Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы

Приоритетное направление РАН – II.7. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы.

Программа СО РАН. II.7.5. Функциональные материалы и структуры для приборов твердотельной техники. Электроника, оптика, системы памяти, сенсоры.

Проект: II.7.5.6. Направленный синтез активных диэлектриков и люминофоров на основе сложнооксидных соединений Mo (VI), W(VI) и B.

Впервые синтезированы новые семейства тройных молибдатов Rb5LnZr(MoO4)6 (Ln=Ce-Lu), Rb2LnZr2(MoO4)6.5 (Ln=Sm-Lu). Каркасная структура соединений Rb5LnZr(MoO4)6 (Ln=Ce-Lu) расшифрована на монокристаллах. Для атомов молибдена характерна типичная тетраэдрическая координация. Атомы же циркония и редкоземельных элементов имеют октаэдрическую координацию. Особенностью данной группы соединений является статистическое распределение катионов Ln3+ и Zr4+ по двум кристаллографическим позициям.

Изучены электрические свойства представителей выявленных семейств (табл.4).

Таблица 4.

Электрические характеристики представителей тройных молибдатов

Соединение	t, °C	σ, См/см
Rb5TbZr(MoO4)6	470–600	0.9·10–3–0.2·10–2
Rb5ErZr(MoO4)6	515–600	0.9·10–3–0.5·10–2
Rb2EuZr2(MoO4)6.5	570–600	0.8·10–4–1.6·10–4

Скачкообразное увеличение проводимости обусловлено возникновением суперионного состояния. Зависимости диэлектрической проницаемости ε=f(t) имеют вид «лямбда кривых», что соответствует сегнетоэлектрическому фазовому переходу. Наличие фазовых переходов первого рода подтверждены данными ДСК. Таким образом, тройные молибдаты рассматриваемых семейств характеризуются сложным полиморфизмом и богатым набором ярко выраженных свойств активных диэлектриков (суперионики, сегнетоэлектрики).

В результате изучения систем Na2MoO4-Cs2MoO4-R2(MoO4)3
(R = Bi, Ln, In, Sc) выявлено новое семейство тройных молибдатов натрия, цезия и трехвалентных металлов, формирующее 5 структурных групп. Для представителей четырех из них получены монокристаллы и совместно с сотрудниками ИНХ им. СО РАН методом РСА определено строение. Особенности структуры этих соединений позволяют ожидать проявления у них ионопроводящих и/или нелинейно-оптических свойств (рис.7.).

Na13-3xCs11R2+x(MoO4)15 Na5Cs7R2(MoO4)9

Na3Cs3R2(MoO4)6 Na9CsR2(MoO4)6

Рис. 7. Кристаллические структуры тройных молибдатов

натрия, цезия и трехвалентных металлов

Кристаллы боратов, благодаря соответствующим нелинейно-оптическим коэффициентам (NLO), широкой области прозрачности, включая видимые и УФ диапазоны, и высокой лучевой стабильности, являются основными материалами современных мощных нелинейно-оптических систем. Бораты с нелинейно-оптическими свойствами формируют большую группу, состоящую из – β-BaB2O4 (BBO), LiB3O5 (LBO), CsB3O5, CsLiB6O10 (CBO), Li2B4O7 (LTB) и K2Al2B2O7 (KABO).

Установлено, что при температуре 500°С существует еще одна низкотемпературная модификация Rb2Al2B2O7 изоструктурная K2Al2B2O7 (тригональная сингония, пространственная группа P321). Получен кристалл Rb2Al2B2O7 и расшифрована его структура. Её особенность заключается в том, что два (AlO4)5- тетраэдра и два треугольника (BO3)3- объединяются и образуют слой [Al2B2O7]2-∞, в котором все треугольники BO3 параллельны друг другу. Катионы Rb+ располагаются в пространстве между слоями.

Впервые изучена система K2Al2B2O7 – Rb2Al2B2O7 и установлено образование твёрдого раствора. C увеличением содержания рубидия соответственно увеличиваются параметры элементарной ячейки и объем. Установлен предел растворимости Rb как x ~ 0.83-0.9. Определена и уточнена структура состава KRbAl2B2O7 (KRABO) методом Ритвельда. Нелинейно-оптические свойства KRABO подтверждены порошковым методом Керц-Перри. Обнаружен сигнал ГВГ.

При вторичном допировании CaB4O7:Dy одновалентными металлами синтезирован высокочувствительный термолюминофор. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования CaB4O7:Dy, Li (Na) в качестве термолюминесцентных датчиков для радиационной дозиметрии.

Pентгенографически изучена система Ba3Yb(BO3)3–Sr3Yb(BO3)3. Установлено формирование двух рядов твердых растворов Ba3–xSrxYb(BO3)3 на основе граничных компонентов и показано, что область однородности ацентричных фаз со структурой двойного бората бария-иттербия в условиях эксперимента простирается до x = 0.4.

Изучены термолюминесцентные свойства большой группы впервые синтезированных магниевых боратов одновалентных элементов составов M24Mg3B6O10 (M = Li, Na), Na4Mg3B2O8, M2Mg3B2O7 (M = K, Rb), M2Mg2B12O21 (M = Tl, Cs).

Все образцы, подвергшиеся β- и УФ-излучению показали хорошую чувствительность, что свидетельствует о перспективности их использования в качестве датчиков для дозиметрии УФ-излучения.

Изучено фазообразование в системах Ag2MoO4–AMoO4–R2(MoO4)3 (A = Ni, R = Al, A = Mg, R = Cr, A = Co, R = Fe, Cr), в результате чего выявлены новые тройные молибдаты составов AgA3R(MoO4)5 и Ag1–xA1–xR1+x(MoO4)3, плавящиеся инконгруэнтно, не претерпевающие полиморфных превращений и кристаллизующиеся в триклинной (пр. гр. Р , Z = 2) и тригональной (пр. гр. Rс, Z = 6 - тип Nasicona) сингониях, соответственно.

Получена оксидная керамика Li3Ba2Ln3(MoO4)8 и Li3BaSrLn3(MoO4)3, с частично разупорядоченной шеелитоподобной структурой по щелочноземельному и редкоземельному элементам, которая является матрицей для активаторных ионов Er3+, Yb3+, Nd3+, Ce3+.

(Лаборатория оксидных систем)

Приоритетное направление РАН – V.36. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований.

Программа СО РАН. V.36.6. Развитие научных основ направленного органического, элементоорганического и неорганического синтеза с целью разработки рациональных методов получения новых биологически активных веществ, синтонов, мономеров, полимеров и прекурсоров высокотехнологичных материалов.

Проект: V.36.6.1. Разработка научных основ направленного синтеза гетероциклических мономеров и полимеров, высокотехнологических продуктов и композитов на их основе.

Разработан новый метод получения ароматических полибензимидазолов окислительной дегидроциклизацией предварительно полученных полиамидинов.

