Исследование термических свойств нитропроизводных полихлорбифенилов

Полихлорбифенилы, относящиеся к стойким органическим загрязнителям, за период производства и эксплуатации в качестве диэлектрических жидкостей распространились повсеместно за счет трансграничного переноса по воде, воздуху и пищевым цепям. Нитропроизводные полихлорбифенилов — вторичные поллютанты — также представляют опасность для окружающей среды и человека, однако данных об их термических свойствах недостаточно. Цель работы — исследование термических свойств нитропроизводных полихлорбифенилов. Анализировали синтезированные нитропроизводные полихлорбифенилов, входящих в состав технических смесей марок «Трихлорбифенил» и «Совол». Методом синхронного термического анализа установлено, что исследуемые смеси нитропроизводных склонны к сублимации, а не к терморазложению. Определены температуры начала сублимации и энтальпии сублимации. Выявлено, что по мере накопления в структуре бифенила хлорных заместителей термическая устойчивость нитропроизводных уменьшается. Кроме того, с повышением температуры окружающей среды полихлорированные нитроарены способны перемещаться в пограничные слои атмосферы, характеризующиеся температурной инверсией и повышенной загрязненностью. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методик контроля нитропроизводных полихлорбифенилов в объектах окружающей среды.

1. Cheng Z., Qiu X., Li A., et al. Heterogeneous reactions significantly contribute to the atmospheric formation of nitrated aromatic compounds during the haze episode in urban Beijing / Sci. Total Environ. 2024. Vol. 917. Art. 170612. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.170612

2. Sarma H., Gogoi B., Guan C.-Y., Yu C.-P. Nitro-PAHs: Occurrences, ecological consequences and remediation strategies for environmental restoration / Chemosphere. 2024. Vol. 356. Art. 141795. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2024.141795

3. Gogoi B., Islam N., Sarma H. Biodegradation of nitro-PAHs by multi- trait PGPR strains isolated directly from rhizosphere soil / Microbe. 2025. Vol. 6. Art. 100263. DOI: 10.1016/j.microb.2025.100263

4. Gbeddy G., Egodawatta P., Akortia E., Goonetilleke A. Inherent and external factors influencing the distribution of PAHs, hydroxy-PAHs, carbonyl-PAHs and nitro-PAHs in urban road dust / Environ. Pollut. 2022. Vol. 308. Art. 119705. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119705

5. Tiwari J., Tarale P., Sivanesan S., Bafana A. Environmental persistence, hazard, and mitigation challenges of nitroaromatic compounds / Environ. Sci. Pollut. Res. 2019. Vol. 26. P. 28650 – 28667. DOI: 10.1007/s11356-019-06043-8

6. Nasir A., Fatima N., Begum R., et al. Inorganic catalytic systems for the reduction/degradation of 2,4-dinitro-phenol: Theoretical, practical and mechanistic aspects / Inorg. Chem. Comm. 2024. Vol. 170. Art. 113372. DOI: 10.1016/j.inoche.2024.113372

7. Yang X., Qi M., He Z., et al. Highly active nitrogen-doped biochar for catalytic reduction of 4-nitro-phenol: Kinetic, thermodynamic and mechanism investigation / Appl. Surf. Sci. 2024. Vol. 678. Art. 161113. DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.161113

8. Ташкинова И. Н. Исследование экологической безопасности структуратора на основе отходов строительства и сноса, содержащих амино- и нитроароматические соединения / Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. No 14. С. 139 – 142.

9. Ашихмина Т. Я., Колупаев А. В., Широких А. А. Биотрансформация пестицидов в наземных экосистемах (обзор литературы) / Теоретическая и прикладная экология. 2010. 1 2. С. 4 – 12.

