ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №2

УДК: 535.343.4, 543.422

Применение методов ТГц спектроскопии
высокого разрешения для обнаружения
экотоксикантов с целью экологического мониторинга

В.Л. Вакс^1,2, Ю.В.Кистенев³, О.В.Громова⁴, Е.С.Бехтерева⁴,
Е.Г. Домрачева^1,2, М.Б. Черняева^1,2

¹ Институт физики микроструктур РАН
603950, Нижний Новгород, ГСП-105

² Нижегородский госуниверситет им. Н.И.Лобачевского
603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

³ Национальный исследовательский Томский государственный университет
634050, Томск, пр. Ленина, 36

⁴ Национальный исследовательский Томский политехнический университет
634050, Томск, пр. Ленина, 30

Статья поступила в редакцию 13 января 2025 г

Аннотация. Работа посвящена применению микроволновой и терагерцовой спектроскопической техники и методов для экологических приложений и мониторинга. Проведены предварительные квантово-химические расчеты вращательных спектров некоторых исследованных хлорсодержащих веществ. Измерены линии поглощения вращательного спектра ряда хлорсодержащих веществ (дихлорметан, хлороформ) в 2-мм диапазоне с использованием разработанных авторами спектрометров. Выявленные в ходе исследований спектроскопические линии поглощения некоторых хлорсодержащих веществ могут быть использованы для экологического мониторинга.

Ключевые слова: ТГц спектроскопия высокого разрешения, экотоксикант, экологический мониторинг, линия поглощения.

Финансирование: Исследования спектров хлороформа выполнены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение № 075-15-2024-557 от 25.04.2024).

Автор для переписки: Черняева Мария Борисовна, masha@ipmras.ru

Литература

1. Andreae M.O., Crutzen P.J. Atmospheric aerosols: Biogeochemical sources and role in atmospheric chemistry //Science. – 1997. – Т. 276. – №. 5315. – С. 1052. https://doi.org/10.1126/science.276.5315.1052.

2. Novak G.A., Bertram T.H. Reactive VOC production from photochemical and heterogeneous reactions occurring at the air–ocean interface //Accounts of Chemical Research. – 2020. – Т. 53. – №. 5. – С. 1014-1023. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00095.

3. Kistenev Y.V. et al. A study of trace atmospheric gases at the water–atmosphere interface using remote and local IR laser gas analysis: A review //Atmospheric and Oceanic Optics. – 2022. – Т. 35. – №. Suppl 1. – С. S17-S29. https://doi.org/10.1134/S1024856023010074.

4. World Meteorological Organization (WMO). Scientific assessment of stratospheric ozone: 1989 //Report 20. – 1990.

5. United States. Office of Mission to Planet Earth. Scientific assessment of ozone depletion, 1994. – World Meteorological Organization, 1995. – №. 37.

6. Locating and estimating air emissions from sources of chloroform //US Environ Protect Agency. – 1984

7. Кистенев Ю.В. и др. Потенциал компактных спектрометров субтерагерцового диапазона на основе каскадного умножения частоты для локального экологического мониторинга атмосферы //Известия высших учебных заведений. Радиофизика – 2022. – Т. 65. – №. 10. – С. 820-834. – https://doi.org/10.1007/s11141-023-10254-y.

8. Говорова Ж.М., Говоров О.Б. Влияние фитопланктона на формирование качества воды и методы его удаления. Часть 1 //Сантехника, Отопление, Кондиционирование. – 2019. – №. 2. – С. 32-35.

9. Уткин А.Ю. и др. Химия и технология уничтожения" вязкого" люизита //Российский химический журнал. – 2007. – Т. 51. – №. 2. – С. 19-23

10. Вакс В.Л. и др. Анализ продуктов распада люизита с использованием метода субтерагерцовой спектроскопии //Оптика атмосферы и океана. – 2012. – Т. 25. – №. 8. – С. 661-664. – https://doi.org/10.1134/S1024856013010156.

11. Шмальц Т., Флайгер У. Когерентная нестационарная микроволновая спектроскопия //Лазерная и когерентная спектроскопия. – 1982.

12. Вакс В.Л. и др. Спектроскопия высокого разрешения терагерцевого частотного диапазона для аналитических приложений // Успехи
физических наук. – 2020. – Т. 190. – №. 7. – С. 765-776. – https://doi.org/10.3367/UFNe.2019.07.038613

13. Вакс В.Л. и др. О возможности продвижения метода нестационарной газовой спектроскопии, реализованного путём быстрого свипирования частоты, вверх по терагерцовому диапазону // Известия высших учебных заведений. Радиофизика – 2022. – Т. 65. – № 10. – C. 835–852. – https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_10_835

14. Вакс В.Л. и др. Терагерцовая спектроскопия высокого разрешения для анализа многокомпонентных газовых смесей различного происхождения. //Терагерцовая фотоника (к 300-летию Российской академии наук (РАН)) – 2023. – c.576-632.

15. Pickett H. M. et al. Submillimeter, millimeter, and microwave spectral line catalog //Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. – 1998. – Т. 60. – №. 5. – С. 883-890.

16. Endres C.P. et al. The cologne database for molecular spectroscopy, CDMS, in the virtual atomic and molecular data centre, VAMDC //Journal of Molecular Spectroscopy. – 2016. – Т. 327. – С. 95-104.

17. Carpenter J.H., Seo P.J., Whiffen D.H. The rotational spectrum of chloroform in its ground and excited vibrational states //Journal of molecular spectroscopy. – 1995. – Т. 170. – №. 1. – С. 215-227. – https://doi.org/10.1006/jmsp.1995.1066.

18. Ulenikov O.N. et al. Submillimeter wave spectrum of methylene chloride, ¹²CH₂³⁵Cl₂, ¹²CH₂³⁵Cl³⁷Cl and ¹²CH₂³⁷Cl₂ up to 1.1 THz //Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. – 2024. – Т. 319. – С. 108962. – https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2024.108962.

19. Kisiel Z. PROSPE – Programs for ROtational SPEctroscopy // http://info.ifpan.edu.pl/~kisiel/prospe.htm.

Для цитирования:

Вакс В.Л., Кистенев Ю.В., Громова О.В., Бехтерева Е.С., Домрачева Е.Г., Черняева М.Б. Применение методов ТГц спектроскопии высокого разрешения для обнаружения экотоксикантов с целью экологического мониторинга. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.3