Промежуточные полиамидины получены из динитрилов и диаминов в растворе ионных жидкостей на основе 1-алкил-3-метил - и 1-бутил-2,3-диметилимидазолия, с анионами Cl-, Br-, AlCl4-, Al2Cl7-, BF4-, согласно схеме:

Установлено, что состав и строение ионных жидкостей оказывает значительное влияние на молекулярную массу образующихся полиамидинов. Наиболее высокомолекулярные полимеры (0.50-0.55 дл/г, H2SO4, 20 оС) образуются в хлоралюминатных ионных жидкостях, содержащих 2 эквивалента AlCl3, т. е. в условиях, когда реакционной средой фактически является сильнокислотная ионная жидкость [bmim]Al2Cl7, генерируемая in situ из [bmim]AlCl4 и AlCl3. При проведении реакции полимерообразования в смесях [bmim]Cl/AlCl3, содержащих 0÷1 экв. AlCl3 и по сути представляющих собой эвтектические смеси [bmim]Cl и [bmim]AlCl4 образуются сравнительно низкомолекулярные продукты (0.07-0.11 дл/г, H2SO4, 20 оС).

Также установлено, что на приведенную вязкость полиамидинов влияет температура и концентрация исходных мономеров. Оптимальными являются температура 200 оС и концентрация мономеров 1.0 моль/л.

Полученные полимеры полностью растворимы в концентрированных серной и муравьиной кислотах, а в ДМФА, ДМАА при небольшом нагревании. Термостойкость, по данным ТГА, (5 оС/мин, воздух, 10 %-ная потеря массы) составляет 250-270 оС.

Окислительную дегидроциклизацию полиамидинов в полибензимидазолы проводили в растворе метанол / ДМФА с применением гипохлорита натрия в качестве окислителя при 100 °С в течение 4-8 ч, по схеме:

Предполагается, что циклизации предшествует образование нитренов, для которых характерны реакции внедрения в бензольное кольцо.

Процесс циклизации изучали методом ИК-спектроскопии, по изменению интенсивности полос поглощения групп N-H при 3400 и 3050 см-1 и С-N при см-1. Следует отметить, что в ходе циклизации происходит батохромный сдвиг полосы связи C=N (Δν = 40 см-1), обусловленный переходом из ациклической формы в циклическую. Наиболее доказательными являются данные спектроскопии ЯМР 1Н и 13С. Так, на спектрах ЯМР 1Н ПБИ (ДМСО-d6, м. д.) бензимидазольный атом водорода резонирует при 8.4, тогда как сигналы протонов амидиновой группы резонируют при 7.2. На спектрах ЯМР 13С ПБИ сигнал при 149.6 амидинового атома углерода переходит в сигнал бензимидазольного атома углерода при 152.1.

При этом, судя по вязкостным характеристикам исходных и полученных полимеров, молекулярная масса при циклизации практически не изменяется. Полученные полимеры полностью растворимы в концентрированных серной и муравьиной кислотах, а при нагревании и в амидных растворителях.

По термостойкости, синтезированные полибензимидазолы существенно превосходят полиамидины, по данным ТГА (5 оС/мин., воздух) 10 %-ная потеря массы наблюдалась при 460-490 оС, что намного выше, чем у соответствующих исходных полиамидинов.

Синтезированы водорастворимые образцы полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (ПГМГгх) различной молекулярной массы и сильнонабухающие гидрогели на его основе путем поликонденсации в расплаве гуанидингидрохлорида (ГГХ) и гексаметилендиамина (ГМДА). Определена их токсичность по отношению к одноклеточным пресноводным водорослям Scenedesmus quadricauda, инфузориям Tetrachymena pyriformis и простейшим ракообразным Daphnia magna.

Установлено, что в ряду: низкомолекулярный ПГМГгх (Mw~1000) – среднемолекулярный ПГМГгх (Mw~5000) – гидрогель ПГМГгх, происходит значительное снижение токсичности. Наибольшей чувствительностью к действию полимеров обладают одноклеточные водоросли. В острых и хронических экспериментах токсическое действие гидрогеля на представленные гидробионты по отношению к низкомолекулярному водорастворимому полимеру снижается в 10 и 100 раз соответственно.

Восприимчивость к водородному показателю среды и низкая токсичность гидрогелей предполагает возможность их использования для создания систем контролируемого и направленного транспорта лекарственных форм.

Синтезированы новые рН-чувствительные гидрогели на основе полиоктаметиленгуанидин гидрохлорида и N-фенилзамещенного ПГМГгх для которых определена зависимость равновесной степени набухания от рН среды (рис.8).

Qр данных образцов в нейтральной и слабокислой средах достигает ~ 310 и ~ 100 г/г соответственно. Интервал объемно-фазового перехода для гидрогеля полиоктаметиленгуанидин гидрохлорида относительно гидрогеля N-фенилзамещенного ПГМГгх, смещен в менее кислую область. Таким образом, изменение длины метиленового фрагмента макромолекулярной цепи и наличие в ее составе гидрофобной фенильной группы позволяют в широких пределах контролировать поведение набухших гидрогелей.

Рис. 8. Зависимость равновесной степени набухания (Qp) гидрогелей на основе полиоктаметиленгуанидин гидрохлорида (1) и N-фенилзамещенного ПГМГгх (2) от pH.

В рамках совместных исследований с ИНХ СО РАН по разработке гибкого светоизлучающего полупроводникового устройства, проведен синтез – 1,3-дифенил-5(4-диметиламинофенил)-пиразолина, промежуточного продукта для получения эмиссионного соединения – 1,3-дифенил-5(4-диметиламинофенил)-пиразола.

О полном взаимодействии соединений свидетельствуют данные исследования методами ДТА и ИК-спектроскопии.

При поиске путей увеличения концентрационного наполнения политетрафторэтилена (ПТФЭ) свинцом для получения листового металл-фторопластового материала (ЛМФМ) было установлено, что введение в полимерный композит оксида свинца позволяет не только увеличить содержание металлического свинца в объеме матрицы, но и положительно сказывается на дефомационно-прочностных свойствах композиционных материалов на основе ПТФЭ (рис.9.).

Рис. 9 Зависимость прочности и относительного удлинения при разрыве композиции модифицированного ПТФЭ от содержания свинца. 1 – Pb+ПТФЭ без модификатора, 2 – Pb+ПТФЭ+ CoAl2O4, 3 – Pb+ПТФЭ+ PbO2 .

Установлен композиционный состав для заполнения пористого слоя листового антифрикционного материала (ЛиАМ), который включает 70-71 мас.% свинца, 4-5 мас.% оксида свинца и 25 мас.% ПТФЭ. Увеличить наполнение ПТФЭ свинцом до 70-72 мас.% удается при замене части ПТФЭ на добавку 4-5 мас.% коксо-графитовой муки.

При использовании двуокиси свинца можно ожидать уменьшения потерь на трение при высоких скоростях скольжения и средних нагрузках, а использование коксо-графитовой муки позволяет создавать материалы с высокой износостойкостью, рекомендуемых для работы в опорах скольжения, эксплуатируемых при средних скоростях скольжения и высоких нагрузках.

(Лаборатория химии полимеров)

Приоритетное направление РАН – V.38. Научные основы экологически безопасных и ресурсосберегающих химико-технологических процессов.