10. Huang H., Cai C., Yu S., et al. Emission behaviors of nitro- and oxy-polycyclic aromatic hydrocarbons during pyrolytic disposal of electronic wastes / Chemosphere. 2019. Vol. 222. P. 267 – 274. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.01.125

11. Bandowe B., Meusel H. Nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons (nitro-PAHs) in the environment: A review / Sci. Total Environ. 2017. Vols. 581 – 582. P. 237 – 257. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.115

12. Yang X., Liu S., Xu Y., et al. Emission factors of polycyclic and nitro-polycyclic aromatic hydrocarbons from residential combustion of coal and crop residue pellets / Environ. Pollut. 2017. Vol. 231. P. 1265 – 1273. DOI: 10.1016/j.envpol.2017.08.087

13. Li X., Wang Y., Hu M., et al. Characterizing chemical composition and light absorption of nitroaromatic compounds in the winter of Beijing / Atmosph. Environ. 2020. Vol. 237. Art. 117712. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2020.117712

14. Lin P., Bluvshtein N., Rudich Y., et al. Molecular chemistry of atmospheric brown carbon inferred from a nationwide biomass burning event / Environ. Sci. Technol. 2017. Vol. 51. P. 11561 – 11570. DOI: 10.1021/acs.est.7b02276

15. Lara S., Villanueva F., Cabañas B., et al. Determination of policyclic aromatic compounds, (PAH, nitro-PAH and oxy-PAH) in soot collected from a diesel engine operating with different fuels / Sci. Total Environ. 2023. Vol. 900. Art. 165755. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.165755

16. de Oliveira Galvao M. F., de Oliveira Alves N., Ferreira P. A., et al. Biomass burning particles in the Brazilian Amazon region: Mutagenic effects of nitro and oxy-PAHs and assessment of health risks / Environ. Pollut. 2018. Vol. 233. P. 960 – 970. DOI: 10.1016/j.envpol.2017.09.068

17. Parry R., Nishino S., Spain J. Naturally-occurring nitro compounds / Nat. Prod. Rep. 2011. Vol. 28. P. 152 – 167. DOI: 10.1039/c0np00024h

18. Wang Y., Hu M., Wang Y., et al. The formation of nitro-aromatic compounds under high NOx and anthropogenic VOC conditions in urban Beijing, China / Atmosph. Chem. Phys. 2019. Vol. 19. P. 7649 – 665. DOI: 10.5194/acp-19-7649-2019

19. Huang L., Dong W., Hou H. Photochemical reaction of 2- chlorobiphenyl with N(III) (H2ONO+/HONO/NO2 –) in acidic environment studied by using co-linear laser flash photolysis / J. Photochem. Photobiol. A. 2013. Vol. 268. P. 44 – 49. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2013.06.016

20. Fernandez P., van Drooge B., Arellano L., Grimalt J. Atmospheric deposition of semivolatile organic pollutants in European high mountains: Sources, settling and chemical degradation / Sci. Total Environ. 2021. Vol. 784. Art. 147099. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.147099

21. Frumin G. T. Progress of chemistry and ecology. Part II: Polycyclic aromatic hydrocarbons and other pollutants / Russ. J. Gen. Chem. 2024. Vol. 94. No. 13. P. 3643 – 3649. DOI: 10.1134/s1070363224130267

22. Горбунова Т. И., Егорова Д. О., Салоутин В. И., Чупахин О. Н. Аэробная бактериальная деструкция полихлорбифенилов и их гидрокси- и метоксипроизводных / Успехи химии. 2024. Т. 93. No 11. Ст. RCR5138. DOI: 10.59761/rcr5138

23. Горбунова Т. И., Салоутин В. И., Чупахин О. Н. Фотолитические трансформации полихлорбифенилов / Известия АН. Сер. хим. 2023. Т. 72. No 12. С. 2769 – 2790.

