 

Таким образом, сопоставление экспериментальных и расчетных результатов оптимизации 

процесса получения ВГ-ВРП на основе ОПВН указывает на удовлетворительность 

применимости математической модели процесса (уравнение 1). При этом показана адекватность 

экспериментальных результатов с расчетными, следовательно, вариация факторов от 

оптимального нецелесообразна. 


1. Зайнутдинов С.А., Кадырова Ш.К., Ахмедов К.С. Получение водорастворимого полимера 

К-8 аммонолизом полиакрилонитрила. В сб. «Структурообразование в дисперсных 

системах в присутствии полиэлектролитов», Ташкент, «Фан», 1970, С. 32-35. 

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Граковский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске 

оптимальных условий. М.: Наука. 1981.- 282 с. 

3. Рузинов Л.П. Статические методы оптимизации химических процессов. М.: Химия. 

1972. –182 с.

332 


ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СОРБСТРИКЦИИ 

МОНТМОРИЛЛОНИТА 

Муминов С.З. 

Академия наук Республики Узбекистан 

Институт Общей и неорганической химии 

Узбекистан, г. Ташкент, ionxanruz@ mail.ru 

Впервые адсорбционно-дилатометрическим методом изучена деформация дегидратированого 

и дегидроксилированного Nа-монтмориллонита при адсорбции паров ацетонитрила. 

Среди многочисленных природных минеральных образований наибольшее значение 

имеют глинистые минералы (ГМ). Адсорбционные свойства ГМ можно существенно изменить 

термическим модифицированием, которое условно подразделяют [1] на ‖мягкое― и 

‖жесткое―. Мягкое модифицирование, результатом которого является регулирование поверхностного 

слоя, проводится при температуре менее 423К, а жесткое, вызывающее изменение 

в структуре минерала, при 773К и выше. 

В данной работе приводятся результаты исследования влияния термоактивации на 

сорбционные и деформационные характеристики азкамарского белого бентонита (состоит в 

основном из Nа-монтмориллонита). 

Объектом исследования был азкамарский белый бентонит, характеризующийся емкостью 

катионного обмена Е=0.82 мг-экв/г и химическим составом (мас.%): SiO 2 -52.51, Al 2 O 3 - 

17.57, Fe 2 O 3 -2.56, CaO-1.20, MgO-3.02, SO 3 -0.28, K 2 O-0.27, Na 2 O-5.16, потери при прокаливании 

17.16. В качестве адсорбата был взят ацетонитрил, в молекуле которого отсутствуют 

протонодонорные группы, и, следовательно, взаимодействие Mе-L может быть выделено в 

чистом виде. 

На рис.1 представлены изотермы адсорбции паров ацетонитрила на Nамонтмориллоните, 

прогретом при 423К (образец I) и 773К (образец II), которые имеют S- 

образную форму, относятся ко второму типу по классификации Брунауэра и характеризуются 

аномально широкими гистерезисными петлями. 

Рисунок 1 Рисунок 2


Необратимость процесса адсорбции наблюдается во всей области относительных давлений 

(Р/Рs). Судя по изотермам, есть тенденция расширения петли гистерезиса с повышением 

температуры дегидратации в пределах 423-773К. 

По данным изотерм адсорбции рассчитывали структурно-сорбционные характеристики 

образцов I и II: емкости монослоя а m , удельные поверхности S, предельные адсорбции а s и 

сорбционные объемы при насыщении Vs. При расчете S за площадь поверхности, занимаемая 

одной молекулой ацетонитрила принималась 2.1нм 2 . Эти данные сведены в табл. 

Таблица - Сорбционные характеристики монтмориллонитовых адсорбентов 

Образец 

I 

II 

а S , 

моль/кг 

12.42 

10.90 

V S , 

см 3 /г 

0.612 

0.577 

а m, 

моль/кг 

2.89 

1.68 

S•10 -3 , 

м 2 /кг 

366 

212 

Адсорбция при Р/Рs: 

0.1 0.4 0.9 

1.31 

0.56 

4.22 

3.15 

8.09 

7.85 

При дегидратации Nа-монтмориллонита в пределах 423-773К предельная адсорбция 

уменьшается на 12%, S - на 42%. Это, видимо, обусловлено с полным выделением остаточных 

молекул воды, координированных межслоевыми обменными катионами и частичным 

дегидроксилированием, приводящий к усилению силы притяжения ионов Nа + с поверхностными 

атомами кислорода. 

Изучение сорбстрикции - изменения объема пористого тела (обр. I и II) в процессе 

сорбции, имеет большое значение для развития теории сорбции, так и для практических целей. 

Как отмечено в [2], сорбстрикция адсорбентов может изучаться рентгеновским и дилатометрическим 

методами. Относительная чувствительность дилатометрического метода при 

определении относительного удлинения L/Lo на порядок превышает чувствительность 

рентгеновского метода [3]. Подробное описание оптико-механического дилатометра с кинематикой 

по Стрелкову, использованного в работе представлено в [4]. Отметим лишь, что основной 

частью дилатометра является линейный дифференциальной трансформатор, сердечник 

которого посредством штока связан с сорбентом. Любые изменения высоты сорбента 

изменяли положение сердечника в трансформаторе, что влияло на сигнал, снимаемый со 

вторичной его обмотки. Откалиброванный дилатометр находился в жидкостном термостате с 

заданной температурой и соединялся с измерительной частью (частотомер, вольтметр, генератор). 

Калибровка и измерение проводились при частоте 1000 Гц. Измерение равновесных 

давлений осуществлялись сильфонными манометрами М10 и М1000. Чувствительность дилатометра 

0.1 мкм. 

Для слоистых глинистых минералов свойственно анизотропная деформация, которая 

превалирует в одном направлении, потому = ( - линейный коэффициент адсорбционной 

деформации). На рис. 2 приведены деформационные кривые адсорбции ацетонитрила на образцах 

I и II. Верхние кривые имеют двухступенчатый характер. Для обоих образцов в этой 

области Р/Рs имеем аналогичную форму зависимости =f(P/Ps). Деформация первого образца 

примерно два раза больше второго. Подъем на первую и вторую ступени наблюдается при 

Р/Рs ~0.2 и 0.4. Сравнивая =f(P/Ps) с зависимостью изменения межплоскостного расстояния 

d 001 от Р/Рs для Nа-монтмориллонита насыщенного ацетонитрилом [5] можно убедится в их 

подобии. При очень малых Р/Рs (

334 


полнительное сжатие структуры стягивая соседние кремнекислородные тетраэдры за счет 

адсорбционного притяжения. 

Итак, деформация Nа–монтмориллонита при Р/Рs


ется недорогим доступным реагентом, ее растворы устойчивы при хранении. В качестве растворителей 

использовали 95% н-бутанол и трет-бутанол. Растворитель должен отвечать следующим 

требованиям: в нем должны растворяться масла и реагент, должна устойчиво функционировать 

электродная пара. В качестве стандартной добавки использовали 0,01000 М 

раствор олеата натрия в 95% растворе н-бутанола или трет-бутанола. Потенциометрические 

измерения проводили на цифровом иономере И-130. В качестве индикаторного использовали 

стеклянный элетрод, а в качестве электрода сравнения – хлорсеребряный электрод. Были 

получены экспериментальные зависимости pH от pC олеата натрия для растворов уксусной 

кислоты разных концентраций. Определение проводили следующим образом: в стакан емкостью 

100,0 мл помещали 25,00 мл раствора уксусной кислоты, погружали электроды и при 

непрерывном перемешивании прибавляли раствор олеата натрия. После прибавления каждой 

порции олеата натрия измеряли pH раствора. Линейные участки зависимостей pH от pC олеата 

натрия были обработаны методом наименьших квадратов. Были выбраны оптимальные 

концентрации реагентов для двух систем растворителей. Для н-бутанола – раствор уксусной 

кислоты с концентрацией 0,0250 М, а для трет-бутанола – раствор уксусной кислоты с концентрацией 

0,1000 М. Определение анионов жирных кислот в подсолнечном масле проводили 

следующим образом. Во взвешенный стакан помещали 25,00 мл раствора уксусной кислоты, 

прибавляли навеску масла, погружали электроды, включали мешалку и измеряли pH 1 , 

затем добавляли стандартный раствор олеата натрия и измеряли pH 2 . Содержание анионов 

жирных кислот в масле определяли также по методике [1]. Получили удовлетворительное 

согласование результатов анализа по разработанной и стандартной методикам. Для определения 

низких концентраций мыла в масле можно использовать в качестве растворителя н- 

бутанол, а для определения более высоких концентраций – трет-бутанол. 


1. ГОСТ 5480-59. Масла растительные и натуральные жирные кислоты. Методы определения 

жира. – Введ. 1960-01-07. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1991. – 6с: 

ил. 

2. Турьян Я.И., Рувинский О.Е., Шарудина С.Я. Физико-химическое обоснование pHметрического 

метода определения кислотных чисел без проведения титрования. Водные системы 

// Журн. аналит. химии. – 1991. – Т. 46, № 5. – С. 917 – 925.

336 


ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОСВЕННОЙ pH-ПОТЕНЦИОМЕТРИИ ДЛЯ 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕТУЧИХ КИСЛОТ 

Пиль Л.И. 

Кубанский государственный университет, 

факультет химии и высоких технологий 

Россия, г. Краснодар, u_pil@mail.ru 

Косвенная потенциометрия без проведения титрования нашла применение в различных 

отраслях пищевой промышленности для определения суммарного содержания слабых кислот. 

Прямое потенциометрическое определение суммы слабых кислот, в отличие от суммы 

сильных кислот, не может быть применено из-за различия в константах диссоциации веществ 

[1]. Поэтому используют метод косвенного потенциометрического определения с использованием 

либо реагента, состоящего из нескольких слабых оснований, либо однокомпонентный 

реагент, содержащий избыток слабого основания. Выбор природы и величины избытка 

слабого основания B проводят так, чтобы слабые кислоты прореагировали с ним практически 

полностью, это обеспечивается большой величиной константы равновесия. Для получения 

постоянной равновесной концентрации основания необходимо создать достаточный 

его избыток и условия, когда основной диссоциацией B можно пренебречь. В этом случае 

зависимость pH раствора от логарифма суммарной концентрации кислот носит линейный характер 

при постоянной ионной силе раствора. Одной из важных задач является выбор слабого 

основания и концентрации раствора. В качестве реагента применяли растворы оксалата, 

формиата и ацетата натрия различных концентраций. Для стандартной добавки использовали 

уксусную кислоту как недорогой малотоксичный реагент и одну из основных составляющих 

летучих кислот (ЛК). Измерения проводили на иономере И-130 со стеклянным индикаторным 

электродом. Определяли зависимость pH раствора реагента от pC уксусной кислоты. 

При использовании в качестве реагентов растворов оксалата натрия (0,02500…0,2000 М) и 

формиата натрия (0,2000…8.000 М). Для низких концентраций уксусной кислоты при применении 

этих реагентов не удалось получить линейной зависимости pH от pC. Поэтому в качестве 

реагента был выбран 0,2000 М раствор ацетата натрия. Для увеличения протяженности 

линейного участка зависимости pH от pC раствор ацетата натрия предварительно подщелачивали 

до pH 8,9…9,0 гидроксидом натрия. В качестве стандартной добавки наряду с уксусной 

кислотой использовали раствор муравьиной, пропионовой, масляной, изовалериановой 

кислот. По тангенсу угла наклона и протяженности линейных участков полученных зависимостей 

оценивали влияние каждой кислоты на ход градуировочного графика. В пределах 

погрешности эксперимента градуировочные графики для всех исследованных кислот 

близки друг к другу. Методику применили для определения ЛК в мясе. Предварительно эксперимент 

проводили на модельных растворах. Состав растворов подбирали используя литературные 

данные по определению ЛК в мясной продукции методом газовой хроматографии. 

Определение суммарной концентрации ЛК проводили следующим образом: к подщелоченному 

раствору ацетата натрия добавляли определенный объем модельного раствора, измеряли 

pH 1 , затем вносили стандартный раствор добавки, измеряли pH 2 и рассчитывали концентрацию 

ЛК. Погрешность определения не превышала 4%. Для выделения ЛК из мяса птицы, 

говядины, свинины использовали метод отгонки с водяным паром в присутствии раствора 

серной кислоты и сульфата магния. Предварительно проверяли полноту выделения с паром 

как отдельных кислот, так и их смесей. Погрешность стадии выделения с паром не превышала 

5%. Для определения ЛК в мясе пробу измельчали, навеску помещали в колбу Кьельдаля, 

прибавляли дистиллированную воду, кристаллогидрат сульфата магния, раствор серной кислоты 

и отгоняли ЛК с водяным паром из пробы в стакан с 20,00 мл подщелоченного 1,000 М 

раствора ацетата натрия. Общий объем отгона 100,0 мл. Измеряли рН 1 полученного отгона, 

затем добавляли раствор уксусной кислоты и измеряли рН 2 . Рассчитывали содержание ЛК в


мясе. Параллельно определяли ЛК по стандартной методике [2]. Результаты, полученные по 

двум методикам, хорошо согласуются. 