Программа СО РАН. V.38.1. Развитие научных основ адсорбционных, мембранных и каталитических процессов переработки каустобиолитов для получения моторных топлив и продуктов нефтехимии. Разработка новых химико-технологических процессов и аппаратов переработки минерального сырья.

Проект: V.38.1.1. Разработка комбинированных технологий переработки природного и труднообогатимого минерального сырья, отходов горнодобывающей промышленности.

На основе ИК и ЯМР13С-спектроскопии выявлены состав и строение структурных фрагментов макромолекул гуминовых кислот окисленных бурых углей Холбольджинского месторождения. Установлены оптимальные технологические параметры получения активных углей (АУ) из окисленных бурых углей методом пиролиза и активации гуматов водяным паром. Определены физико-химические характеристики и сорбционные свойства полученных АУ и угольного остатка - кека, представляющего собой негидролизуемую органическую массу и минеральный остаток (кварц, силикаты, глинистые минералы). Исследованиями установлено, что полученные АУ и кек обладают высокой сорбционной активностью по йоду, метиленовому голубому и имеют объем пор, сравнимый с промышленными активными углями.

Полученные АУ обладают высокой сорбционной способностью по отношению к меди и свинцу и могут быть рекомендованы для очистки сточных вод от солей тяжелых металлов (рис. 10).

Рис.10. Изотермы сорбции Сu2+ и Pb2+ АУ (1) и медицинским АУ (2). Условия сорбции: начальные концентрации Cu2+ и Pb2+ 100 мг/л, температура опыта 200С, продолжительность 2 ч. Г – сорбционная емкость АУ, мг∙г-1; СCu и CPb

На основе теоретических и экспериментальных исследований впервые получены азотсодержащие активные угли из окисленных бурых углей Холбольджинского месторождения, которые апробированы и рекомендованы для очистки производственных сточных вод красильного цеха «Эком» Восточно-Сибирского государственного универститета технологий и управления.

Выявлены механизмы и закономерности гидратации и твердения вяжущих материалов с использованием хвостов обогащения Джидинского вольфрамо-молибденового комбината (ДВМК). Показано, что основными цементирующими веществами в них являются низкоосновные гидросиликаты кальция, что повышает прочность вяжущих материалов.

Установлено, что использование до 30-40% добавки хвостов обогащения ДВМК приводит к интенсификации изменения структуры связующего, образованию мощного контактного слоя и повышению прочности образцов (рис. 11).

Определены физико-механические свойства вяжущих композиций, полученных в оптимальных условиях.

 

Рис.11. Зависимость предела прочности при сжатии вяжущего от процентного

содержания добавки – хвостов обогащения при хранении в течение 28 суток

и Sуд , м2/кг : 1 – 280; 2 – 340; 3 – 450 м2/кг.

(Лаборатория химии и технологии

природного сырья)

Приоритетное направление РАН – V.39. Химические аспекты современной экологии и рационального природопользования, включая научные проблемы утилизации и безопасного хранения радиоактивных отходов.

Программа СО РАН. V.39.2. Разработка физико-химических основ безопасности антропогенной деятельности. «Зеленая химия».

Проект: V.39.2.1. Трансформация веществ в объектах водных экосистем под воздействием изменяющейся окружающей среды

Впервые проведено исследование жирнокислотного состава рогатковидных рыб озера Байкал, принадлежащих к разным экологическим нишам. Рыбы были отловлены в различных районах озера Байкал в гг. как с помощью глубоководного траления, так и при помощи глубоководных обитаемых аппаратов ГОА «Мир» в ходе Международной научно-исследовательской экспедиции «Миры на Байкале» гг.

Для изучения закономерностей изменения жирнокислотного состава рогатковидных рыб использовались органы и ткани (сердечная, белые мышцы) 6 видов бентосных (5 абиссальных и 1 эврибатный) байкальских рыб, принадлежащих к двум семействам (Cottidae, Abyssocottidae) подотряда Cottoidei.

Значения для основных групп ЖК в Batrachocottus nikolskii семейства Cottocomephorinae находятся в тех же интервалах для абиссальных видов, которые описаны для семейства Abyssocottidae. Эврибатный вид Batrachocottus multiradiatus характеризуется повышенным содержанием насыщенных ЖК (25,3%) по сравнению с абиссальными видами (19,9-21,9%), а также полиненасыщенных ЖК (48,3%) (ср. 25,2-37,9%). В то же время ЖК группы мононенасыщенных содержатся, наоборот, в меньших количествах - 26,4% (ср. 40,1-50,1%). Общая степень ненасыщенности (сумма ненасыщенных ЖК всех типов) ниже в эврибатном виде - 3,0 (ср. 3,4-4,0).

Таким образом, эврибатный вид, способный обитать и на небольших глубинах, содержит меньшие пропорции ненасыщенных ЖК (причем в этой группе значительно преобладают ПНЖК). Повышенное содержание ненасыщенных жирных кислот в абиссальных видах, вероятно, связано с поддержанием текучести клеточных мембран при пониженных температурах. Высокое содержание ПНЖК в эврибатном виде связано с их резервной функцией, они играют важную роль в метаболизме как источник энергии, необходимый для совершения более активных плавательных движений.

По р. Баргузин и его основным притокам р. Аргада, р. Ина проведены исследования с целью определения содержания в поверхностных водах тяжелых металлов (ТМ). Установлено, что содержание свинца и цинка не превышало предельно-допустимых концентраций (ПДК) для рыбохозяйственных объектов и составляло: для Pb от 2.7 до 5,2 мкг/л, Zn от 2,6 до 6.5 мкг/л. Содержание меди варьировалось от 0,8 до 2,2 мкг/л (рис.12).

По длине реки отмечено, что после населенных пунктов п. Баргузин и п. Усть-Баргузин наблюдается незначительное повышение концентраций свинца и цинка.

Рис.12. Сезонная динамика содержания тяжелых металлов в р. Баргузин и его притоках.

Характерная особенность вод Селенги – высокая мутность. Наибольшие величины твёрдого стока отмечены в период весеннего половодья и составляют на створе Мурзино – 54г/м3, Лобановская – 30, Харауз – 38, Средняя - 14. Это связано с изменением фазы водности, резким повышением скоростей водного потока. В меженный период (сентябрь-октябрь) величины мутности изменяются незначительно по протокам и варьируют от 13 до 19 г/м3.

Для речных вод с высокой мутностью характерно развитие адсорбционных процессов на взвешенных частицах. Такие металлы, как Fe, Mn, Zn, Cu распределены по длине реки крайне неравномерно. Для указанных ТМ проявляется отчетливая тенденция к увеличению концентраций вниз по течению реки с максимумом на выходных створах проточных водных объектов Харауз, Лобановская. При этом валовое содержание Fe возрастает с 225,0 до 456,1, Mn – c 15,2 до 44,6 мкг/л, Zn – с 34,5 до 56,1мкг/л, Cu – с 5,2 до 13,5 мкг/л. Содержание Pb, Ni, Co, Cd во взвешенном веществе мало меняются на разных участках дельты.