24. Занавескин Л. Н., Аверьянов В. А. Полихлорбифенилы: проблемы загрязнения окружающей среды и технологические методы обезвреживания / Успехи химии. 1998. Т. 67. No 8. С. 788 – 800. DOI: 10.1070/rc1998v067n08abeh000412

25. Бродский Е. С., Шелепчиков А. А., Калинкевич Г. А., Мир-Кадырова Е. Я. Об определении полихлорированных бифенилов в электроизоляционных жидкостях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. 1 11. С. 15 – 20. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-11-15-20

26. Mills III S., Thal D., Barney J. A summary of the 209 PCB congener nomenclature / Chemosphere. 2007. Vol. 68. P. 1603 – 1612. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2007.03.052

27. Manzetti S. Ecotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons, aromatic amines, and nitroarenes through molecular properties / Environ. Chem. Lett. 2012. Vol. 10. P. 349 – 361. DOI: 10.1007/s10311-012-0368-0

28. Arif M., Raza H., Tahir F., et al. Stabilized Ag nanoparticles loaded smart poly(chitosan-N-isopropylacrylamide-methacrylic acid) hybrid microgels for catalytic reduction of nitroarenes / J. Mol. Liq. 2024. Vol. 416. Art. 126516. DOI: 10.1016/j.molliq.2024.126516

29. Mullin M. D., Pochini C. M., McGrindle M. R., et al. High- resolution PCB analysis: synthesis and chromatographic properties of all 209 PCB congeners / Environ. Sci. Technol. 1984. Vol. 18. P. 468 – 476. DOI: 10.1021/es00124a014

30. Горбунова Т. И., Первова М. Г., Плотникова К. А. и др. Особенности нитрования полихлорбифенилов / Журн. общ. химии. 2015. Т. 85. No 7. С. 1085 – 1091. DOI: 10.1134/s1070363215070063

31. Горбунова Т. И., Первова М. Г., Салоутин В. И., Чупахин О. Н. Химическая функционализация полихлорированных бифенилов: новые достижения. — Екатеринбург: УрФУ, 2018. — 728 с.

32. Куликова Т. В., Майорова А. В., Сафронов А. П. и др. Пиролиз производных технических смесей полихлорбифенилов / ДАН. 2019. Т. 487. 1 6. С. 630 – 635. DOI: 10.31857/s0869-56524876630-635

33. Maiorova A. V., Safronov A. P., Kulikova T. V., et al. Synthesis and thermal decomposition of alkoxy-, hydroxy-derivatives of Sovol polychlorbiphenyls technical mixture / J. Mater. Cycles Waste Manag. 2020. Vol. 22. P. 1552 – 1560. DOI: 10.1007/s10163-020-01044-z

34. Майорова А. В., Куликова Т. В., Сафронов А. П. и др. Исследование процессов термодеструкции полихлорбифенилов и их производных / Журн. прикл. химии. 2020. Т. 93. No 8. С. 1199 – 1206. DOI: 10.31857/s0044461820080162

35. Горбунова Т. И., Майорова А. В., Куликова Т. В. и др. Термоокислительная деструкция гидроксиполихлорбифенилов / Журн. общ. химии. 2021. Т. 91. 1 8. С. 1277 – 1283. DOI: 10.31857/s0044460x21080163

36. Kulikova T. Maiorova A., Gorbunova T., et al. Chemical functionalization and thermal destruction of persistent organic pollutants: polychlorinated biphenyls / Chem. Pap. 2022. Vol. 76. No. 6. P. 3899 – 3908. DOI: 0.1007/s11696-022-02137-9

37. Eiceman G. A., Rghei H. O. Presence of nitro-chlorinated dioxins on fly ash from municipal incinerators and from laboratory production through reactions between NO2 and T4CDD on fly ash / Chemosphere. 1984. Vol. 13. P. 1025 – 1032. DOI: 10.1016/0045-6535(84)90061-4

38. Bunce N. J., Diodato G. D., Safe S. H. Photolysis of nitropolychlorodibenzo-p-dioxins with base as potential methodology for the destruction of polychlorinated dibenzo-p-dioxins / Chemosphere. 1992. Vol. 24. P. 433 – 438. DOI: 10.1016/0045-6535(92)90418-q

39. Питерских И. А., Кириченко В. Е., Первова М. Г., Кандакова В. В. Разработка государственного стандартного образца состава раствора «Совола» / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. Т. 67. No 8. С. 63 – 66.