Фотоокисление биогенных альдегидов и их комплексов с тяжелыми металлами в атмосфере
Общая формулировка проблемы. Знание механизма фотонуклеации альдегидов важно для химии атмосферы, потому что альдегиды всегда присутствуют в атмосфере, и их концентрации растут за счет антропогенных источников. Кроме того, альдегиды выделяются растительностью. Альдегиды образуют координационные соединения с тяжелыми металлами, поступающими в растения из загрязненной почвы. Некоторые из этих соединений обладают летучестью и выделяются растениями в атмосферу. Будучи связаны с металлом, альдегиды подвергаются фотоокислению по механизму, отличному от того, который осуществляется для свободных альдегидов.
Формулировка конкретной задачи. а) Исследование механизмов фотоокисления биогенных альдегидов и их комплексов с тяжелыми металлами (кадмием и цинком) почвенного происхождения; б) изучение механизма связывания формальдегида, поглощенного растениями из атмосферы
Авторы исследования, лаборатория. , (лаборатория наночастиц), , (Центральный Сибирский ботанический сад СО РАН).
Используемый подход. Для генерации альдегидов применены живые растения, выращенные на почвах с повышенным содержанием тяжелых металлов (кадмия и цинка). Для идентификации выделяемых растениями соединений использован метод жидкостной хроматографии с применением соединений-свидетелей. Анализ продуктов выполнен при помощи комплекса физико-химических методов. Поглощение растениями формальдегида изучено на живых растениях в лабораторных боксах.
Полученные результаты. (а) Идентифицированные нами биогенные альдегиды являются производными бензальдегида с гидрокси - и/или метокси-заместителями в ароматическом кольце. Комплексообразование создает некоторую защиту альдегидных групп от окисления атмосферным кислородом, и первыми окисляются группы-заместители. В масштабе атмосферы такие процессы представляют собой неизвестный ранее путь образования органического аэрозоля, частицы которого содержат реакционноспособные альдегидные группы и участвуют в дальнейших превращениях, а также оказывают небезразличное для человека физиологическое действие.
(б) Измерение содержания формальдегида в помещениях с декоративными растениями выявило несколько их видов, способных поглощать формальдегид. Получена количественная оценка способности растений поглощать формальдегид. Это позволило дать рекомендации по применению комнатных растений для очистки воздуха в помещениях. При исследовании химического механизма процессов, протекающих в тканях растений (рис. 1) при поглощении газообразного формальдегида, было установлено, что формальдегид, поглощаясь тканями листа, включается в метаболизм. В частности, происходит окисление формальдегида до муравьиной кислоты и далее в ферментативных процессах образуется щавелевая кислота: 2H2CO à[2HCOOH] àHOOC-COOН. Кроме того, формальдегид участвует в процессе накопления хинонов в листьях (рис. 2) и в процессе биосинтеза альдегидов с большим числом атомов углерода (С6-С7).
.
Рис. 1. Исследованные виды декоративных растений
 |
Рис. 2. Накопление хинонов в листьях хлорофитума при поглощении формальдегида из воздуха
Подробно изложено в статьях:
1. , , Вклад фотоокисления альдегидов в образование атмосферного органического аэрозоля // Химия в интересах устойчивого развития, 6, с. 303-
2. , , Средоулучшающая роль некоторых видов рода Ficus L. // Авиакосмическая и экологическая медицина, № 4, С.66