По относительному содержанию взвешенных форм металлов (процент общего содержания) указанные ТМ убывают в следующем порядке: Fe>Mn>Pb>Ni>Co>Cu>Zn>Cd. Такая последовательность объясняется высоким сродством ионов Fe, Mn, Pb, Ni с глинистыми минералами.

Существует чёткое сезонное распределение ТМ с преобладанием их взвешенных форм (рис.13). Увеличение количества транспортируемых наносов (в период весеннего половодья) и стокообразующих осадков после дождя и ливней в летне-осенние периоды приводит к подавляющему преобладанию взвешенных форм не только Fe и Mn (99,5%), но и Ni, Pb, Zn, Cu, Co (83,0- 98,5%).

Рис.13. Содержание железа в растворенной и взвешенной формах в зимний период (а) и открытый период (б) в водах р. Селенги.

По результатам анализов поверхностных вод проток дельты р. Селенги в 2011 г. установлено, что содержание свинца изменялось в пределах от 3,3 до 17,2 мкг/л, цинка от 3.2 до 7,3 мкг/л, меди от 1,5 до 3,3 мкг/л. В зимнее время отмечено повышенное содержание концентрации свинца и меди в протоках центральной части дельты: Средняя (Pb -17,2 мкг/л, Cu -3,3 мкг/л) и Колпинная (Pb -12,2 мкг/л, Cu -2,7 мкг/л), по сравнению с основной протокой Харауз, что объясняется, по-видимому, низким стоком реки в зимнее время и усилением внутриводоемных процессов.

Проведенный сравнительный анализ речных вод р. Селенги и р. Баргузин показал, что селенгинские воды содержат концентрации свинца, цинка и меди в 1,5 -2 раза выше баргузинских вод.

(Лаборатория химии природных систем)

Проект: V.39.2.2. Разработка физико-химических основ комбинированных окислительных методов деструкции загрязняющих веществ в сложных природных и техногенных системах

Изучена эффективность комбинированной окислительной деструкции 2-хлорфенола (2-ХФ) и 4-хлорфенола (4-ХФ) в водном растворе ультрафиолетовым (УФ) излучением XeBr - (282 нм) и KrCl - (222 нм) эксиламп в присутствии пероксида водорода (УФ/Н2О2) при различных мольных соотношениях и исходных значениях рН среды. Установлено, что комбинированная обработка 2- и 4-ХФ в молекулярной форме (при рН 5.6–5.7) при мольном соотношении 1 : 25 (хлорфенол : Н2О2) и дозе 4.1 Дж/см2 обеспечивает практически полную минерализацию исходных соединений. При этих условиях впервые проведена количественная оценка выхода гидроксильных (ОН) радикалов с использованием пара-хлорбензойной кислоты в качестве «ловушки» радикалов. Найдено, что максимальная скорость образования ОН радикалов (CT) достигалась при концентрации H2O2 132,2 мг/л (1 : 25) и составила 1,8 × 10-11 моль·мин для KrCl-эксилампы при дозе УФ излучения 4,1 Дж/см2 (рис. 14).

Рис. 14. Скорость образования гидроксильных радикалов при различных концентрациях Н2O2 и дозах УФ излучения.

Более высокая эффективность комбинированной обработки УФ/H2O2 по разложению хлорфенола при мольном соотношении 1:25 по сравнению с прямым фотолизом наблюдалась для 2-ХФ в молекулярной форме (при рН 2 и 5.6) и 4-ХФ в анионной форме (при рН 11) при использовании обеих эксиламп.

Методом УФ спектроскопии с помощью интегрирующей сферы изучено рассеяние излучения XeBr-эксилампы на наночастицах диоксида титана (TiO2) и клетках Escherichia coli CN13. Выявлено, что использование в расчете доз значений интенсивностей поглощения обеззараживаемой воды, полученных без учета интенсивности рассеяния излучения, приводит к превышению реальной дозы на 5.2–69.4 % от расчетной. Полная инактивация клеток (по отсутствию КОЕ после инкубации облученной водной суспензии) достигнута при дозе УФ излучения 30 и 40 мДж/см2 и концентрации TiO2 0.25 и 0.1 г/л, соответственно (рис. 15). Найденная оптимальная концентрация TiO2 в воде составила 0.25 г/л, что соответствует максимальной концентрации гидроксильных радикалов и скорости их образования.

Рис. 15. Динамика инактивации E. coli с использованием XeBr-эксилампы при различных концентрациях TiO2 в воде: 1 – УФ (без TiO2), 2 – 0,05 г/л, 3 – 0,1 г/л, 4 – 0,25 г/л, 5 – 0,5 г/л.

Изучена эффективность обеззараживания поверхности стекла, с нанесенной водной суспензией наночастиц TiO2, УФ излучением KrCl-эксилампы. На примере клеток и спор Bacillus cereus установлено, что дозы УФ излучения, требующиеся для полной инактивации в присутствии фотокатализатора, в 6–7 раз ниже, чем дозы, необходимые для прямого УФ облучения, без фотокатализатора. Методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) продемонстрированы морфологические изменения клеток и спор B. cereus при фотокаталитической обработке на поверхности УФ излучением KrCl-эксилампы (рис. 16). Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности используемого способа и перспективности его применения для экспрессной дезинфекции зараженной поверхности.

Клетки   Споры

Рис. 16. АСМ снимки клеток и спор B. cereus до и после облучения KrCl-эксилампой.

(Аналитический центр)

Проведено систематическое исследование по влиянию условий синтеза Fe-содержащих монтмориллонитов на их каталитическую активность и стабильность в модельной реакции окисления фенола пероксидом водорода в водных растворах. Было исследовано влияние условий синтеза Fе-МТ (концентрация железа в МР, соотношение ОН/Fе, время старения МР, температура прокаливания) на их активность в реакции окисления фенола. Для получения катализаторов использовали монтмориллонит (МТ) - содержащую фракцию, выделенную из бентонитовой глины Мухорталинского месторождения Республики Бурятия. Железосодержащие МТ (Fe-MТ) получали обменом межслоевых катионов ММ (Ca2+, Mg2+) на полигидроксокатионы (ПГК) железа. УФ-спектры поглощения растворов фенола и кинетические кривые конверсии (рис. 17) показывают, что все образцы Fe-МТ являются активными катализаторами окисления фенола. В табл. 5 представлены экспериментальные данные об активности и стабильности Fe-МТ в реакции окисления фенола.

Таблица 5

Результаты по окислению фенола в присутствии Fe-МТ

№	Катализатор	2Fe, мг∙г-1	Время конверсии, мин	Скорость окисления, моль∙л-1∙мин-1	[Fе3+] вымытого в раствор
100%	50%	3ν1∙106	4ν2∙105	мг/л	%
1	1Fe-MТ-1-2	52.7	230	110	4.55	8.63	8.0	15.1
2	1Fe-MТ-1-2.4	53.1	330	130	3.85	7.24	11.5	21.6
3	Fe-MТ-1-2	86.0	90	38	13.16	15.3	2.0	2.3
4	Fe-MТ-1-2.4	79.0	130	47	10.64	13.69	4.0	9.1
5	Fe-MТ-3-2	69.0	180	62	8.06	11.69	3.3	4.7
6	Fe-MТ-3-2.4	69.7	150	60	8.33	11.96	4.1	5.7
7	Fe-MТ-7-2	58.5	200	66	7.58	12.95	6.1	10.5
8	Fe-MТ-7-2.4	65.0	210	68	7.35	11.31	5.5	8.4
9	Fe-MТ	86.0	275	203	2.46	2.86	3.5	4.1
10	Fe-MТ	86.0	-	300 (3%)	0.10	0.01	−	−
11	Fe-MТ	86.0	200	130	3.85	4.47	16.4	19.0

М растворы NаОН и FeCl3; 2 - содержание Fe в катализаторе; 3ν1- скорость окисления фенола в расчете на 1 г катализатора; 4ν2- скорость окисления фенола в расчете на 1 г Fe.