1. Турьян Я.И., Рувинский О.Е., Макарова Л.М., Герасименко Е.О. Косвенное потенциометрическое 

определение смеси слабых кислот (оснований). Теоретическое обоснование 

//Электрохимия. – 1985. – Т. 21, № 7. – С. 984-986. 

2. ГОСТ 7702.1-74. Мясо птицы. Методы химического и микроскопического анализа 

свежести мяса. – Введ. 1975-01-07. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001. – 7с. 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФУНДАЗОЛА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 

Пиль Л.И. 

Кубанский государственный университет, 

факультет химии и высоких технологий 

Россия, г. Краснодар, u_pil@mail.ru 

Химические средства защиты растений от болезней приобрели большое значение в 

сельском хозяйстве. Для защиты растений от грибных заболеваний (серой гнили, парши и 

др.) применяется фунгицид фундазол. Это фунгицид системного действия с длительным защитным 

эффектом. Он способен передвигаться по сосудистой системе растения и защищать 

новый прирост, появившийся после обработки. Фундазол применяется при выращивании 

зерновых и овощных культур, сахарной свеклы, винограда, фруктов. Фундазол обладает тератогенными, 

мутагенными и канцерогенными свойствами, Вещество опасно для окружающей 

среды, что вызывает необходимость определять его остатки в продуктах питания. В 

водных растворах, во влажной почве, на свету фундазол быстро разлагается и превращается 

в значительно более стабильный фунабен. Для разработки методики определения фунабена 

был выбран экстракционно-фотометрический метод. Для образования окрашенного соединения 

в качестве реагента использовали бромфеноловый синий. Это вещество применяют как 

кислотно-основный индикатор, кислотная форма этого индикатора имеет желтую окраску, 

интервал pH перехода окраски 3,0 – 4,6. Бромфеноловый синий в водной среде диссоциирует 

по сульфогруппе и образует отрицательно заряженный ион. В кислой среде фунабен протонируется, 

происходит электростатическое взаимодействие между анионом индикатора и 

определяемым веществом в катионной форме. Продукт реакции экстрагируется хлороформом. 

Для выбора оптимальной величины pH снимали спектры поглощения в области существования 

преимущественно кислотной формы индикатора. При pH 2,7 оптическая плотность 

имеет максимальное значение и не изменяется в течение 15 минут. При проведении 

эксперимента выбранное значение pH поддерживали фталатным буферным раствором, который 

обладает достаточной буферной емкостью в этой области pH. Зависимость оптической 

плотности от концентрации фундазола в диапазоне от 0,75 до 15 мг/л линейная, коэффициент 

корреляции 0,999. Были установлены: оптимальная концентрация (0,04%) реагента бромфенолового 

синего, время достижения равновесия (10 мин) между водной и органической (хлороформ) 

фазами. Одним из факторов, влияющих на чувствительность фотометрического 

определения фундазола, является степень его извлечения из пробы. Выделение фундазола из 

анализируемых пищевых продуктов проводили этилацетатом с последующей очисткой экстракта 

реэкстракцией в 0,1 М раствор хлороводородной кислоты. Определение проводили

338 


следующим образом. Мелко измельченный образец массой 20,00 г помещали в коническую 

колбу объемом 150 мл. Прибавляли 30 мл этилацетата и встряхивали в течение 30 мин. Экстракцию 

повторяли 3 раза. Объединенные экстракты помещали в делительную воронку объемом 

250 мл. Из объединенного экстракта фунабен реэкстрагировали трижды, прибавляя по 

30 мл 0,1 М соляной кислоты. Делительную воронку встряхивали в течение 2 мин. Водный 

слой количественно переносили в грушевидную колбу объемом 250 мл и помещали на ротационный 

вакуумный испаритель. Сухой остаток растворяли в 2 мл 0,1 М соляной кислоты. В 

делительную воронку вносили 5,00 мл фталатного буферного раствора (pH 2,70), прибавляли 

5,00 мл 0,04% раствора бромфенолового синего и 2,00 мл анализируемого солянокислого 

раствора фунабена. Приливали 10,00 мл хлороформа, встряхивали делительную воронку в 

течение 10 минут. Оптическую плотность измеряли на фотоэлектроколориметре КФК-3 при 

длине волны 408 нм относительно холостой пробы. Концентрацию фундазола (мг/л) определяли 

по градуировочному графику. Правильность разрабатываемой методики была проверена 

методом «введено-найдено». В образцы проб шприцем вводили стандартные растворы 

фундазола и оставляли на сутки. Относительная погрешность определения не более 6%. 

ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАТОРА НА СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ 

ШУНГИТА 

Хамитова К.К., Демеев Б.Б., Могильный В.В. 

ДГП «Центр физико – химических методов исследования и анализа» КазНУ им. аль- 

Фараби МОН РК; Казахстан, Алматы, info@cfhma.kz 

Разработан метод модифицирования углерод – минерального шунгитового сорбента 

карбоксиметилцеллюлозой. Методами ИК – спектроскопии и электронной микроскопии выявлено 

влияние модификатора на сорбционные свойства шунгитового вещества. 

Создание новых сорбентов на основе шунгитовых пород основывается на систематическом 

изучении основных характеристик всего комплекса свойств породы. Сложный 

и разнообразный химический и минеральный составы определяют и необходимость 

исследования этих характеристик в процессах первичной переработки исходной руды, 

улучшения качественного состава шунгитового сырья и целенаправленного изменения 

свойств продуктов его переработки. Важным моментом является изменение способа регулирования 

гранулометрического и химического состава шунгитового сырья, а также 

некоторых физико - механических и физико - химических свойств. Поэтому, несмотря 

на многочисленные результаты в области использования шунгитовых пород, вопросы 

их использования и улучшения качеств требуют дополнительного изучения. 

Одним из перспективных способов повышения сорбционной способности является 

модифицирование поверхности природных сорбентов для улучшения их емкостных и кинетических 

характеристик. В данной работе в качестве привитого вещества предлагается использовать 

карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), т.к. известно, что волокнистые сорбенты обладают 

высокой селективностью и сорбционной способностью по отношению к ионам тяжелых 

металлов. Кроме того, они обладают высокими кинетическими характеристиками, а 

сорбированные металлы достаточно легко можно десорбировать растворами кислот и неоднократно 

использовать материал в повторных циклах сорбция – десорбция. 

Шунгитовый углерод - минеральный сорбент готовили из шунгитового концентрата, 

полученного из усредненной пробы шунгитовой породы методом пенной флотации по


ранее разработанной технологии [1]. Концентрат смешивали с 15-35 процентным 

водным раствором сахарозы до консистенции густого теста. 

Полученную таким образом шунгитовую смесь для придания ему определенной 

формы брикетировали, пропуская через сито с диаметром отверстий 0,3 см. Гранулы 

размером 0,5 - 0,8 см высушивали на воздухе, затем при 110 °С в течение 1 часа. 

Далее гранулы шунгитового сорбента подвергали термической обработке без доступа 

воздуха при 750 °С в течение 20 минут с последующей активацией острым паром. 

Для получения модифицированного сорбента в готовые образцы шунгита вносили 

0,5-1,2 % раствор натрийкарбоксиметилцеллюлозы. Затем подвергали термообработке при 

температуре 110 °С в течение 1 часа [2]. 

ИК - спектроскопия является одним основных методов анализа органических соединений, 

представляющая собой экспресс-метод установления структурных особенностей органических 

соединений. С помощью ИК-спектроскопии быстро и надѐжно идентифицируются 

разнообразные функциональные группы: карбонильная, гидроксильная, карбоксильная, 

амидная, амино, циано и др.; а также различные непредельные фрагменты: двойные и тройные 

углерод-углеродные связи, ароматические или гетероароматические системы. Методами 

ИК-спектроскопии изучают внутри- и межмолекулярные взаимодействия, например, образование 

водородных связей. 

На рисунке 1 видно, что ИК – спектру шунгитового вещества присущи валентные колебания 

СН – связи 2925-2856 см 1 , характерные метиленовой группе, а также деформационные 

колебания СН- связи: полоса при 1461,82 см -1 отвечает асимметричному деформационному 

колебанию метильных групп, а полоса 1377, 03 см -1 - симметричному колебанию. 

78 

76 

3754,58 3631,51 

1702,10 

776,57 

74 

465,35 

72 

3804,07 3672,61 

1377,03 

1056,70 

70 

68 

66 

3818,39 3677,86 

2854,75 

1461,82 

64 

62 

3823,74 3856,40 3746,96 3738,71 

2924,69 

60 

4000 

3500 

3000 

2500 

2000 

1500 

1000 

500 

Рисунок 1 - ИК спектр шунгитового вещества 

Имеются также широкие полосы в области 1000- 1200 см -1 , соответствующие валентным 

колебаниям связей С-С и Si-O, а также аморфного углерода, графита, силикатов и 

алюмосиликатов. 

ИК – спектр шунгитового вещества был определен на ИК–Фурье спектрометре Nicolette 

IR 200. Исследуемое вещество измельчали в порошок в агатовой ступке с размерами 

частиц не более 5 мкм и готовили суспензию в вазелиновом масле, которую помещали солевыми 

пластинками. Здесь, необходимо иметь в виду, что само вазелиновое масло сильно поглощает 

при 3000-2800 см -1 , 1460 и 1380 см -1 . 

Исходя из этого, при исследования поглощения веществ в этой области, спектры твердых 

веществ: натрийкарбоксиметилцеллюлозы и модифицированного ею шунгитового ве-

340 


щества, получали на ИК-Фурье спектрометре ФСМ 1201, запрессовывая их с бромистым калием 

и снимая спектр полученной пластинки (рисунок 2). 

а) б) 

а) КМЦ, б) модифицированного шунгита 

Рисунок 2 – ИК – спектры в присутствии KBr 

Но, при этом, изучаемые вещества взаимодействовали с бромистым калием, что привело 

к искажению спектра. 

Для более детального анализа на рисунке 3 приведены спектры уже чистых веществ, 

без примесей KBr (рисунок 3). 

а) б) 

а) КМЦ , б) модифицированного шунгита 

Рисунок 3 – ИК – спектры 

Рассмотрим подробнее ИК – спектр КМЦ, который представляют пики характерные 

для целлюлозы (ν ОН = 3418,4 -3447,28 см -1 ; ν С-Н = 2869 - 2880,9 см -1 ; ν С-О = 1161,2 см -1 ) и 

карбоксиметильных групп, сочетающих в себе, в свою очередь, 2 функциональные группы – 

карбонил = СО и гидроксил – ОН. 

Как известно, спектры всех карбонильных соединений характеризуются интенсивным 

поглощением (ε= 300- 2000) в области 1900 – 1580 см -1 , обусловленным характеристическими 

колебаниями с участием группы С=О. 

Для КМЦ поглощение карбонильной группы наблюдается при 500- 2000 см -1 , с поглощением 

ε от 693, 67 до 1925,04. 

В спектрах эфиров в области 1300-1050 см -1 появляется одна или несколько интенсивных 

полос, вызванных возможно колебаниями с участием С-О-С эфирной связи (так называемая 

«эфирная полоса»). В спектре простого эфира целлюлозы «эфирную полосу» мы можем 

наблюдать в области 2000-3000 см -1 . Однако, считается, что простая эфирная связь не 

может быть однозначно доказана по ИК – спектрам поглощения. 

Введение гидроксильной группы в молекулу органического вещества приводит к появлению 

полос поглощения, связанных с колебаниями связей О-Н. Наиболее характерные полосы 

поглощения появляются в областях 3600 – 3000 см -1 . 

Тем не менее, валентные колебания О-Н являются характеристическими, поскольку в 

них принимает участие легкий атом водорода. Они могут наблюдаться в широком интервале 

частот (3600- 2500 см -1 ), что связано со способностью гидроксильной группы образовывать


водородные связи. Образование водородной связи влияет на положение и форму полос валентных 

колебаний ОН. 

В случае КМЦ, образование межмолекулярных связей сопровождается смещением полосы 

в область 3418,4 - 3447,3 см -1 . 

На спектре модифицированного шунгитового сорбента наряду с колебаниями, принадлежащему 

самому шунгиту наблюдаются новые полосы, свидетельствующие об образовании 

промежуточных соединений: 610,44; 670,61; 894,57; 1026,2; 1060,7; 1157, 9; 1738,64 см -1 . В 

данном случае они свидетельствуют об образовании карбонильной группы. Также обнаружен 

спектр 3441,9 см -1 , характерный О-Н группе. Наряду с этим, полосы 3418,4 см -1 (характерный 

для КМЦ) и 2924,22 см -1 (шунгитовое вещество) исчезают, что свидетельствует о 

возникновении вместо них дополнительных координационных связей. Полученный спектр 

доказывает, что прививка КМЦ к шунгиту в качестве модифицированного вещества действительно 

происходит. 

