Фотоокисление биогенных альдегидов и их комплексов с

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. Г.Г. Дульцева, С.Н. Дубцов (лаборатория
наночастиц), Н.В. Цыбуля, Л.Н. Чиндяева (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 [2HCOOH] HOOCCOOН. 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. Дульцева Г.Г., Дубцов С.Н., Скубневская Г.И. Вклад фотоокисления альдегидов в
образование атмосферного органического аэрозоля // Химия в интересах устойчивого
развития, 6, с. 303-309 (2008).
2. Серая А.С., Цыбуля Н.В., Дульцева Г.Г. Средоулучшающая роль некоторых видов
рода Ficus L. // Авиакосмическая и экологическая медицина, № 4, С.66-70 (2008).