Согласно экспериментальным данным активность Fе-МТ в значительной степени зависит от концентраций FeCl3 в МР, соотношения [OH−]/[Fe3+], времени «старения» МР и от температуры их прокаливания.

Рис. 17. Влияние условий получения Fе-МТ на их каталитическую активность: А) концентрации Fе в МР: Fе-МТ-1-2, [Fе3+]=0.2 м (1), 1Fе-МТ-1-2, [Fе3+]=0.1м (2); Б) соотношения [OH−]/[Fe3+]: Fе‑МТ-, Fе-МТ-1-; В) времени старения МР: Fе-МТ-, Fе-МТ-, Fе-МТ-; Г) температуры прокаливания: 110оС (1), 500оС (2), 600оС (3), 650оС (4).

Таким образом, в результате проведенных исследований определены оптимальные условия синтеза эффективного катализатора для окисления фенола: соотношение [ОН¯]/[Fe3+]=2.0; концентрация Fе в модифицирующем растворе 0.2 М; длительность «старения» модифицирующего раствора 1 сутки; температура прокаливания катализатора 500оС, при применении которого конверсия фенола составляет 100 %, а уменьшение ХПК фенольных растворов в результате каталитического окисления составляет 80 %. Проведенный сравнительный анализ показывает, что по активности и стабильности Fе-МТ сопоставим с нанесенными катализаторами Fe/SiO2, Fe/Al2O3.

Впервые методом совместного интеркалирования гетерополикислот 12 ряда H4SiW12О40, H4SiMo12О40 и полигидроксокомплексов железа в структуру монтмориллонита (МТ) синтезированы мезопористые композитные материалы, обладающие высокой каталитической активностью и стабильностью в реакциях окисления органических соединений (рис.18).

Допирование Fe-монтмориллонита полиоксокомплексами Mo и W (до 1% масс. по металлу) приводит к стабилизации катионов железа вследствие изменения их окружения в алюмосиликатной матрице за счет образования на поверхности Fe-МТ оксидов W и Mo, малорастворимых в кислой среде (рис.19).

Разработанные материалы не уступают известным Fе-нанесенным катализаторам IC-12-74 и Fe/aerosil 200. Новые нанокомпозитные материалы представляют интерес в качестве катализаторов реакций кислотного типа и окислительно-восстановительных процессов, протекающих в жидкой либо газовой фазе, в т. ч. - деструкции токсичных органических соединений.

Рис. 18. Зависимость конверсии фенола и вымывания железа от содержания W в катализаторе SiW12/Fe-MТ.	Рис. 19. ИК-спектры: 1 – Fe-MТ (500oC), 2- SiW12/Fe-MТ (500oC), 3 – SiW12/Fe-MТ (350oC).

(Лаборатория инженерной экологии)

ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРЕЗИДИУМА РАН

№4. Оценка и пути снижения негативных последствий экстремальных природных явлений и техногенных катастроф, включая проблемы ускоренного развития атомной энергетики.

Подпрограмма: Проблемы опустынивания

№ 4.14. Разработка системы комплексной индикации процессов опустынивания для оценки современного состояния экосистем Сибири и Центральной Азии, создание на ее основе прогнозных моделей и системы мониторинга

На основании проведенных натурных мониторинговых обследований аридных экосистем (Гоби) выявлены основные зонально-климатические особенности и тенденции проявления процессов деградации и опустынивания земель. Сопряженный анализ материалов обследований с результатами многолетних наблюдений предыдущих лет позволил определить основные индикаторы, факторы, агенты и современные тренды проявления процессов опустынивания в различных климатических зонах Забайкалья и Центральной Монголии. Установлено, что приоритетные индикаторы проявления процессов опустынивания в этих засушливых климатических зонах различны. Так, на территории России в пределах сухой субгумидной климатической зоны из-за вывода многих склоновых земель из пахотного землепользования на их месте происходит естественное восстановление лесных массивов, из-за чего интенсивность проявления процессов деградации земель резко уменьшается. В аридной климатической зоне Гоби опустынивание проявляется наиболее остро. Проведенный анализ временного хода нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI показывает уменьшение его значений на ключевых участках в северной части Гоби (северная часть аймака Дундговь Монголии) в 2011 г. на 0,03 – 0,036 в августе (с 0,17 до 0,135) и на 0,017 – 0,024 в июне (с 0,15 до 0,125) по сравнению с 2010 г., что свидетельствует о существующем тренде аридизации и без того скудной растительности Гоби. Сравнение результатов натурных геоботанических обследований 2011 г. с результатами обследований 2010 г. гобийских участков по экологическим группам подтверждает этот вывод, свидетельствуя об увеличение доли растений-эвксерофитов в проективном покрытии разных участков на 12-15 %, показывая продолжающуюся инвазию эвксерофитных пустынных видов растений на север.

№4.15. Экологические и социально-экономические следствия опустынивания Центральной Азии и разработка механизмов по снижению отрицательных последствий

Разработаны методологические и методические подходы к оценке экологической емкости пастбищных угодий с целью определения возможного и фактического социально-экономического и экологического ущербов от процесса опустынивания.

Анализ временных климатических и биологических трендов (рис. 20, 21) позволил сделать вывод о том, что наступает очередной период повышенного увлажнения и удаление почвенно-климатических режимов от рокового рубежа опустынивания территории. Установлено, что кроме трендов нивелирующих исходную информацию, необходимы дополнительные статистические подтверждения проявления всех единичных признаков опустынивания.

Рис. 20.	Рис.21.

На основе географо-топологического подхода установлено, что ближайшие 5-10 лет будет прослеживаться тенденция понижения температур и увеличения осадков, но в данных климатических условиях следует ожидать последующей аридизации климата (рис.22).

Рис. 22. Элементарные климатические циклы и прогнозные тренды топосистем средних месячных температур и осадков

Предложена принципиальная схема основных факторов и следствий процесса опустынивания. Проведен ретроспективный анализ динамики социально-экономического положения на исследуемых территориях (рис. 23, 24.).

Рис. 23. Динамика численности населения аймаков Монголии, тыс. чел.

Рис. 24. Естественный прирост/убыль населения на 1000 чел.