Наиболее эффективным методом исследования морфоструктуры шунгитовых пород, 

вследствие малых размеров составляющих их частиц, является электронная микроскопия. 

Морфоструктура шунгитовой породы изучалась методом электронной сканирующей микроскопии 

на приборе Quantra 3D 200i. Объектами исследований служили шунгитовые породы с 

исходным содержанием вещества и модифицированные ионами карбоксиметилцеллюлозы 

(рисунок 4). 

На рисунке 4а видно, что структура шунгитовой породы представляется двухкаркасной 

– силикатный каркас пронизывает углеродную матрицу. 

Силикатные частицы довольно равномерно распределены среди шунгитового вещества. 

Зерна силикатов не являются изолированными друг от друга в углеродной матрице. 

Типичным признаком структуры шунгитового вещества является глобула. На электронных 

снимках видно, что преимущественная масса пород содержит шунгитовое вещество 

в глобулярной форме. При увеличении степени надмолекулярной организации границы между 

глобулами стираются. Поверхность концентрированных областей углерода повешенной 

упорядоченности либо гладкая без признаков структурированности, либо с признаками слоистой 

структурированности. 

При модифицировании шунгитовых пород внутренняя поверхность изменяется незначительно. 

Очевидно, глобулярное шунгитовое вещество имеет малую собственную внутреннюю 

поверхность. Внутренняя поверхность создается за счет контактной поверхности углерода 

с силикатными фазами, т.е. за счет контактной поверхности углеродной матрицы с силикатным 

каркасом. 

Интерес к шунгитовым породам, как к перспективному углеродсодержащему серью 

вырос в последние годы благодаря возможности активации наноразмерных элементов, составляющих 

основу структуры углерода шунгита. 

Шунгитовые породы обладают таким важным свойством, как пористость. Размер пор 

колеблется от 0,1 до 200 нм. Зерна шунгитового вещества состоят из блоков с характерным 

размером от 200 до 500 нм. 

Модифицирование шунгитовой поверхности ионами карбоксиметилцеллюлозы отображается 

в виде прозрачной пленки (рисунок 4б). 

Специфическая структура шунгитовых пород сообщает их многие практически ценные 

свойства. Величина внутренней поверхности является первоочередным фактором, обуславливающим 

ценность шунгитовой породы как адсорбента и катализатора. Полученные микрофотографии 

показывают высокоразвитую активную поверхность шунгитовых сорбентов, 

способную осуществлять процесс сорбции.

342 


а 

б 

а) исходного б) модифицированного КМЦ 

Рисунок 4 - Электронно- микроскопические снимки шунгитовых пород 

Проведенный анализ ИК – спектров и микроснимков исходного шунгитового сорбента 

и модифицированного КМЦ показал, что использование карбоксиметилцеллюлозы в качестве 

модификатора является эффективным методом для достижения качественного улучшения 

сорбционных свойств шунгитового вещества. 


1. Цель А. В., Вафин Р. А., Нечипуренко С. В., Ефремов С. А., Наурызбаев М. К. Получение 

модифицированного углерод – минерального сорбента на основе шунгитовых пород // 

Вестник КазНУ. 2009. №2(54). С. 106-110. 

2. Инновац. патент РК № 21445/ Хамитова К.К., Демеев Б.Б., Могильный В. В., 

Наурызбаев М. К. Способ получения модифицированного шунгита// Опубл. 15.07.09., 

бюл.№7.


ОЦЕНКА СУММЫ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 

ФИТОМАТЕРИАЛОВ ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ 

Цюпко Т.Г., Темердашев З.А., Воронова О.Б., Николаева Н.А, Фролова Н.А. 

Кубанский государственный университет 

г. Краснодар, Россия, tsypko@ inbox.ru 

Процессу самоокисления, протекающему по радикальной реакции с участием пероксидных 

радикалов, противодействуют природные БАВ фитоматериалов, такие как замещенные 

фенолы, флавоноиды, токоферолы, витамины, органические кислоты. Поэтому актуальной 

является задача определения суммы этих веществ, то есть оценка интегральной характеристики 

– антиоксидантной активности. 

Проведена классификация растительного сырья, основанная на выделении вещества, 

отвечающего за качество фитоматериала и являющегося наиболее «уязвимым» на всех стадиях 

вегетации. Это позволило установить ряд индивидуальных восстановителей органической 

природы, характерных для многих растений: рутин, танин, кверцетин, галловая и аскорбиновая 

кислоты. Их раздельное определение часто является нецелесообразным и проблематичным, 

в то время как суммарное содержание в них восстановителей, характеризуемое 

величиной антиоксидантной активности определяется экспрессно, не трудоемко и позволяет 

оценить качество растительных материалов. 

Принимая во внимание, что антиоксидантное действие большинства биологически активных 

соединений связано с их способностью легко окисляться, отдавая электрон или атом 

водорода, в основу определения антиоксидантной активности положена оценка воздействия 

восстановителей органической природы на окислительно-восстановительную систему, содержащую 

комплексные соединения ионов переходных металлов. Для определения суммарного 

показателя – антиоксидантной активности биологически активных соединений фитоматериалов 

использовали индикаторную систему Fe(III)/Fe(II)- о-фенантролин, предложенную 

нами ранее [1]. Выбор данного органического реагента обусловлен тем, что реакция комплексообразования 

лиганда с восстановленной формой железа является высокочувствительной 

и специфичной. Кроме того, полуреакция Fe(III)/Fe(II) – о-фенантролин характеризуется 

значительным стандартным окислительно-восстановительным потенциалом (Е 0 = 1,19В), 

обеспечивающим полноту окисления фенольных и полифенольных соединений. 

Установлено, что по уменьшению антиоксидантной активности изученные индивидуальные 

восстановители можно расположить в следующей последовательности: галловая кислота 

> кверцетин > гидрохинон > аскорбиновая кислота > танин > рутин > цистеин > глутатион. 

Восстановитель Уравнения регрессии R 2 Диапазон линейности, 

мкг/см 3 

Аскорбиноваякислота y = 0,2465x + 0,0012 0,9996 0,05 – 1,8 

Танин y = 0,1807x + 0,0009 0,9997 0,1 – 2,0 

Рутин y = 0,1294x – 0,0016 0,9996 0,1 – 2,0 

Кверцетин y = 0,4390x – 0,0043 0,9987 0,02 – 0,8 

Галловая кислота y = 0,5817x – 0,0003 0,9991 0,02 – 0,8 

Гидрохинон y = 0,3517x + 0,0078 0,9993 0,05 – 1,4 

Цистеин y = 0,1141x – 0,0051 0,9992 0,1 – 2,0 

Глутатион y = 0,0168x – 0,0022 0,9921 1,0 – 20

344 


Для корректного обсуждения получаемых результатов величину антиоксидантной активности 

целесообразно выражать количеством вещества-стандарта, как принято для многих 

известных суммарных показателей. Нами в качестве вещества-стандарта при определении 

антиоксидантной активности фитоматериалов предложено использовать аскорбиновую кислоту, 

поскольку она не является доминирующим восстановителем, содержится в малом количестве 

и по антиоксидантной активности занимает промежуточное положение среди изучаемых 

восстановителей. 

Отработана и опробирована на реальных образцах методика определения антиоксидантной 

активности растительных материалов. Установлена взаимосвязь между величиной 

антиоксидантной активности и суммой дубильных веществ. 

Образцы 

АОА 

(АК), 

мг/мл 

Сумма фенольных 

соединений, 

мг/мл 

Сумма лейкоантоцианов, 

мг/мл 

Цветовые 

характеристики 

Интенсивность 

Оттенок 

Каберне «Лоза черноморья» 

2.72 4.52 121.3 0.79 0.81 

Каберне «Кубанский 

винодел» 

2.26 3.89 91.9 0.50 1.05 

Каберне «Виноградный 

рай» 

3.20 5.76 135.0 0.73 0.99 

Каберне Фанагории 2.35 3.98 96.7 1.51 1.08 

Саперави «Царица Тамара» 

3.54 7.86 156.0 1.58 0.78 

Для целей индивидуального определения восстановителей органической природы, содержащихся 

в растительном материале, модифицирован способ их детектирования методом 

высокоэффективной жидкостной хроматографии. Используя разработанную методику, которая 

характеризуется высокими аналитическими характеристиками, определено содержание 

преобладающих БАВ в ряде растений (подорожник, зверобой, календула и др.). При фитохимическом 

исследовании подорожника продырявленного была установлена зависимость 

содержания феруловой и протокатеховой кислот и антиоксидантной активности от условий 

интразональности. Показано, что неблагоприятные условия произрастания, связанные с загрязнением 

почв тяжелыми металлами и нефтепродуктами, сказываются на содержании рассматриваемых 

индивидуальных восстановителей. Так содержание феруловой кислоты увеличивается, 

а протокатеховой незначительно уменьшается, в то время как суммарный показатель 

– антиоксидантная активность – уменьшается. Подобная картина (по показателю антиоксидантная 

активность) наблюдается и для образцов крапивы двудомной. 

Место сбора 

растительного 

сырья 

Высота над 

уровнем моря, м 

Концентрация протокатеховой 

кислоты, 

мг/г 


феруловой 

кислоты, мг/г 

АОА, 

мг АК/г 

Крымск 25 0,219 + 0,005 5,68 + 0,07 68 

Горячий 

34 

120 0,060 + 0,009 4,04 + 0,07 

Ключ 

Отрадное 350 0,116 + 0,009 2,44 + 0,02 38 

Ставрополь 400 0,059 + 0,003 1,68 + 0,01 19

Протокатеховая 

кислота 

Феруловая 

кислота 


mAU 

160 

150 

140 

130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

-10 

-20 

Ch1-254nm2nm (1.00) 

Ch2-270nm2nm (1.00) 

Ch3-360nm2nm (1.00) 

Ch4-370nm2nm (1.00) 

Ch5-322nm2nm (1.00) 

A.Конц.(Метод) 

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 мин 

% 

40.0 

37.5 

35.0 

32.5 

30.0 

27.5 

25.0 

22.5 

20.0 

17.5 

15.0 

12.5 

10.0 

7.5 

5.0 

2.5 

В результате проведенных исследований разработаны и опробированы методики определения 

индивидуальных биологически активных веществ фитоматериалов и суммарного 

показателя – антиоксидантной активности. Методика спектрофотометрического определения 

антиоксидантной активности фитоматериалов имеет низкую себестоимость и не требует 

сложного аппаратного оформления, что может обеспечить возможность ее широкого применения 

в аналитических лабораториях при проведении технологического контроля и оценке 

качества растительного лекарственного сырья. 


[1] Патент 2282851 Российская Федерация., МПК 7 G01N33/02. Способ определения 

суммарной антиоксидантной активности / Цюпко Т.Г., Темердашев З.А., Воронова О.Б., 

Храпко Н.В. – № 2004138188/13; заявл. 27.12.2004; опубл. 27.08.2006, Бюл. № 24. С. 523.

346 


СОВРЕМЕННОЕ ХИМИЧЕСКОЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВЫСШЕЕ 

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КУРСА 

«СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ХИМИИ» В СИСТЕМЕ 

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЕЙ ХИМИИ В ВУЗЕ 

Дедков Ю.М. , Петренко Д.Б. 


Россия, г. Москва; e-mail: j13021936@gmail.com 

Курс «Строение молекул и основы квантовой химии» принадлежит к числу фундаментальных 

дисциплин, составляющих основу профессиональной подготовки учителей химии. В 

современных школьных учебниках, с которыми им предстоит работать, значительное внимание 

уделяется квантово-химическому описанию строения вещества – строению атомов и молекул, 

валентности, химической связи. При этом зачастую многие вопросы, например, такие 

как теория гибридизации, современная модель строения атома и целый ряд других излагаются 

достаточно невнятно и с фактическими ошибками, в связи с чем наличие некоторых твердых 

базовых знаний по вопросам квантовой химии и строению молекул представляется нам 

обязательным для будущего преподавателя. 

При разработке курса авторы исходили из того, что, что будущие учителя химии не получают 

необходимой для глубокого и систематического изучения квантовой химии и строения 

молекул подготовки в области высшей математики, общей и квантовой физики. Весьма 

небольшое число часов, предусмотренное учебным планом подготовки учителей по специальности 

«050101.65 химия с дополнительной специальностью биология» для изучения 

квантовой химии и теории строения молекул, предъявляет особые требования к отбору материала. 

Учитывая все сказанное выше, авторы сочли необходимым, во-первых, достаточно 

подробно ознакомить обучающихся с экспериментальными основами и развитием идей 

квантовой механики, а только затем перейти собственно к вопросам квантовой химии и теории 

строения молекул. И, во-вторых, при изложении основ квантовой теории, основное внимание 

уделить развитию квантово-механической теории, анализу ключевых экспериментов и 

их логической взаимосвязи, а не математическому описанию. Эти идеи отражены нами при 

составлении программы, учебно-методического комплекса и учебного пособия к курсу [1-3]. 

