Проект "Разработка методики определения средневзвешенных концентраций органических загрязнителей для мониторинга атмосферного воздуха города Алматы" (AP09058606)

Актуальность проекта
Загрязнение воздуха городов является одной из самых актуальных проблем современного общества, приводящей к нарушению экосистемы, экономическому, социальному ущербу и к увеличению случаев заболевания COVID-19. Мониторинг является одним из этапов по уменьшению загрязнения атмосферного воздуха. Проводимый мониторинг качества воздуха в Казахстане охватывает только взвешенные частицы и ограниченное число соединений (SO2, CO, NO2, H2S, фенол, формальдегид и аммиак), тогда как концентрации летучих органических соединений (ЛОС) не измеряются. Для мониторинга загрязнителей в атмосферном воздухе наибольшую важность представляет определение средневзвешенных концентраций (СВК). СВК позволяют определить истинную концентрацию загрязнителей в воздухе, исключая влияние их кратковременных изменений. Кроме того, СВК используются для оценки общего поступления загрязняющих веществ, общих рисков для здоровья и тенденций в уровне загрязнения. Разрабатываемая методика будет основана на отборе СВК ЛОС на сорбционное волокно для твердофазной микроэкстракции (ТФМЭ), находящееся внутри защитной иглы, с последующим анализом методом газовой хроматографии.
Проект направлен на разработку новой, эффективной и надежной методики мониторинга атмосферного воздуха. Разработанная методика позволит впервые определить средневзвешенные концентрации летучих органических соединений и полициклических ароматических углеводородов в г.Алматы и провести долгосрочный мониторинг атмосферного воздуха. Полученные данные будут обработаны с использованием статистических методов и будет установлена величина ассоциации (риска) развития онкологических заболеваний у населения Алматы и его связи с конкретными загрязнителями атмосферного воздуха. Также в рамках проекта будет внесен вклад в теорию определения средневзвешенных концентраций летучих органических соединений и полициклических ароматических углеводородов методом твердофазной микроэкстракции.

Цель проекта - разработка методики определения средневзвешенных концентраций органических загрязнителей в атмосферном воздухе города Алматы для мониторинга и оценки риска возникновения онкологических заболеваний. Методика будет основана на отборе аналитов на волокно для твердофазной микроэкстракции с последующим анализом методом газовой хроматографии. Для определения риска онкозаболеваний будут определены концентрации летучих органических соединений.

Участники проекта:​
Байматова Насиба Хикматуллаевна, PhD, руководитель проекта Scopus Author ID: 55207389900, Publons
Ибрагимова Ольга Павловна, научный сотрудник, докторант Scopus Author ID: 57216646818, Publons
Омарова Анара Сагидуллаевна, научный сотрудник, Scopus Author ID: 7209471969, Publons
Букенов Бауыржан Омирбекович, научный сотрудник, докторант, Scopus Author ID: 57216649008, Publons
Тұрсұн К.М., лаборант

Используемые методы:
Газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием
Твердофазная микроэкстракция

Ожидаемые результаты:
Публикации:
- три публикации в рецензируемых зарубежных научных изданиях, индексируемых базами данных Web of Science (Q1-Q3);
один патент на изобретение в казахстанском патентом бюро.

Будет разработана методика определения средневзвешенных концентраций органических загрязнителей в атмосферном воздухе города Алматы для мониторинга и проведена оценка риска возникновения онкологических заболеваний. Будет проведена аттестация разработанной методики определения СВК органических загрязнителей в атмосферном воздухе.
Совершенствование теории определения СВК ЛОС методом ТФМЭ позволит увеличить точность «зеленых» аналитических методик определения органических загрязнителей в воздухе. Разработанная методика позволит расширить изучение качества воздуха городов Казахстана и организовать недорогую, простую и надежную программу мониторинга концентраций органических загрязнителей в воздухе
Успешное выполнение предлагаемого проекта станет прорывом в области «зеленой» аналитической химии и позволит впервые провести мониторинг органических загрязнителей в воздухе г.Алматы. Данные мониторинга позволят впервые определить корреляцию между уровнем загрязнения атмосферного воздуха и здоровьем населения.

Достигнутые результаты:
Были выбраны органические загрязнители для проведения мониторинга атмосферного воздуха и разработана численная модель пробоотборника с альтернативной геометрией с помощью моделирования в программе COMSOL Multiphysics. Разработана методика определения средневзвешенных концентраций органических загрязнителей и изготовлен пробоотборник с альтернативной геометрией для твердофазной микроэкстракции на основе стеклянного капилляра.
Начата работа над патентом на пробоотборник с альтернативной геометрией. В рамках проекта была подана заявка на патент на изобретение под названием «Пробоотборник для повышения точности определения средневзвешенных концентраций летучих органических соединений в атмосферном воздухе с использованием твердофазной микроэкстракции».

Публикации по проекту
Статьи в международных журналах:
1) Omarova A., Baizhan A., Baimatova N., Kenessov B., Kazemian H., 2021. New in situ solvothermally synthesized metal-organic framework MOF-199 coating for solid-phase microextraction of volatile organic compounds from air samples. Microporous and Mesoporous Materials 328, 111493. (IF=5.455, первый квартиль в разделе "Chemistry, Applied")