На основе формулы предложенной и др. (2006) были рассчитаны нагрузки на пастбища. В сомоне Орхон этот показатель в 2010 г. по сравнению с 1997 г. увеличился в 1,7 раза, в сомоне Дашинчилен в 2008 г. превысил почти в 1,5 раза, в сомоне Сайнцагаан нагрузка на пастбище почти в 5 раз превышает нормативную. Это оказывает негативное влияние на пастбищную растительность и является провоцирующим фактором развития процессов опустынивания. Определена схема влияния процессов опустынивания на здоровье населения. На основе анализа факторов опустынивания предложены механизмы по снижению его негативных последствий.

№7. Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов.

№7.15. Разработка физико-химических основ создания новых оксидных фаз на основе Мо(VI), W(VI) и В с особыми диэлектрическими и магнитными свойствами.

С целью получения новых магнитных материалов исследованы молибдатные системы с железом в субсолидусной области.

Изучена система Cs2MoO4-Fe2O3-FeO-MoO3 в условиях вакуума. Установлено образование кристаллов новых двойных молибдатов составов Cs2Fe2(MoO4)3, Cs4Fe(MoO4)3 и CsFe5(MoO4)7, кристаллизующихся в различных типах структур.

Кристаллическая структура Cs2Fe2(MoO4)3 относится к кубическому лангбейниту (пр. гр. Р213, Z=4), Cs4Fe(MoO4)3 кристаллизуется в гексагональной сингонии, пр. гр. Р63/mmc, Z=2. Третий молибдат состава CsFe5(MoO4)7 кристаллизуется в моноклинной сингонии (пр. гр. Р21/m, Z=2)

Были измерены магнитные свойства CsFe5(MoO4)7 и установлено, что двойной молибдат является ферромагнетиком.

№20. Фундаментальные проблемы океанологии: физика, геология, био логия, экология.

№ 20.9. Комплексные исследования зон активных разгрузок глубинных флюидов на озере Байкал с помощью автономных необитаемых аппаратов, обитаемых аппаратов «МИР», а также дистанционных пробоотборников.

В гг. во время экспедиционных работ с участием глубоководных аппаратов «МИР» в бухте Фролиха, м. Толстый, Больших Котах, м. Ижимей, Посольской банке, Баргузинском заливе и в районе пос. Турка были собраны образцы донных осадков и губок.

Было обнаружено и идентифицировано 92 соединения. Анализ липидной фракции показал, что в губках Фролихи содержится наибольшее содержание ЖК до 62,5 %; в губках, отобранных в районе м. Толстый, – 19,9 %, в районе Больших Котов – 30,9 и 35,5 %, в остальных местах обитания от 41,9 до 50,9 %. Было обнаружено и идентифицировано 64 ЖК различной степени насыщенности.

ЖК состав исследуемых образцов губок в зависимости от места обитания отличен. Общее содержание НЖК в губках b. int. profundalis, отобранных в районе м. Толстый и Больших котов, составляет от 3,1 до 4,7 %, тогда как в образцах, отобранных в районе Посольской банки – 8,3%. Относительное содержание НЖК в образцах Среднего Байкала немного выше, чем в Южном и в губках, отобранных в районе Турки и Ижимея, колеблется от 7,0 до 10,6 %. Губки Баргузинского залива содержат 13,0 – 13,8 % НЖК. Максимальное количество НЖК определено в губках b. intermedia, отобранных в б. Фролиха около 25%. Исследуемые образцы губок содержат от 11,9 до 17,2 % МНЖК. Минимальное содержание МНЖК содержится в губках м. Толстый 8,4 %, максимальное – в губках Фролихи около 22,3%. Длинноцепочечная мононенасыщенная кислота 24:1 обнаружена во всех губках в значительном количестве, относительное содержание в губках b. int. prof. м. Толстый составляет – 2,7 % и от 4,0 до 6,4 % - в остальных губках.

Содержание ПНЖК в исследуемых образцах разнообразно: губки м. Толстый содержат 6,8 %, губки Больших Котов и Баргузинского залива – от13,1 до 17,1 % и губки Посольской банки, Турки, Ижимея и Фролихи – от 18,5 до 25,5 %. Жирнокислотный анализ показал, что во всех образцах губок в наибольшем количестве присутствует сверхдлинноцепочечная кислота 26:3 от 5,1 % до 22,1 %.

Анализ липидной фракции показал, что количество суммарных альдегидов также отличается в зависимости от места обитания губок, составляет от 2,3 до 8,2 %. Всего определено 17 различных альдегидов. Основным альдегидом в образцах губок Фролихи, Турки, м. Ижимей, м. Толстый и Больших Котов является сверхдлинноцепочечный альдегид 24:1d11а, который составляет 2,7 – 7,1 %. В образцах Баргузинского залива доминируют альдегиды 16а и i17a (от 0,5 до 0,7 %), а в образцах Посольской банки доминирующими являются насыщенные альдегиды 16а и 17а (0,5 и 0,7%), а также длинноцепочечные альдегиды 22:1а и 24:1а (0,7 %).

Обнаружено 12 стеринов. Анализ исследуемых образцов губок показал, что наибольшее содержание стеринов наблюдается в губках, отобранных в районе м. Толстый, липидная фракция содержит 65 % стеринов. А наименьшее количество в образцах Фролихи – около 30 % стеринов. Губки других мест обитания содержат от 38,1 до 59,9 % стеринов. Основным компонентом стеринов во всех исследуемых образцах губок является b-ситостерол (11,2-24,6 %). Холестерин является одним из доминирующих стеринов в губках м. Толстый (22,6%) и б. Фролиха (7,4-8,0%). В губках, отобранных в районе пос. Турка и Большие Коты холестерин не был обнаружен, однако в значительных количествах были определены его производные.

В результате ГХ-МС анализа определено около 100 веществ из класса жирных кислот, оксикислот и альдегидов микробного происхождения. Анализ липидных компонентов пробы показал, что некоторые из них могут быть отнесены к вполне определенным родам или даже видам микроорганизмов. Эти бактерии являются представителями следующих групп: Actinobacteria, Proteobacteria (α-, β- и γ-), Firmicutes, Bacteroidetes, Cyanobacteria и Chlamidiae.

Большинство веществ, выявляемых в гексановом экстракте продуктов кислого метанолиза донных осадков, имеют микробное происхождение. Во всех исследуемых образцах ДО присутствует ряд длинноцепочечных кислот С22-С28, дикарбоновых кислот С18-С24, жирных спиртов С16-С28 и 2-гидрокси-кислот С18-С28. Обнаружение в пробе жирных кислот с числом атомов углерода от 12 до 19 считается признаком бактериальной биомассы. В образцах доминируют группы изомеров гексадеценовой кислоты, что характерно для метилотрофных бактерий. По литературным данным метанотрофы рода Methylomonas абсолютно доминируют в донных отложениях пресноводных озер, а их абсолютная численность составляет 5х107 – 5.8х108 клеток/г ила, что согласуется с измеренными показателями.

ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ОТДЕЛЕНИЙ РАН

ОТДЕЛЕНИЕ ХИМИИ И НАУК О МАТЕРИАЛАХ

№5.5. Создание новых видов продукции из минерального и органического сырья

№5.5.2. Получение новых видов материалов с высокими эксплуатационными характеристиками из отходов горнодобывающей промышленности

Получены новые виды строительной керамики с использованием магнийсиликатных пород (дунитов, верлитов, троктолитов) при пластическом способе формования и полусухом прессовании.