Программа курса предполагает проведение лекционных, семинарских и практических 

(компьютерных) занятий. Студенты выполняют тестовые самостоятельные работы и домашние 

задания. 

При чтении лекций широко используются мультимедийные технологии. На компьютерных 

занятиях студенты приобретают умения работы с современным квантовохимическим 

программным обеспечением, строят модели молекул, рассчитывают при помощи 

различных квантово-химических методов их геометрические и электронные характеристики 

и сравнивают полученные результаты с экспериментальными данными. Сопоставление 

результатов квантово-химических исследований и экспериментальных данных позволяет 

им проследить взаимосвязь теоретических и экспериментальных методов в химии. 

Пособие [3], написанное нами в соответствии с логикой учебного курса, содержит материалы 

лекций, контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы и включает 

следующие разделы: экспериментальные основы и развитие идей квантовой механики, основы 

квантово-механической теории, теория и методы описания химической связи и строения 

молекул.


Полученные в ходе изучения студентами основ квантовой химии и теории строения 

молекул знания и умения могут быть использованы ими в дальнейшем при выполнении курсовых 

и дипломных работ и в профессиональной деятельности. 


1. Дедков Ю. М., Петренко Д.Б. Строение молекул и основы квантовой химии. Программа 

курса по специальности «Химия с дополнительной специальностью биология». – М.: 

Издательство МГОУ, 2008. –12 с. 

2. Дедков Ю. М., Петренко Д.Б. Строение молекул и основы квантовой химии. Учебнометодический 

комплекс по специальности «химия и биология». – М.: Издательство МГОУ, 

2008. -24 с. 

3. Дедков Ю.М., Петренко Д.Б. Начала квантовой химии и строение молекул. Учебное 

пособие (в 2-х частях). Ч.1. – 36 с., Ч.2. – 76 с. М.: Изд-во МГОУ, 2008. 

ЭКОЛОГИЯЛЫҚ МАРКЕТИНГ ЖӘНЕ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ 

ҚАУІПСІЗ ӚНІМ МӘСЕЛЕЛЕРІ 

Каримов А.Н. 

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ҧлттық университеті 

Химия факультеті 

Қазахстан, Алматы қ., ankerimov@mail.ru 

Экологиялық қауіпсіздік бойынша арнайы әдебиетті талдаудың нәтижесінде бітірушыэкологқа 

маркетинг қызметінің дағдыларының объективті қажеттігі анықталып отыр, ӛйткені 

маркетинг саласындағы біліммен, білікпен, дағдымен, қабілетпен қаныққан маман ҥшін 

маркетинг мәселелерінің шешілуі сапа жағынан басқа деңгейде яғни тутынушының 

талаптары мен мақсаттарына, қызығушылығын ескере отырып жҥргізіледі. Экологиялық 

маркетинг экологиялық менеджменттің технологиясы мен орындаушысы ретінде әрбір 

адамның әлеуметтік топтың және бір тҧтас қоғамның экологиялық қауіпсіз ӛніммен, 

технологиялармен, нарықтың тҥрлі субъектілері мен тиімді алмасу механизмін, айқындау, 

яғни тҧрақты даму концепциясының экологиялық қажетті шарттарын анықтауға жағдай 

тудырады. 

Маркетингтің концепциясы ҧйымдарға, ӛндіріс орындарына қоршаған ортаның белгісіз 

шарттарында тиімді жҧмыс істеудің әдіс-тәсілдері мен басқарудың жаңа амалдарын ҧсынып, 

ҧзақ мерзімді стратегиялық мәселелерді жоспарлы тҥрде шешуге, жаңа сауда нарықтарына 

бейімделуге мҥмкіндік береді. 

Экологиялық маркетинг тек мекемелермен ҧйымдарға, ӛндіріс орындарына ғана емес 

сонымен қатар олардың тҧтынушыларына, мемлекетке және жалпы қоғамға қажет, ӛйткені 

экологиялық мамандығы жоқ тҧтынушыларға ҧсынылып отырған кӛптеген тауарлармен 

қызметтердің ішінен экологиялық сапасыз ӛнімдерді анықтауда сауаттылығын арттыра 

отырып экологиялық қауіпсіз ӛнімді алуға қосымша себеп тудырады. Маркетинг ӛндіріс 

орындарының шығаратын ӛнімдерінің сапасының бақылануында, бағалануында, сапалы ӛнім 

шығарудың кепілі де болады, сӛйтіп ол барлық қызығушы тҧтынушыларға ҥлкен кӛмек 

кӛрсетеді. 

Экологиялық маркетингтің ӛндіріс орындары мен ӛнеркәсіптегі қосымшама позитивті 

және кең тҥрдегі әсеріне қарамай бҧл мәселенің қазіргі талаптарға сай келетіндей ғылыми

348 


жеткілікті зерттелген деуге болмайды, ӛйткені ол қатаң экологиялық нормалармен 

экологиялық сараптаманың бағалау нәтижелерін, ӛнеркәсіппен жалпы ӛндіріске жасалатын 

инвестицияларды тартуға, қызығушы салалардың экологиялық және экономикалық 

қажеттілігін қанағаттандыруға, сӛйтіп экологиялық маркетінгтің мәнін сипаттайтын барлық 

оң нәтижесімен бірге негізгісі технологиялық процестермен шикізат ӛңдеуді жаңа талаптарға 

сай ӛнім шығаруға бағыттаушы. 

Экологиялық қауіпсіз технологияларды қолдана отырып, тҧтынушлық ең жоғары 

талаптарды қанағаттандыра алатын, экологиялық қауіпсіз болғанынша кӛп тҧтынылатын 

ӛнім шығаруды негізгі мақсат деп білу, әрі экологиялық маркетингтің мақсаты бола тҧрып 

тҧтынушыда белгілі ӛндірушінің ӛнімін таңдауның негізгі себебі оның экологиялық тҧрғыда 

сауатын тереңдету, яғни дәл сол ӛнім ӛндірілуі барысында ӛндіруші қоршаған ортаға ең аз 

әсер етуші екені білігін қалыптастыру. 


1. Коттлер Ф. Основы маркетинга: пер. с англ. – М.: Прогресс, 1990. 

2. Игнатов В.Г., Кокин А.В. Экологичный менеджмент.- Ростов н/Д: Книжное изд-во, 

1997. 

3. Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. – М.: 

Аспект пресс, 1997. 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ В КУРСЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

Лисун Н.М. 

Челябинский государственный педагогический университет, 

естественно-технологический факультет 

Россия, г.Челябинск, lisun@list.ru 

В последние десятилетия происходит развитие нового междисциплинарного направления в биологии, 

название которому экологическая биохимия. В условиях отсутствия в учебном плане самостоятельной дисциплины 

экологической биохимии на отдельные аспекты этого раздела современной биохимии необходимо обратить 

внимание при изучении текущих тем курса биологической химии. 

Изучение биологической химии предусмотрено учебным планом при подготовке учителей 

химии и биологии на дневном отделении естественно-технологического факультета 

Челябинского государственного педагогического университета. В соответствии с учебным 

планом полное название дисциплины «Биохимия и основы биорегуляции организмов». Программой 

учебной дисциплины предусмотрено изучение таких вопросов, как биоактивные соединения, 

их место и роль в живой природе, биокомплексы и их значение в явлениях жизнедеятельности, 

понятие о биологически активных соединениях, трансформация энергии в живых 

объектах, антибиотики микробов, фитонциды растений, телергоны животных и их влияние 

на процессы жизнедеятельности, биохимические основы спонтанной изменчивости в популяциях. 

При изучении этих вопросов программы не следует забывать о том, что живой организм 

– это открытая для окружающей среды система. Через него в любое время проходят 

химические вещества. Эти вещества образуют два потока. К первому относятся питательные 

вещества, к другому - разнообразные химические вещества природного и синтетического 

происхождения, которые не входят в состав данного организма. Многие химические веще-


ства, поступающие в организм и ранее не встречающиеся в нем, получили название чужеродных 

или ксенобиотиков. 

В последние десятилетия происходит развитие нового междисциплинарного направления 

в биологии, название которому экологическая биохимия. Развитию этого направления 

способствовали успехи в выявлении и идентификации микроколичеств органических 

веществ в организме животного (Немова Н.Н., Болотников И.А., 1994). Знание биохимии 

позволяет экологам понимать сложные взаимосвязи между растениями (кормами) и животными, 

осознать тот факт, что растения и растительноядные животные функционально 

взаимозависимы. В сферу экологической биохимии входит изучение биохимических 

механизмов приспособления организма животного к экологическим условиям. 

В условиях отсутствия в учебном плане самостоятельной дисциплины экологической 

биохимии на выше перечисленные вопросы необходимо рассмотреть при изучении текущих 

тем курса биологической химии. 

Так при рассмотрении механизма действия ферментов на примере ацетилхолинэстеразы 

целесообразно познакомить студентов с фосфорорганическими инсектицидами, «работающими 

под ацетилхолин». Такие фосфорорганические соединения (хлорофос, дихлофос), 

подобно ацетилхолину присоединяются к гироксогруппе, но они образуют с ним прочную, 

не поддающуюся расщеплению связь. Модифицированный таким образом фермент не может 

уже выполнять свою функцию – гидролиз ацетилхолина, что в конечном счете вызывает 

блокирование передачи нервных импульсов – паралич. 

При изучении механизма регуляции с участием аденилатциклазы важно обратить внимание 

на то что, одна и та же химическая группа в зависимости от своего химического окружения 

может обуславливать действие как агониста, так и антагониста (ацетилхолин и турбокурарин). 

Эти соединения действуют на один и тот же рецептор, но меньшая молекула (ацетилхолин) 

точно соответствует участку связывания и активирует рецептор; большая молекула 

(турбокурарин) перекрывает рецептор и оказывает блокирующее действие. 

Рассматривая механизмы ферментативных процессов, роль активаторов и ингибиторов 

необходимо познакомить студентов с развитием антагонизма ксенобиотиков, в ходе которого 

происходит ослабление или подавление биологического эффекта при совместном действии 

по сравнению с влиянием отдельных агентов. 

Так, например, химический антагонизм, или антагонизм через нейтрализацию, проявляется 

при непосредственном взаимодействии антагониста с агонистом, приводящим к инактивации 

последнего. Химический антагонизм является конкурентным взаимодействием, 

снижающим константу диссоциации агонист-рецепторного комплекса вследствие конкуренции 

между антагонистом и рецепторами за связывание с агонистом. Реакция нейтрализации 

антагониста может оказаться необратимой. 

Конкурентный антагонизм проявляется обычно в тех случаях, когда антагонист взаимодействует 

с теми же сайтами, что и агонист, но в отличие от последнего антагонист не вызывает 

биологической реакции. 

Пример первого: антагонизм между действием ацетихолина и норадреналина на гладкую 

мускулатуру кишечника; второго – влияние на кровяное давление вазодиляторов и лекарств, 

стимулирующих деятельность сердца. 

Пути биотрансформации чужеродных веществ разделяют на 5 классов химических реакций: 

- реакции окисления – окисление спиртов и альдегидов, окисление аминов, ароматических 

аминов, гидроксилировение, эпоксидация; окислительное дезалкилирование, окисление 

или окисленное замещение окружающей среды; 

- реакции восстановления – восстановление альдегидов и кетонов, ароматических нитро- 

и азогрупп, дисульфидов, восстановление по двойным связям, восстановление ароматических 

циклов;

350 


- реакции деградации (гидролиза) – гидролиз эфиров, амидов, гидразидов, нитрилов, 

дезалкилирование, расщепление кольцевых структур; 

- реакции конъюгации – реакции с участием ацетата, глицина, цистеина, глутатиона, 

метионина, орнитина, аргинина, глутамина, рибозы, глюкозы, глюкуроновой кислоты; 

- реакции дегалогенирования – гидролитическое, окислительное. 

При знакомстве с классификацией ферментов целесообразно дополнить еѐ примерами 

биотрансформации чужеродных веществ. Например, среди ферментов, катализирующих 

окисление ксенобиотиков, особое место принадлежит микросомным монооксигеназам. В 

этих реакциях участвуют гемопротеины – цитохром Р 450 и НАДФН – цитохром Р 450 – редуктаза. 

Цитохром Р 450 катализирует образование гидроксильных групп при синтезе желчных 

кислот, гормонов стероидной природы, при катаболизме ряда эндогенных веществ и обмене 

ксенобиотиков. 

Рассмотрение выше указанных вопросов в курсе биологической химии поможет будущим 

учителям в установлении межпредметных связей химии и биологии и при изучении 

биологических дисциплин. 