Исследованиями установлено, что наибольшую прочность имеют образцы керамики из дунита, затем верлита и троктолита. Максимум прочности достигается при температуре обжига 1100оС. Повышение прочности образцов происходит за счет существенной перестройки структуры, в которой активно участвуют мономерные кремнекислородные радикалы с образованием минералов группы кварца; окисления Fe2+ в Fe3+ с образованием гематита, а также образования форстерита.

Установлено, что кирпич керамический, полученный пластическим способом формования можно использовать для кладки наружных и внутренних стен зданий и сооружений, а также фундаментов, согласно ГОСТ 530-95 “Кирпич и камни керамические. Технические условия”. Его можно применять для облицовки наружных и внутренних стен зданий и сооружений (ГОСТ 7484-78 “Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия”). Изделия, полученные полусухим прессованием рекомендуется использовать в качестве керамической фасадной плитки для облицовки стен зданий и сооружений, согласно ГОСТ “Плитки керамические фасадные и ковры из них. Технические условия”.

№5.5.4. Физико-химические и технологические исследования переработки минерального сырья Нижнего Приангарья

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено сульфидирование синтетических и природных окисленных соединений свинца при их обжиге в атмосфере перегретого водяного пара с пиритом.

Термодинамическим моделированием процесса сульфидизирующего обжига арсенопирита, с использованием программного комплекса «Астра-4/рс», показана возможность образования соединений мышьяка в малотоксичной сульфидной форме – As2S3 (трисульфид) и As4S4 (тетрасульфид), что позволит перевести соединения мышьяка из одного класса опасности в другой, менее опасный и при декрипитации арсенопирита вскрыть тонкое золото и повысить его извлечение на 5-10%. Экспериментально показано, что при обжиге золотосурьмяных руд и концентратов Удэрейского месторождения происходит удаление мышьяка в газовую фазу, сульфиды сурьмы не взаимодействуют с парами воды.

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН

№34. Фундаментальные проблемы роста и исследования физических свойств кристаллов, перспективных для электроники и оптики

При исследовании системы Rb2O-Al2O3-B2O3 установлено, что при температуре 500°С существует низкотемпературная модификация Rb2Al2B2O7 изоструктурная K2Al2B2O7 (тригональная сингония, пространственная группа P321). Получены кристаллы и расшифрована его структура. Структурная особенность кристалла Rb2Al2B2O7 заключается в том, что два (AlO4)5- тетраэдра и два треугольника (BO3)3- объединяются и образуют слой [Al2B2O7]2-∞, в котором все треугольники BO3 параллельны друг другу. Катионы Rb+ располагаются в пространстве между слоями.

Впервые в системе K2Al2B2O7 – Rb2Al2B2O7 установлено образование твёрдого раствора. Определена и уточнена структура состава KRbAl2B2O7 (KRABO) (пространственная группа P321) методом Ритвельда. Нелинейно-оптические свойства KRABO подтверждены порошковым методом. Обнаружен сигнал ГВГ.

При вторичном допировании CaB4O7:Dy одновалентными металлами получен высокочувствительный термолюминофор. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования CaB4O7:Dy, Li (Na) в качестве термолюминесцентных датчиков для радиационной дозиметрии.

№38. Минеральные озера Центральной Азии - архив палеоклиматических летописей высокого разрешения и возобновляемая жидкая руда

Проведены полевые работы на содово-соленых озерах юго-запада Бурятии, Баргузинской котловины, северо-востока Монголии и детальные гидрохимические и микробиологические исследования на озерах представляющие интерес для данного проекта, выбранные по работе первого года – Нухэ-нур (западное и южное), Алгинское (Баргузинский район РБ), Киран (Кяхтинский район РБ), Белое (Джидинский район РБ), Сульфатное (Селенгинский район РБ), Доронинское, Хилганта, Зун Торей (Забайкальский край), Буус-нур, Цаган-нур (Монголия).

Выявлены механизмы биогенного образования и разрушения минералов в содовых озерах, сорбция и концентрирование химических элементов. Исследована взаимосвязь гидрогеохимических и микробиологических процессов в озерах. Оценена возможность использования микроорганизмов в процессах извлечения полезных компонентов воды и донных осадков. Выявлены особенности протекания раннего диагенеза в донных осадках озер, относящихся к разным геохимическим типам, роль гидрохимических процессов на стадии трансформации осадков.

Выявлены тренды геохимической эволюции данных озерных вод и выделены гидрометаллогеничные провинции. Рассмотрена геотехнология комплексного и экологически чистого извлечения лития из озерных вод и донных отложений и использования микроорганизмов в биотехнологии добычи полезных ископаемых: выщелачивании металлов, обогащении руд, сорбции и концентрировании химических элементов и минералов.

№93. Развитие исследований в области медицинской химии и фармакологии как научной основы разработки отечественных лекарственных препаратов

Отбор проб Artemisia annua L. полыни однолетней производили в окрестностях п. Сотниково и г. Улан-Удэ (Республика Бурятия), в фазу цветения. В разных местах произрастания полыни однолетней выход эфирного масла составил до 0,7 % в пересчете на воздушно-сухое сырье.

В эфирном масле идентифицировано 43 компонента. Во всех образцах эфирного масла обнаружены 11 соединений, в том числе артемизиа кетон (10,24-14,62.8%), кариофиллен (9,93-10,71%), β-селинен (21,75-29,46%), окись кариофиллена (4,44-14,31%), гермакрен Д (3,53%- 7,82%).

В то же время в некоторых образцах встречается компоненты отсутствующие в других образцах. Так, a-кубебен, b-элемен присутствует только в масле собранном в окрестностях г. Улан-Удэ.

Качественный состав основных компонентов эфирных масел полыни однолетней из разных мест произрастания одинаков. Основное отличие заключатся в количественном содержании основных компонентов эфирного масла и в содержании спорадически появляющихся соединений.

Для максимального извлечения артемизинина из надземной части полыни однолетней были апробированы различные методы экстракции. В качестве экстрагентов использовали гексан, этилацетат, этанол и CO2. Наименьший выход артемизинина составил (0,009%) при мацерации этанолом и температуре 80оС. Содержание артемизинина в экстрактах, выделенных ультразвуковой экстракцией и мацерацией с использованием различных растворителей (гексана, этилового спирта) существенно не отличается 0,038-0,040% в пересчете на а. с.с. УЗ-экстракция этанолом, в зависимости от времени (5-20 мин.) показала, что оптимальным временем озвучивания является 15 мин, при озвучивании 5-10 мин. содержание артемизинина в экстракте не превышает 0,022%, а при озвучивании 15 мин. составляет 0,039%, дальнейшее увеличение времени озвучивания не приводит к изменению концентрации артемизинина. При настаивании этиловым спиртом полыни однолетней 24 ч. и 48 ч. содержание артемизинина, в полученных экстрактах примерно одинаково 0,040% и 0,038%, соответственно. Наибольший выход артемизинина (0,054%) получен при докритической СО2-экстракции.