1. Основы ксенобиологии: Учеб. пособие/ В.М. Юрин. –Мн.: БГУ, 2001. – 234с. 

2. Соболевская Т.М., Курилова Т.В., Манжукова Л.Ф. Реакционная способность ксенобиотиков 

и их влияние на метаболические процессы: Учеб.-метод. пособ. для студ. ст. курсов 

биол. спец. – Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2002. – 66с. 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ И ИНТЕРАКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ В 

ОБРАЗОВАНИИ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ 

Мажренова Н.Р., Биримжанова З.С. 



Казахстан, г.Алматы, bzubiras@mail.ru 

Образование для устойчивого развития (ОУР) имеет целью создание педагогических условий для развития 

личности студента, в частности, его организацию на созидательную активную деятельность. 

В данной статье приводится краткий обзор активных и интерактивных методов обучения, используемых 

при преподавании экологических дисциплин. 

В Концепции перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию подчеркивается, 

что развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные, предприимчивые 

люди, т.е. необходимо формирование интеллектуальной элиты. Они должны уметь 

самостоятельно принимать ответственные решения в ситуации выбора, прогнозируя их возможные 

последствия. Способные к сотрудничеству, отличающиеся мобильностью, динамизмом, 

конструктивностью - они должны обладать развитым чувством ответственности за 

судьбу страны. 

Реализация выдвинутых целей воспитания возможна только при широком использовании 

в непрерывном экологическом образовании активных и интерактивных методов. Они 

повышают познавательную активность студентов, способствуют развитию творческого под-


хода к отбору и применению полученных знаний, развитию самостоятельности в процессе 

повышения деловой квалификации. 

На сегодняшний день, несмотря на наличие огромного количества исследований, доказывающих 

влияние социальных взаимодействий на эффективность обучения, в образовательной 

практике продолжают доминировать монологические, объяснительноиллюстративные 

методы, активные методы лишь ситуативное применение. 

Активное обучение - это, по существу, обучение деятельности. Применение в экологической 

подготовке этих методов призвано обеспечить студентов, магистрантов методами самостоятельного 

углубления собственных знаний, применению их в конкретных условиях, 

ориентации студентов на творческий отбор, анализ и систематизацию прорабатываемых материалов 

[1]. 

Существуют разные подходы классификации данных методов. В качестве отличительного 

признака исследуется степень активности студентов или характер учебнопознавательной 

деятельности. Согласно общепринятой классификации к числу активных методов 

обучения относятся [2,3]: 

• Проблемная лекция; 

• Разыгрывание ролей; 

• Анализ конкретных ситуаций; 

• Программированное обучение; 

• Деловая игра. 

Одним из важнейших видов активных методов является проблемная лекция. К характерным 

особенностям проблемной лекции относится выдвижение в процессе ее чтения спорных 

положений, различных вариантов решения той или иной задачи, а также вовлечение 

студентов в активное обсуждение поставленных проблем и принятие совместных решений. 

К таким относятся лекции по проблемам образования для устойчивого развития (ОУР), 

экологической культуре и этике, экологически обоснованному природопользованию и т.д. 

Дефицит лекционного времени ограничивает возможности часто проводить такие обсуждения. 

Поэтому перспективной является такая форма лекции, когда во время чтения преподаватель 

ставит проблему и делает краткий ввод в ее решение, а сам процесс обсуждения проблемы 

со студентами переносится на практические и семинарские занятия. 

Так, например, при чтении лекции по курсу «Экология и устойчивое развитие» студентам 

2 курса химического факультета КазНУ им. аль-Фараби было предложено подготовить 

эссе о том, каким было биологическое разнообразие Казахстана, родного края, области в 

прошлом, каким оно является в настоящий момент, и каким, вероятно, станет в будущем, если 

люди не предпримут шагов по сохранению и восстановлению животного и растительного 

мира. А также разработать и предложить свои варианты или способы сохранения биологического 

разнообразия. Заслушивание эссе и защита проектов проводились на семинарских занятиях. 

Помимо проблемных лекций для вовлечения студентов в учебный процесс, активизации 

познавательной деятельности как активные методы используются: лекции-беседы, лекции-дискуссии, 

лекции с разбором конкретных ситуаций, лекции с применением техники обратной 

связи, групповая консультация, «пресс-конференция». 

Для студентов-экологов действенным средством является анализ конкретных ситуаций. 

К достоинствам данного метода относится, прежде всего, сочетание простоты организации 

занятия с эффективностью результата. В процессе решения конкретной ситуации студенты 

обычно действуют по аналогии с реальной практикой. В процессе анализа, обсуждения 

ситуации традиционные подходы постепенно разрушаются, отвергаются самими студентами, 

как непродуктивные. Изменяется характер взглядов студентов, формируется новая система 

приемов, подходов, и способов решения проблем, в частности, проблем, связанных с 

устойчивостью развития различных экологических, природных, экономических, социальных 

и других систем.

352 


Существует множество модификаций этого метода. Остановимся на следующих: 

Ситуация-иллюстрация. Вниманию студентов предлагается объяснение какого-либо 

действия, поступка на конкретном примере. 

Ситуация-оценка. Студентам предлагается описание конкретного события и принятых 

мер. Задача студентов: оценить источники, механизмы, значение и следствие ситуации и 

принятых мер или действий. 

Ситуация-упражнение. Студенты делятся на группы по 3-5 человек и изучают ситуацию. 

Изучив информацию, они вырабатывают план действий, проекты решений, прогнозы 

конечного результата. 

Эффективность работы над конкретной ситуацией во многом зависит от избранного 

способа ее предъявления. Это может быть: письменное описание события; видеозапись, 

магнитофонная запись беседы, интервью, набор фотодокументов, схем, графиков, рассказ 

очевидцев, проигранная ситуация, и т.д. 

В современной литературе среди активных методов выделяют подгруппу интерактивных 

методов (от англ. «interact» - взаимно действовать, взаимодействие). 

Интерактивное обучение - это диалоговое обучение, в ходе которого осуществляется 

взаимодействие преподавателя и студента. 

Одна из задач данного метода состоит в создании комфортных условий обучения, таких, 

при которых студент чувствует свою успешность, свою интеллектуальную состоятельность, 

что делает продуктивным сам процесс обучения [3,4]. 

Суть интерактивных методов состоит в том, что учебный процесс организован таким 

образом, что практически все студенты оказываются вовлеченными в процесс познания, 

освоения учебного материала, они имеют возможность понимать и рефлектировать по поводу 

того, что они знают и думают. Совместная деятельность студентов в процессе познания 

означает, что каждый вносит свой особый индивидуальный вклад, идет обмен знаниями, 

идеями, способами деятельности. Причем, происходит это в атмосфере доброжелательности 

и взаимной поддержки, что позволяет не только получить новое знание, но и развивает саму 

познавательную деятельность, переводит ее на более высокие формы кооперации и сотрудничества. 

Интерактивная деятельность предполагает организацию и развитие диалогового общения, 

которое ведет к взаимопониманию, взаимодействию, к совместному решению общих, но 

значимых для каждого участника задач. Интерактив исключает доминирование как одного 

выступающего, так и одного мнения над другими. В ходе диалогового обучения студенты 

учатся критически мыслить, решать сложные проблемы на основе анализа обстоятельств и 

соответствующей информации, оценивать альтернативные мнения, принимать продуманные 

решения, участвовать в дискуссиях, общаться с другими людьми. 

На семинарском занятии по дисциплине «Экология и устойчивое развитие» на химическом 

факультете была проведена дискуссия на тему «Устойчивое будущее — выбор современного 

человека». Студентам для дискуссии был предложен ряд вопросов, по которым они 

высказывали свои мнения. Например, такие как: 

Каким мы хотим видеть наше будущее? 

Что в настоящее время человечество предпринимает, для того, чтобы обеспечить себе 

благополучное и счастливое будущее? 

Что предпринимаем мы молодые люди, чтобы обеспечить себе и своим детям такое 

светлое будущее? 

Если бы Вы были президентом, министром, каковы были бы Ваши действия для достижения 

устойчивого развития страны? 

Таким образом, интерактивными или диалоговыми можно назвать группу обучающих 

методов, в которых социальные взаимодействия рассматриваются как важнейший образовательный 

ресурс, позволяющий интенсифицировать процесс обучения, то есть значительно 

повысить его развивающий потенциал.


К интерактивным относят, таким образом, не все методы обучения, а лишь те, которые 

строятся на психологических механизмах усиления влияния группы на процесс освоения 

каждым участником опыта взаимодействия и взаимообучения. Это, прежде всего, тренинг, 

игра, дискуссия, работа с документами и различными источниками информации. Главная задача 

обучения состоит в переводе студента из объекта в субъект обучения. 

В связи с вышеизложенным, необходим переход от использования традиционных методов 

обучения к активным и интерактивным методам, которые ставят студента в активную 

позицию, формируя в них качества необходимые интеллектуальной элите страны. 


1. Балаев А.А. Активные методы обучения. - М.: Профиздат, 1986. - 96с. 

2. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: Контекстный подход. - М: 

Наука, 1991. - 113с. 

3. Смолкин A.M. Методы активного обучения. Научно-методическое пособие. - М.: 

Высшая школа, 1991. - 176с. 

4. Материалы Международной научно-методической конференции, посвященной году 

России в Казахстане и 70-летию КазНУ им. аль-Фараби. - Алматы: Қазақ университет, 2004. 

- 404с. 

ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ – НАДЕЖНЫЙ ФАКТОР 

ДОСТИЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ 

Матакова Р.Н., Бадавамова Г.Л. 



Введение инноваций в организацию, содержание и методику обучения способствует 

серьзной модернизации и трансформации образования на более высоком качественном 

уровне, ибо, как отмечает наш президент, «нации конкурируют не только товарами и 

услугами – они конкурируют сиcтемами общественных ценностей и системой образования. 

Способность нации поддерживать современную и эффективную систему образования 

становится критически важным для конкурентной способности». 

Одним из решающих условий повышения качества образования является оптимальный 

контроль знаний обучаемого. В последние годы одним из аспектов реформирования 

образовательной системы в республике является введение внешнего контроля среднего 

образования через единую комплексную национальную систему тестирования (ЕНТ) и 

высшего образования путем проведения промежуточной государственной аттестации (ПГА) 

после окончания младших курсов бакалавриата и, наконец, уже практикуется 

государственная аттестация вузов для индикации качественных уровней функционирования 

вузов. Определяющей формой этого контроля являются тесты, целесообразность которых 

несомненна с точки зрения масштабности проверки в отношении объема учебного материала 

и контингента опрашиваемых, единой количественной основой оценки знаний, возможности 

экспрессной машинной обработки результатов контроля. 

Эффективность тестирования, в первую очередь, определяется качеством тестов, 

оптимальным их подбором по сложности и локализации материала, числом ответов 

элективных заданий, дискриминальностью заданий и валидностью их содержания.

354 


Разработка оптимальных тестов с устойчивыми коэффициентами надежности и творческой 

продуктивности, их доведение до совершенства требуют высокой образовательной 

квалификации, огромного кропотливого труда и времени составителей. С учетом 

большого коллектива составителей, организаторов его проведения и обработки результатов 

на ЕНТ неизбежна утечка информации, развитие тестовой коммерциализации, что 

неоднократно отмечаются в печати работниками образования. Необходимость ежегодного 

обновления огромного числа тестов не может быть высококачественной, а стремление 

авторов усложнить тесты приводит к непонятным и каверзным их содержаниям, что 

вызывает постоянные нарекания опрашиваемых родителей и образовательных учреждений. 

Отсюда основные качества тестов – их объективность, секретность, единая количественная 

оценка дают постоянные сбои и теряются преимущества данной формы контроля. Несмотря 

на опробирование внешнего контроля средней образовательной системы в течение ряда лет, 

пока что не удается в полной мере решить основную задачу единой системы оценки знаний, 

призванной выполнить значимую социально-политическую функцию – поддержание 

социальной справедливости в области образования путем обеспечения независимой и 

объективной оценки реального уровня образовательных достижений, пресечение 

протекционизма и коррупции. 

К числу внешнего контроля вузовского образования относится промежуточная 

государственная аттестация, введенная в последнее время. Следует отметить тот факт, что в 

ПГА вопреки положению требуемого охвата социально-гуманитарных, естественно-научных 

и общепрофессиональных дисциплин не введены их образовательные дисциплины 

(например, химия), что в значительной мере снижает целевую направленность контроля. Что 

касается внутренного вузовского контроля, то наблюдалось постоянное стремление 

образовательной системы к объективной, достаточно широкой ранжированной 

количественной оценке – от пятибальной системы к рейтинговой, от рейтинговой к 

процентам кредитной технологии обучения. Основная форма контроля текущей и итоговой 

успеваемости в вузе оставалась устной, даже в период введения тестового экзамена путем 

административного нажима и вытеснения традиционной формы контроля. Многолетние 

тестовые экзамены показали, что в них превалируют тесты на узнавание – опознание 

различий, классификация объектов, явлений, понятий; репродуктивные тесты, основанные 

на памяти – подстановка с пропусками слов, фраз, формул и т.д.; тесты сравнения. Следует 

отметить, что тесты таких видов являются фрагментарными, ответы на которые легко 

добываются и заучиваются. Предлагаемые тесты не могут проверить выполняемость 

основного требования сегодняшнего образования – развитие продуктивного творческого 

мышления, логику и системность знаний, которые могут быть развиты и проверены только в 

диалоговом контакте с преподавателем. Внутривузовские тесты для экзаменационного 

контроля нарушают принцип многоуровневого образования – индивидуальность подхода к 

студенту в обучении и контроле знаний, ибо нельзя отрицать того, что тестирование – 

налицо нивелирование, игнорирование индивидуальности студента и переход к типичности 

отношения к нему. С другой стороны, тесты нарушают еще одну фундаментальную основу 

вузовского обучения, которое должно быть коррегирующим, направленным на преодоление 

существенного выявленного отставания и своевременного искоренения установленных в 

результате контроля пробелов. Дело в том, что несмотря на большую трудоемкость 

составления тестов интерпретация тестовых показателей затруднена вследствии 

многофакторности вляния на результат тестирования – вид контролируемой дисциплины, 

закономерности соотношения правильных и неправильных ответов, число столбцов в тестах 

сличения, наличие вероятности слепого угадывания, передача ответов студентами 

последующим вследствии неполной обновляемости тестов и т.д. 

Несомненно, тестированный подход к контролю полезен в семестре для цели 

фронтальной проверки контрольного среза по конкретному блоку практического и 

лекционного учебного материала, рубежный и итоговый контроли должны проходить в 

контакте основных компонентов обучения – преподавателя и студента. Принимая во


внимание вышесказанное проблема надежности экзаменационных билетов значительно 

выше тестов. Очевидность перечисленных минусов тестирования, обострившихся в свете 

более углубленного его анализа, продвигающегося реформирования образовательной 

системы, заставила вузы вернуться к экзаменационному контролю в письменном виде. 

Письменные экзамены в университете наряду с устными использовались в условиях 

начального вхождения в систему многоуровневого обучения, когда репродуктивное 

обучение было еще в ходу и было положено начало часовому увеличению доли СРС в 

магистратуре. Уже в тех образовательных условиях были выявлены два основных недостатка 

письменных экзаменов, повторяющих тестовые минусы: 

1) трудность установления самостоятельности выполнения письменных работ; 

2) отсутствие непосредственного контакта между студентом и преподавателем. 

Что же положительного внесли мы в контроль знаний своим возвратом к письменным 

экзаменам? Считается, что письменный экзамен исключает субъективизм преподавателя в 

оценке знаний, связанный с его индивидуальными особенностямип, психологическими 

установками, сводит на нет оттенок личностного отношения к студенту. Исключая эту 

сторону экзаменационного контакта, мы ставим на повестку пристальное постоянное 

наблюдение преподавателя за работой студента с целью контроля его реальных знаний. В 

связи с этим уместно отметить два отрицательных момента письменного экзамена в наших 

вузах: 

1) предварительно узаконенные деканатом требования, исключающих списывание и 

жесткий досмотр преподавателя и контролирующих представителей ректората за 

выполнением этих требований унижают студента и создают атмосферу недоверия с самого 

начала экзамена. Между тем обучение и контроль полученных знаний на экзамене должны 

быть технологически так построены, чтобы свести на нет списывание, а к студенту, 

признанному в многоуровневой образовательной системе выступать в качестве самоценного 

созидателя знаний, преподаватель должен относиться, как к коллеге по процессу обучения. 

2) следует также отметить, что практически трудно преподавателю исключить 

подсказку и списывание в связи с несравненно высокой продвинутостью сегодняшнего 

студента в условиях отсутствия мотивации к обучению: значительно повысилась ловкость 

рук и губ, имеет место списывание с сотового телефона, подготовка сдаваемого материала 

невидимыми чернилами и масса других уловок. На Западе списывание и подсказка у 

студентов отсутствует, поскольку они стремятся к высокому интеллектуальному потенциалу, 

ибо это твердо обещает высокооплачиваемую и престижную работу [1]. В нашей стране в 

нынешних условиях обучения отсутствует межстуденческая конкуренция в овладении 

знаниями и обеспечение перспективной работой вследствии неопределенности будущего 

трудоустройства. Существует реальное нежелание работодателей брать на работу бакалавра 

из-за неустановленного его государственного статуса, а магистра – из-за отсутствия стажа 

работы вследствии действующего непрерывного многоуровневого обучения. За рубежом же 

бакалавр поступает в магистратуру после работы в соответствующей фирме и продолжает 

образование по индивидуальной траектории соответствующей аспектам деятельности 

фирмы, а после окончания магистратуры продолжает работу в той же фирме. 

Возврат к устному опросу сегодня оправдан тем, что дальнейшее целенаправленное 

реформирование образования, принимаемые требования к квалификации и моральному 

статусу преподавателя на фоне конкурентной борьбы в преподавательской среде за престиж 

и большую дифференцированную оплату труда исключает субъективизм преподавателя. 

Негативное личностное отношение преподавателя к студенту может быть откорректировано 

большим числом имеющихся предупредительных мер (контроль со стороны, аппеляция, 

объективные отзывы студентов и т.д.). При выборе формы экзаменационного контроля – 

решающие формы обратной связи, подводящей итоги обучения – мы должны быть далеки от 

формального копирования элементов образовательных систем Европы, имеющих 

совершенно другие условия функционирования. Однако, уместно отметить и тот факт, что в 

некоторых образовательных системах Запада (например, итальянской) окончание обучения

356 


по любой дисциплине сопровождается сдачей устного экзамена. Устный экзамен даже при 

условии предварительного списывания легко его обнаруживает, выявляет истинные знания, 

дает возможность прощупать глубину и масштабность самоучения, проверяет системность 

знаний студента и логику устного изложения материала. Полученная оценка обосновывается 

преподавателем, отмечаются конкретные пробелы в знаниях и способы их преодоления. 

Сдача устного экзамена в спокойной обстановке настраивает студента на активное усвоение 

знаний в дальнейшем. Эта форма экзаменационного контроля соответствует 

фундаментальному положению «человекоконцентрированного» подхода в учебном процессе 

- культуре коммуникации [2]. 

Гуманизация образования в ХХІ веке ориентирует образовательную ситему и весь 

образовательный процесс на развитие и становление отношений взаимного уважения 

преподавателя и студента и достоинств каждого из них в процессе совместного учебного 

труда и особенно при контроле его итога. Именно такие отношения участников учебного 

процесса способствуют развитию творческого обучения – умению на основе оптитмального 

применения структурных фундаментальных знаний дисциплин решать предложенные 

учебные проблемы под любым уклоном поставленной задачи, изложить и защитить устно 

свою траекторию размышления на итоговом контроле. Именно такое обучение и устный 

контроль в дискуссионном ключе настраивает студента к непрерывному самостоятельному 

познанию, а в будущем к непрерывному обучению в течении всей жизни, мобильности 

специалиста, живущего в многообразном, пронизанном острой конкуренцией и 

каждодневными изменениями жестоком мире индивидуумов. 


1. Мельникова Е. «Россия-США: технология формирования образовательного 

потенциала». Вестник высшей школы. 1998, №6, с.42 

2. Высшее образование России. 2008, №2, с.139. 

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАДАЧ 

В ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЯХ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

Нечепуренко Е.В. 

Казахский национальный медицинский университет им.С.Д.Асфендиярова 

Казахстан, г. Алматы, neva_kz@mail.ru. 

Внедрение новых технологий обучения и контроля знаний вновь привлекли интерес к 

тестам и тестовым формам. 

Тесты позволяют получить объективные оценки уровня знаний и выявить пробелы в 

знаниях, являются важным средством технологизации обучения и способствуют эффективной 

организации учебного процесса. Тесты не только показывают достижения, но также 

вскрывают недостатки, позволяют обратить внимание на упущения в изучении материала. 

Хотя содержание теста по каждой учебной дисциплине различно, формы заданий и основные 

принципы разработки тестов во многом совпадают. В идеальном случае учебный 

курс, каждая его часть, сопровождается заданиями в тестовой форме. Это объясняется технологическими 

преимуществами тестовой формы. 

Форма определяется как способ связи организации, упорядочения и существования 

элементов содержания тестовых заданий [1]. Главная функция формы – донести до испытуе-


мых содержание заданий, выполняя это как можно понятнее и технологичнее, тем самым 

способствовать объективному оцениванию. 

Форма заданий правильная, если она позволяет точно выразить содержание, понятна 

для всех испытуемых и позволяет дать оценку по заранее разработанным правилам. 

Задание в тестовой форме должно отвечать требованиям: 

- краткость; 

- технологичность; 

- логическая форма высказывания; 

- определенность места для ответов; 

- одинаковость правил оценки ответов; 

- правильность расположения элементов задания; 

- одинаковость инструкции для всех испытуемых; 

- адекватность инструкции форме и содержанию задания. 

С помощью перечисленных требований - а это одновременно и признаки оценки качества 

заданий - появляется практическая возможность отличить задания в тестовой форме от 

остальных. 

«Аналитическая химия – наука экспериментальная, однако, чтобы в будущем химиканалитик 

мог успешно развивать новые направления и самостоятельно решать практические 

задачи, он должен глубоко освоить теоретические основы современных методов анализа. 

Этому, несомненно, способствует решение задач, касающихся теории и практики различных 

разделов аналитической химии» [2]. 

Роль задач при изучении аналитической химии трудно переоценить. Иногда это называют 

задачным подходом в обучении. В процессе решения задач обучающиеся приобретают 

навыки расчетов, относящихся к химическим методам анализа. Задачи являются одним из 

главных средств развития интеллекта и средством приближения образования к требованиям 

жизни. Большая часть задач по аналитической химии достаточно сложны, и представить их в 

тестовой форме затруднительно. 

Традиционно при изучении аналитической химии используются задания преимущественно 

в нетестовой форме. Большинство из них - это вопросы, задачи и упражнения, которые 

в тестовой культуре не используются. Ответы на них бывают многословными, и для выявления 

истинности требуются большие затраты интеллектуальной энергии. В этом смысле 

традиционные вопросы и ответы не технологичны; их не рекомендуется включать в тест. То 

же относится и к задачам, имеющим громоздкие формулировки. 

Одна из проблем использования задач в учебном процессе – их недостаточная понимаемость 

учащимися, что проистекает из-за слабого внимания к лексике и содержанию самих 

задач. Однако в тестовой технологии понимаемость задания теста для каждого испытуемого 

является важным, тестобразующим, свойством. 

Главная причина непонимания смысла задач – некоторое отставание в интеллектуальном 

отношении, плохое владение понятиями, исключение из практики устных экзаменов, 

коллоквиумов и заметно поникшая в последнее время языковая культура у большинства студентов. 

Для того чтобы как-то улучшить ситуацию в тех учебных дисциплинах, где применяется 

много задач, нужно искать технологическое решение. 

Развитие компьютерных технологий позволяет вернуться к идее алгоритмизации процесса 

обучения (особенно в области самообразования), возможности обучения алгоритмам 

решения задач. 

Алгоритм – система операций, применяемых по строго определенным правилам, которая 

после последовательного их выполнения приводит к решению поставленной задачи [3]. 

Основные требования к алгоритму: он должен быть понятен и доступен учащемуся, корректен 

с точки зрения цели и содержания, однозначен по трактовке и результативен в процессе 

осуществления заданного числа шагов. При этом однозначность предполагает наличие

358 


только одного алгоритма, соответствующего правильному ответу. В процессе алгоритмизации 

процесса предъявления и решения задач формируется алгоритмическое мышление. 

Рассмотрим возможности алгоритмизации и технологизации учебных задач. Для примера 

возьмем задачу из учебника по аналитической химии [4]. Условие задачи: 

При открытии катионов кальция Са 2+ реакцией с сульфат-ионами SO 4 2- в водном растворе 

по образованию белого малорастворимого мелкокристаллического осадка сульфата 

кальция CaSO 4 ·2H 2 O 

Са 2+ + SO 4 2- + 2H 2 O → CaSO 4 ·2H 2 O 

Предел обнаружения (открываемый минимум) равен m = 0,04 мкг = 0,04γ; а предельное 

разбавление V lim =1,25·10 6 мл/г. 

Рассчитайте предельную концентрацию C lim = C min и минимальный объем V min предельно 

разбавленного раствора. 

Основной вопрос этой задачи – расчет предельной концентрации C lim = C min и минимальный 

объем V min предельно разбавленного раствора. 

Запись уравнения реакции и характеристика осадка – это как бы обрамление задачи, 

конечно, очень важное и способствующее запоминанию студентом качественных реакций, 

но не имеющее отношения к математическому решению задачи. 