Содержание артемизинина в полыни однолетней флоры Бурятии соответствует данным для дикорастущих форм из разных районов Китая (от 0,01 до 0,22%), Грузинская ССР (0,005%), Киргизская ССР (0,025%), Молдовская ССР (0,01-0,02%), Краснодарский край (0,04%), Украинская ССР (0,005-0,05%), Туркменистан (0,05% в пересчете на а. с.с.), Казахстан (0,01-0,05% в пересчете на а. с.с.).

Сбор образцов Artemisia frigida Willd полыни холодной производили в фазу цветения в естественных местах произрастания на территории Иркутской области (о. Ольхон, Приморский хребет), республики бурятии (баргузинский, Кяхтинский районы), Забайкальская края (с. Узон), Монголии (Селенгинский аймак, местность Зуун-Мурен, среднее Гоби).

Выходы эфирного масла варьируются в довольно широких пределах – от 0,024 (северный Хангай) до 0,550 % (остров Ольхон). В образцах обнаруживается до 150 компонентов, многие из которых содержатся в следовых количествах. Идентифицировано 91 соединение. Сопоставление хроматографических профилей образцов полыней показывает, что во всех случаях характерен один и тот же набор доминирующих компонентов 1.8-цинеол (6,06-17,57%), камфора (8,44-35,93%), борнеол (3,23-15,66%), терпениол-4 (0,72-17,63%), α-терпинеол (2,01-5,53%), борнилацетат (1,49-4,90%), гермакрен D (1,03-29,22%), спатуленол(0,75-5,36%). Однако образцы из Среднего Гоби содержат в заметных количествах ароматические соединения 3-фенил-2-бутанон, , 4-фенил-2-бутанон и 1-фенил-1-бутен - в сумме до 41,50%.

Образцы эфирного масла полыни холодной по составу макрокомпонентов близки, основные отличия заключаются в количественном содержании макрокомпонентов и в составе спорадически появляющихся компонентов.

№ 000. Информационно-телекоммуникационные технологии и ресурсы междисциплинарных фундаментальных исследований геосистем и биоразнообразия Прибайкалья и Забайкалья, основанные на комплексировании тематических знаний и пространственных данных

Разработана технология комплексирования тематических данных посредством создания и использования хранилищ векторных слоёв в среде Arc GIS, а также создан телекоммуникационный картографический сервис «Дельты рек побережья оз. Байкал» (www. deltagis. info).

Интеграционные проекты СО РАН, выполняемые

совместно со сторонними организациями

№ 000. Предпосылки, проблемы и геоинформационная основа формирования структур устойчивого природопользования в трансграничных регионах Азиатской России и сопредельных стран

Осуществлен анализ факторов, определяющих формирование структур природопользования на трансграничных территориях, а также проблем, возникающих в процессе их функционирования с позиций методологии стратегического управления. При этом был реализован первый этап диагностического анализа социально-экономических, экологических, геополитических процессов, проведены STEP и SWOT – анализ функционирования региональных систем земле-, лесо-, водо-, недро - и рекреационного природопользования по отдельным странам алтайского приграничья. Разработаны общая, территориальная, тематическая и функциональная структуры и принципы создания единого геонформационного пространства трансграничной территории. Проанализирована внешняя торговля как преобладающая форма внешнеэкономической деятельности приграничных территорий. Проведено природно-хозяйственное районирование трансграничного бассейна р. Селенги.

Изучены внешне-экономические связи соседних стран и Забайкальского края. Проведено функциональное зонирование (с элементами ландшафтного планирования) по типам нормированного хозяйственного использования приграничных территорий с учетом трансграничных явлений и процессов на Алтае, разработана интегрированная концепция целей территориального развития трансграничной территории (Россия, Казахстан, Китай, Монголия) (рис. 25). Предложена схема развития Тувы при горнопромышленном сценарии (рис. 26).

Рис. 25. Интегрированная концепция целей территориального развития трансграничной территории (Россия, Казахстан, Китай, Монголия) на Алтае.	Рис. 26. Схема развития Тувы при горнопромышленном сценарии развития

Выявлены предпосылки и проблемы развития информационного взаимодействия трансграничных территорий Азиатской России, установлена структура и разработаны принципы создания единого геоинформационного пространства для трансграничной территории России и Монголии. Выполнена картографическая оценка обеспеченности информационными ресурсами трансграничной территории России и Монголии (рис. 27).

Рис. 27. Обеспеченность информационными ресурсами трансграничной

территории России и Монголии.

Проект совместных работ СО РАН, АнМ и Министерства

образования, культуры и наук Монголии

№ 10. Получение новых липо - и наносомальных форм лекарственных средств с использованием природного сырья.

Бурятия и Монголия обладают значительным запасом дикорастущих лекарственных растений. Исследованы биологически активные соединения (эфирные масла, жирные кислоты, флавоноиды) растений, произрастающих на территории Республики Бурятии и Монголии.

Эфирное масло полыни Сиверса Artemisia siversiana Willd. представляет интерес как источник хамазулена - нетоксичного соединения, обладающего противовоспалительным, бактерицидным, регенераторным действием. Выявлено, что хамазулен является основным компонентом эфирного масла полыни Сиверса, собранных на разных фазах развития и в различных районах. Наибольшее количество хамазулена содержится в фазы бутонизации (до 62 %) и цветения (до 34 %). Методом ГХ-МС определено основными жирными кислотами п. Сиверса являются пальмитиновая (13,54-23,80%), линолевая (30,79-38,35%), линоленовая (12,54-20,52%). Методом ВЭЖХ-МС в A. sieversiana обнаружены следующие флавоноиды - рутин, лютеолин-7-глюкозид, хризоэриол, кверцетин.

Этанольные экстракты надземных частей растений Цинанхум сибирский Cynanchum sibiricum Willd. и горца птичьего Polygonum aviculare L.(район сбора Монголия) содержат флавоноиды – кверцетин, рутин, лютеолин, лютеолин-7-глюкозид, апигенин, хризоэриол, космосин.

Разработана рациональная технология получения экстракта сухого из Курильского чая кустарникового Pentaphylloides fruticosa L. и исследован его химический состав. В экстракте сухом Курильского чая определены 15 высокомолекулярных жирных кислот, в т. ч. - линолевая, линоленовая. арахидоновая, докозагексаеновая кислоты и флавоноиды – лютеолин, кверцетин, рутин. На его основе разработана мазь с ранозаживляющим действием и изготовлена двумя способами – по традиционной технологии и на высокоэффективном гомогенизаторе высокого давления NanoDeBee 30 (США).

№ 11. Разработка научных основ гидроэкологической безопасности бассейна трансграничной реки Селенга

Подробно рассмотрен водный режим рек бассейна Селенги, внутригодовое распределение стока и получена приближенная картина движения воды во всем бассейне. Эта картина может быть описана схемой нарастания времени добегания речного стока от различных участков речных бассейнов до его впадения в озеро Байкал.

Рассмотрены проблемы совместного использования и охраны водных ресурсов реки Селенга, которые должны завершиться разработкой научных основ гидроэкологической безопасности для трансграничного бассейна р. Селенги.