Основной вопрос задачи – сложный, сложные вопросы часто встречаются в задачах. 

Его надо разбить на простые вопросы, задать дополнительно и последовательно несколько 

других (в нашем случае два), сравнительно простых вопроса: 

- рассчитать предельную концентрацию; 

- рассчитать минимальный объем предельно разбавленного раствора. 

Направления возможной реконструкции учебной задачи для достижения ее технологизации: 

1) сократить словесный состав задачи без потери еѐ смысла; 

2) сделать задачу технологичной за счѐт введения тестовой формы и фасетов; 

3) добиться большей понимаемости задачи учащимися за счѐт изменения формулировки; 

4) повысить меру вариативности оценок за выполнение этой задачи. 

Для достижения краткости можно сократить характеристику реакции и образующегося 

осадка, о которых шла речь в начале задачи, поскольку это, скорее всего, отвлекает внимание 

от сути задачи. В результате повышается понимаемость задачи, что приводит и к лучшей 

решаемости. 

Структурируем задачу, сложный вопрос меняем на два простых задания в тестовой 

форме, добавляются фасеты. Фасет – это форма записи возможных параллельных вариантов 

задания, что является обязательным требованием при разработке теста с системой параллельных 

заданий. 

В итоге задача становится короткой, фасетной, с параллельными вариантами: 

При открытии {катионов кальция Са 2+ } реакцией с {сульфат-ионами SO 4 2- } в водном 

растворе предел обнаружения равен {m = 0,04 мкг}; а предельное разбавление {V lim =1,25·10 6 

мл/г}. Тогда 

1) предельная концентрация C lim раствора равна ____; 

2) минимальный объем V min предельно разбавленного раствора равен ____. 

Ответы на два простых задания, обеспечивающих правильную последовательность решения 

задачи, набираются с клавиатуры компьютера. Появляется возможность автоматизировать 

оценку. Оценка в этом случае может быть трехбалльной: ноль баллов, если нет ни одного 

правильного ответа; один балл, если дается один правильный ответ; два балла, если даются 

оба правильных ответа на задачу. 

Конечно, для хорошо подготовленного студента проблем с типичными задачами не 

возникает. Упрощение задач и подсказки в виде алгоритма решения ему не только не нужны, 

но даже вредны, поскольку отучают самостоятельно мыслить. Такой способ реконструкции


задач может быть использован для организации самостоятельной работы слабо подготовленных 

студентов. В случае использования компьютерных технологий вариант реконструированной 

задачи может выдаваться студенту после неудачи в решении задачи в исходном виде. 

Такой способ помогает удерживать учебную мотивацию, поощряет поиск решения на каждом 

отдельном шаге алгоритма. 

Посмотрим, насколько выполняются в нашем случае требования к заданиям в тестовой 

форме: 

- условие задачи стало достаточно коротким; 

- технологичность характеризуется наличием фасетов и возможностью автоматического 

выставления оценки; 

- форма высказывания логична, следовательно, растет понимаемость задачи; 

- определены места для ответов; 

- возросла вариативность оценок за решение задачи. 

Таким образом, применение заданий в тестовой форме помогло трансформировать 

обычную задачу в технологичную форму обучения и контроля знаний. 


1. Аванесов В.С. Форма тестовых заданий.- М.: Центр тестирования, 2005.- 155с. 

2. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической химии.- М.:Мир, 

2001.- 267 с. 

3. Современный словарь иностранных слов.- М.:Рус.яз., 1992.- 740 с. 

4. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. В 2 кн. Кн.1.- М.Высш.Шк., 

2001.- 615 с. 

ИННОВАЦИИ В ХИМИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ ТОМСКОГО 

ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 

Тартынова М.И., Бакибаев А.А., Медведев Д.М. 

Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 

Россия, г. Томск, tartynova-marina@mail.ru 

Разработаны компьютеризированные учебно-лабораторные комплексы «Физическая химия», «Экология», 

«Биотехнология», «Электрохимический стенд», которые позволяют проводить практикумы, лабораторные 

и исследовательские экспериментальные работы по курсам естественнонаучных дисциплин. 

Тенденции развития современной науки убедительно свидетельствуют о том, что химия 

и химическое образование должны занимать достойное место, определяемое вкладом 

химии в законы природы и материальной жизни общества, в осознании и решении глобальных 

проблем человечества. Важнейшими особенностями современного вузовского химического 

образования названы его интегративность, разноуровневость, адаптивно-открытый, 

целостный (системный) характер, профессионально-компетентностная направленность. Приоритеты 

модернизации химического образования направлены на обеспечение высокого качества 

обучения на основе сохранения фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным 

потребностям личности, общества и государства. 

Авторами разработаны уникальные компьютеризированные учебно-лабораторные 

комплексы «Физическая химия», «Экология», «Биотехнология», «Электрохимический 

стенд», которые позволяют проводить практикумы, лабораторные и исследовательские экс-

360 


периментальные работы по курсам естественнонаучных дисциплин на новом качественном 

уровне. В основе работы комплексов лежат электрохимические методы анализа. Каждый 

учебно-лабораторный комплекс содержит объект исследования, подключенный к универсальному 

измерительному блоку с контроллером, соединенным с компьютером. Программное 

обеспечение позволяет производить гибкое управление комплексом и обработку полученной 

информации (построение графиков и таблиц, первичную обработку графиков, линеаризацию 

зависимостей и их статистическую обработку, построение результирующих графиков). 

Методическое обеспечение включает большое количество работ, адаптированных к 

конкретному комплексу. 

Учебно-лабораторный комплекс «Химия» предназначен для проведения работ по термохимии, 

фазовому и химическому равновесию, термодинамике растворов, электрохимии, 

потенциометрии, кондуктометрии, электролизу, кинетики и катализу на современном техническом 

уровне. Комплекс состоит из отдельных модулей - модуль для электрохимических 

измерений, модуль для термического анализа, термостат-калориметр с соответствующими 

датчиками, которые объединяются в единый блок с универсальным контроллером и могут 

быть подключены к персональному компьютеру. 

Учебно-лабораторный комплекс «Экология» конструктивно представляет собой два 

блока: аналитический модуль с набором электродов и датчиков (кондуктометрический и фотометрический) 

и автоматический дозатор, объединенных программным и методическим 

обеспечением. В разработанном авторами методическом пособии приводятся лабораторные 

работы по кондуктометрическому, потенциометрическому, амперометрическому, фотоколориметрическому, 

волюметрическому методам анализа. Комплекс позволяет проводить анализ 

широкого круга природных объектов - питьевых, природных, сточных вод, воздуха, почв 

и пищевых продуктов от пробоподготовки до обработки результатов без использования дополнительных 

устройств в соответствии с российскими и международными стандартами. 

Исследование почвы, пищевых продуктов и продовольственного сырья требует сложной 

пробоподготовки, поэтому в состав комплекса дополнительно включен еще один модуль – 

«Печь для пробоподготовки». Результаты исследовательской работы на учебнолабораторном 

комплексе «Экология» представлены в двух дипломных работах. 

Лабораторный электрохимический стенд предназначен для проведения практикумов и 

лабораторных работ по аналитической химии, по разделу «электрохимия». Каждая лабораторная 

работа сопровождается кратким описанием физико-химической сущности используемого 

метода, а также подробной методикой проведения анализа и обработки полученных результатов. 

Кроме того, программа позволяет преподавателю, используя все возможности 

комплекса, создавать новые работы. Таким образом, круг лабораторных работ может постоянно 

расширяться, при этом не требуется внесения каких-либо изменений в саму программу 

или создания нового программного обеспечения. Занятия с применением учебнолабораторного 

комплекса «Электрохимический стенд» проводятся на кафедре физической и 

аналитической химии ХТФ ТПУ по дисциплине аналитическая химия, физико-химические 

методы анализа, УИРС для студентов химического, физико-технического факультетов ТПУ, 

студентов института геологии и нефтегазового дела. Результаты исследовательской работы 

на учебно-лабораторном комплексе «электрохимический стенд» представлены в трех дипломных 

работах. 

Учебно-лабораторный комплекс «Биотехнология» предназначен для проведения лабораторных 

работ по направлению «Биотехнология», а также для переподготовки и повышения 

квалификации персонала биотехнологических производств. 

Учебно-лабораторные комплексы удобны, безопасны и простоты в эксплуатации, соответствуют 

педагогико-эргономическим требованиям, предъявляемым к учебным приборам, 

являются универсальными, на их базе возможно проведение порядка 90 % лабораторных работ, 

предусматриваемых учебными планами по химическим и экологическим специальностям 

в ВУЗах. Использование комплексов позволяет проводить практикумы на новом каче-


ственном уровне, значительно сократить время проведения работ, уменьшить затраты на химические 

реактивы и посуду. 

Внедрение учебно-лабораторных комплексов в систему дистанционного образования 

позволило проводить экспериментальные работы на реальных исследовательских объектах и 

сохранением лабораторной работы на компьютере до встречи с преподавателем. Это очень 

важно для обеспечения качества дистанционного образования, так как в системе дистанционного 

образования студент получает, как правило, доступ ко всем источникам информации 

по изучаемой специальности и имеет сравнительно неплохую теоретическую подготовку. 

Однако непосредственный контакт студента и преподавателя сводится к минимуму общения, 

вследствие чего студент не имеет возможности получить необходимые практические навыки, 

так как лабораторный практикум ограничивается виртуальными лабораторными работами 

или теоретическими тестами по изучаемым процессам и закономерностям. 

В настоящее время наиболее успешными в плане обеспечения инновационного характера 

развития образовательной деятельности становятся такие высшие учебные заведения, в 

которых одновременно реализуются следующие три типа процессов: 

•разработка студентами реальных проектов в различных секторах экономики; 

•проведение исследований фундаментального и прикладного характера; 

•использование образовательных технологий, обеспечивающих студентам возможность 

выбора учебных курсов. 

Разработанные в ТПУ учебно-лабораторные комплексы позволяют в полной мере реализовать 

эти процессы. 

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ВУЗЕ* 

Шелпакова Н.А., Ларина Н.С. 

ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет», 


Россия, г. Тюмень, nshelpakova@yandex.ru 

В деятельности по совершенствованию профессиональной подготовки студентов, в соответствии 

с современными требованиями, большое значение приобретает не только процесс 

обучения, но и дополнительные формы образования. 

Занятия, проводимые в рамках учебного плана, служат основой для приобретения знаний 

и умений, они обеспечивают определенный уровень качества образования. Однако, выпускникам 

вуза кроме определенного объема знаний необходимы аналитические навыки, 

позволяющие использовать полученные теоретические знания для решения конкретных задач. 

Особенно важным это представляется для студентов химического и экологического 

профилей. Для этого необходимы хорошая материальная база для выполнения исследований, 

наличие заинтересованных преподавателей, которые сами активно занимаются научными 

исследованиями и готовы привлекать к ним студентов. 

По учебным планам начало научно-исследовательской работы планируется только на 4 

курсе для бакалавров и 4-5 для магистрантов. Опрос студентов (тестирование проводилось в 

2005 и 2009 гг. среди студентов 1-5 года обучения химического факультета Тюменского госуниверситета 

(ТюмГУ)) показал, что многие из них готовы были бы заниматься научными 

исследованиями на базе лабораторий уже с первого (2005 г. – 37%; 2009 г. – 38%) или второго 

(34% и 41%) курса. Не хотели бы заниматься этим в среднем 7% опрошенных. Однако реально 

на 1 курсе привлечено к этому виду деятельности только 4% (6%), на 2 – 22% (28%) и 

только на 3 курсе – 42% (50%) обучающихся. Студенты считают, что инициатива по их орга-

362 


низации должна в первую очередь исходить от самих студентов (около 45%) или от преподавателей 

(около 50%). Работу под руководством старшекурсников приветствует только около 

20% респондентов. На практике оказывается, что студенты младших курсов не могут обратиться 

к преподавателям (не знают к кому), а преподаватели не успевают или не хотят (высокая 

нагрузка) работать со студентами младших курсов, т.к. навыки экспериментальной работы 

у них еще не высоки. 

Возможно, разрешение этой ситуации может заключаться в создании СНО (студенческих 

научных обществ), идея функционирования которых не нова, но в последние годы мало 

используется на практике. Либо в создании студенческой научно-исследовательской лаборатории. 

Легко реализуемой формой работы является проведение регулярных научнопрактических 

семинаров и создание факультатива по подготовке к олимпиадам. 

На химическом факультете ТюмГУ создана студенческая лаборатория экологических 

исследований, объединяющая в своем составе студентов 2-5 курсов. За 5 лет существования 

студентами выполнен большой объем экспериментальных исследований по оценке экологического 

состояния различных объектов окружающей среды: загрязнение атмосферы (по результатам 

химического анализа снега, колец деревьев, верховых торфяников), водных объектов 

(изучено экологическое состояние большинства городских озер и др.). На основе полученных 

данных опубликованы тезисы докладов и статьи. Студенты принимают участие в работах 

экологической направленности по гранту Губернатора Тюменской области, проектам в 

рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной 

России». Это позволяет им совершенствовать свои профессиональные навыки и 

иметь дополнительный заработок. Кроме того, в процессе работы студенты старшекурсники 

делятся опытом со студентами младших курсов, работая коллективно над решением конкретных 

проблем. Это развивает их педагогические навыки и умение работать в коллективе. 

Не менее важным является и тот факт, что в процессе экологических исследований, которые 

по своей сути не являются узко дисциплинарными, студенты химики активно сотрудничают 

со студентами других факультетов. Это также расширяет их кругозор и делает возможным 

комплексное рассмотрение экологических проблем, что практически не реально в процессе 

теоретического обучения. 

ТюмГУ уже 6 лет организует на своей базе региональный конкурс учебноисследовательских 

работ школьников «Экология жизненного пространства» для учащихся 1- 

11 классов (в 2009 г проведение конкурса поддержано Фондом инновационных научнообразовательных 

программ «Современное Естествознание»). Для помощи школьникам в 

проведении эксперимента на факультете организован консультационный центр, в рамках которого 

студенты сотрудничают со школьниками и совершенствуют, в том числе, свои практические 

навыки. 

Таким образом, можно сделать вывод о необходимости развития дополнительного 

профессионального образования студентов, что позволит им значительно повысить уровень 

профессионального образования и конкуренто-способность на рынке труда после окончания 

вуза. 

* Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной 

России», № 2010-1.2.2-220-006-007.


CHALLENGES LINKING ENVIRONMENTAL 

SPECIATION AND ECO-TOXICITY OF TUNGSTEN 

Washington Braida, Ph.D. 

Stevens Institute of Technology, 

Center for Environmental Systems, Hoboken, NJ 07030 USA 

Washington.Braida@stevens.edu 

Tungsten has been used extensively (typically in the form of composites) in various areas, including 

lighting applications, welding electrodes, rocket nozzles and other aerospace applications, 

tool steels, hard metal (tungsten carbide), super-alloys, phonograph needles, gyroscope rotors, x-ray 

tubes, counterbalance weights, glass-to-metal seals, solar energy devices, electrical contacts, electron 

emitters, golf club components, darts, fishing weights and military ammunition. Tungsten 

composites, often called tungsten heavy alloys, were thought to be environmentally benign alternatives 

for toxic metals such as lead and depleted uranium. However, a substantial body of research 

has suggested that, once released into the environment, tungsten undergoes corrosion reactions that 

result in the release of soluble tungsten species (Dermatas et al., 2004). The rate of corrosion (and 

release) depends upon of the original state of the particle (piece) released (i.e., type of composite, 

size) and the geochemical environmental conditions (Ogundipe et al., 2006, 2009). To make things 

more complicated, once in dissolved state, tungstate anions, even in concentrations in the order of 

single-digit mg/L, tend to polymerize, generating a family of polytungstates (Figure 1), which interact 

with the soil matrix and ecosystems in different ways. 

Figure 1 - Speciation of tungsten based ions (Adapted from: van Put, J.W. 1995, Lassner and Schubert 

1999, and Koutsospyros et al. 2006). 

Figure 2 shows the results of a modeling exercise for the speciation of a 0.005M solution of 

sodium tungstate in NaCl background electrolyte.

364 


0 

2 

4 

-10 

H 2 

W 12 

O 42 

-6 

H 2 

W 6 

O 22 

-5 

HW 7 

O 24 

- 

HWO 4 

-6 

W 7 

O 24 

WO 3 

(H 2 

O) 3 

(aq) 

WO 4 

-2 

pC 

6 

8 

10 

2 3 4 5 6 7 8 9 10 

pH 

Figure 2 - pC-pH diagram for a 0.005M sodium tungstate solution in 0.01M 

NaCl electrolyte (Visual MINTEQ v.2.3) 

As shown in Figure 2, in the pH range 4-7, several tungsten species coexist in solution in this 

relatively simple system. The situation gets more complex in real systems, where the multiplicity 

of cationic and anionic species widens the range of speciation possibilities. Bednar et al. (2008, 

2009a) corroborated previous observations made by the Stevens researchers and concluded that 

tungsten environmental speciation is a dynamic process involving monomeric and poorly defined 

―polymeric‖ species which affect the geochemical behavior of tungsten. 

Moreover, most of the eco-toxicological studies on tungsten have involved only monotungstates 

(primarily sodium tungstate) from among the variety of soluble tungsten compounds (NIEHS, 

2003). However, recent results indicate that polytungstates are much more toxic than monomeric 

tungstates (Tajima, 2003, Strigul et al., 2005, 2009, 2010a, 2010b). Strigul et al. (2009) studied the 

toxicological effects of sodium tungstate and metatungstate using the standard OECD toxicological 

tests for Daphnia, algae and earthworms. LD50 and EC50 values for sodium tungstate are more 

than one order of magnitude larger than those for sodium metatungstate, when expressed in terms of 

tungsten concentration. Moreover, the acute toxicity of monomeric and polymeric tungsten species 

to fish shows the same trend (Strigul, 2010a). 

These findings emphasize the need to develop accurate methods to establish tungsten concentration 

and speciation in environmental samples. However, despite a substantial number of studies 

on this topic, spanning several decades and featuring a wide variety of techniques, the speciation of 

tungsten in aqueous solutions is still not completely understood and the lack of reliable methods and 

information is even more notorious when referring to environmental samples. This is often attributed 

to the extremely slow kinetics of some of the condensation reactions and the poorly understood 

impact of concentration and time on speciation. Furthermore, the analytical techniques have to be 

robust enough not to modify the chemical make-up (i.e., speciation state) of tungsten during the analytical 

process. 

A wide variety of analytical techniques, such as electrometric and conductometric titrations, 

spectrophotometric determinations, Glauber-salt cryoscopy isomatrix electromigration, proton 

magnetic resonance (PMR), and potentiometric and calorimetric titrations, have been used for the 

characterization of tungsten-water interaction products. Nuclear magnetic resonance (NMR), electrospray 

ionization mass spectrometry (ESI-MS) and Raman spectroscopy have also been used in 

recent studies. More recently 

Bednar et al. (2009a, 2009b) addressed the possibility of using HPLC-ICP-MS and SEC-ICP- 

MS techniques for detection and characterization of tungsten species in aqueous extracts.


Figure 3 - Schematic of a laser desorption ion source time of flight set up. 

Ogundipe et al. (2009) and Pavlov et al. (2009) reported the use of LDI-TOF (Figure 3) for the 

characterization of the mass spectral signature of tungsten isotopic clusters derived from different 

tungsten sources (Figure 4). This presentation discusses the shortcomings of the current analytical 

toolbox available for the determination of tungsten environmental speciation and the implications of 

these limitations in linking the observed eco-toxicological responses to the causing species. 

Figure 4 - LDI mass spectrometric peak profiles of isotopic clusters of some tungsten species. (a) 

[WO 3 ] - • recorded from PbWO 4 (lower spectrum) and that theoretically calculated for [WO 3 ] - • (upper 

spectrum). (b)[(WO 3 ) 2 .(WO 3 ) - •] from CaWO 4 (lower) and theoretical isotopic 

distribution (upper). (c)[(WO 3 ) 4 .(WO 3 )•] - from ammonium paratungstate 

[5(NH 4 ) 2 WO 4 .7WO 3 .5H 2 O] (lower) and theoretical isotopic distribution (upper)

366 


Acknowledgment 

The presenter wishes to recognize the contributions of many members associated with CES 

during the performance of the research. The list of collaborators includes Adebayo Ogundipe, 

Ph.D., Christos Christodoulatos, Ph.D., Athula Attygalle, Ph.D., Nikolai Strigul, Ph.D., Agamemnon 

Koutsospyros, Ph.D., Julius Pavlov, Gulsah Sen Tuna, and Dimitris Dermatas, Ph.D. 

References 

1. Dermatas D., Braida W.J., Christodoulatos C., Strigul N., Panikov N., Los M., and Larson 

S., Solubility, sorption and soil respiration effects of tungsten and tungsten alloys, Environmental 

Forensics, 5:5-13, 2004 

2. Ogundipe, A.; Greenberg, B.; Braida, W.; Christodoulatos, C.; Dermatas, D. Morphological 

characterisation and spectroscopic studies of the corrosion behaviour of tungsten heavy alloys. 

Corrosion Science, 48, 3281-3297, 2006. 

3. Ogundipe A., Braida W, Christodoulatos C., Koutsospyros, O‘Connor G., Effects of other 

metals on the dissolution of tungsten, Land Contamination and Reclamation, 17(1), 101-110, 

2009. 

4. Lassner, E.; and Schubert W.-D. Tungsten Properties, Chemistry, Technology of the Element, 

Alloys, and Chemical Compounds; Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 1999. 

5. Koutsospyros A., Braida W., Christodoulatos C., Dermatas D., Strigul N., A review of 

Tungsten: from environmental obscurity to scrutiny, Journal of Hazardous Materials, 136, 1-9, 

2006. 

6. National Institute of Environmental Health Sciences. Tungsten and Selected Tungsten 

Compounds, Review of Toxicological Literature; January 2003. 

7. Bednar A.J., Jones, W.T., Boyd, R.E., Ringelberg, D.B., Larson, S.L., Geochemical Parameters 

Influencing Tungsten Mobility in Soils, J. Environ. Qual. 37:229–233, 2008. 

8. Bednar A.J., Boyd, R.E., Jones, W.T., McGrath, C.J., Johnson, D.R., Chapell, M.A., Ringelberg, 

D.B., Investigations of tungsten mobility in soil using column tests, Chemosphere 75, 

1049–1056, 2009a. 

9. Strigul, N.; Koutsospyros, A.; Arienti, P.; Christodoulatos C.; Dermatas, D.; Braida, W. 

Effects of tungsten on environmental systems. Chemosphere, 61, 248-258, 2005. 

10. Strigul, N.S., Koutsospyros, A., Christodoulatos, C., Acute toxicity of mono- and polytungstates 

to fish. Ecotoxicol. Environ. Saf. 73, 164–171, 2010a. 

11. Tajima, Y. The Effects of tungstophosphate and tungstosilicate on various stress promoters 

transformed in Escherichia Coli. Journal of Inorganic Biochemistry, 94, 155-160, 2003. 

12. Strigul N., Galdun C., Vaccari L., Ryan T., Braida W., Christodoulatos C., Influence of 

Speciation on Tungsten Toxicity, Desalination, 248, 869-879, 2009. 

13. Strigul, N., Does speciation matter for tungsten ecotoxicology?, Ecotoxicol. Environ. 

Saf., doi:10.1016/ j.ecoenv.2010.05.005, 2010b. 

14. Hastings, J. J. and Howarth, O. W., A 183 W, 1 H and 17 O Nuclear Magnetic Resonance 

Study of Aqueous Isopolytungstates, Journal Chem. Soc. Dalton Transactions, 209-215, 1992. 

15. Cruywagen, J.J., Protonation Oligomerization and Condensation Reactions of Vanadate 

(V), Molybdate (VI), and Tungstate (VI), Advances In Inorganic Chemistry, 49, 127-182, 2000. 

16. Bednar, A.J., Kirgan, R.A., Johnson, D.R., Russell, A.L., Hayes, C.A., McGrath, C.J., 

Polytungstate analysis by SEC-ICP-MS and direct ESI-MS, Land Contamination and Reclamation, 

17(1), 129-135, 2009b. 

17. Ogundipe A, Pavlov J., Braida W., Koutsospyros A., Sen G., Christodoulatos C., 

O‘Connor G., Evaluation of analytical methods to address tungsten speciation, GNEST, 11(3), 308- 

317, 2009. 

18. Pavlov J., Braida W., Ogundipe A., O‘Connor G., Attlygalle A., Generation and detection 

of gaseous W 12 O 41 -. and other tungstate anions by laser desorption ionization mass spectrometry, J. 

Am. Soc. Mass Spectrom. 20, 1782-1789, 2009.

Вестник КазНУ. Серия химическая, №4(60), 2010 367

Ð¥ÐÐÐÐ Ð¨Ð« ÐÐÐ¡Ð¢ÐÐÐ - ÓÐ»-Ð¤Ð°ÑÐ°Ð±Ð¸ Ð°ÑÑÐ½Ð´Ð°ÒÑ ÒÐ°Ð·Ð°Ò Ò±Ð»ÑÑÑÒ ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

Ð¥ÐÐÐÐ Ð¨Ð« ÐÐÐ¡Ð¢ÐÐÐ - ÓÐ»-Ð¤Ð°ÑÐ°Ð±Ð¸ Ð°ÑÑÐ½Ð´Ð°ÒÑ ÒÐ°Ð·Ð°Ò Ò±Ð»ÑÑÑÒ ...