Егор Ясенко рассказывает, что синглетной называется активная форма молекулярного кислорода O2, который обычно находится в триплетном состоянии. Ее отличает большее количество энергии, благодаря чему синглетный кислород способен вступать в реакции окисления при относительно низких температурах окружающей среды. В организме человека он выступает в роли регулятора клеточной жизнедеятельности, участвует в реакциях иммунной защиты. Синглетный кислород применяют как в клинической медицине — к примеру, для лечения онкологических заболеваний (фотодинамическая терапия), так и в целях профилактики, для повышения иммунитета (вдыхание воздуха, содержащего синглетный кислород).
«Синглетный кислород образуется в том числе в результате фотокаталитических процессов: когда вещество (сенсибилизатор) поглощает свет и передает полученную энергию обычному триплетному кислороду. Соответственно, длина волны света имеет важное значение: наибольшая эффективность процесса наблюдается в УФ области спектра. Раньше считалось, что количество синглетного кислорода в атмосфере слишком мало, чтобы брать его в расчет, — рассказывает Егор Ясенко. — Однако он может участвовать в различных реакциях в атмосфере. Например, синглетный кислород разрушает приземный смоговый озон, а я напомню, что приземный озон является токсичным веществом первого — высшего — класса опасности. Концентрация синглетного кислорода сильно привязана к погодным условиям и может меняться в зависимости от множества факторов, поэтому важно не просто проводить точечные измерения, а следить за системой в динамике».
Для решения этой задачи на базе предприятия АО «ОПТЭК» был разработан и выпускается газоанализатор, использующий разработанный аспирантом оптический твердотельный сенсор. С его помощью можно проводить мониторинг концентрации синглетного кислорода в атмосферном воздухе. Ранее синхронный мониторинг озона и синглетного кислорода в приземном слое атмосферы никто не проводил.
«В основе работы твердотельного сенсора синглетного кислорода лежит селективная хемилюминисцентная реакция. Для этого на датчик наносится рубрен — это полиароматическое органическое соединение, и в результате его взаимодействия с синглетным кислородом возникает люминесценция (выделение световой энергии). Интенсивность свечения пропорциональна количеству синглетного кислорода, — объясняет ученый. — Мы использовали прибор для измерения концентрации синглетного кислорода в разных условиях и обнаружили, что зимой его количество повышается. Оказывается, синглетный кислород более активно выделяется на частицах льда в солнечную погоду. А так как он положительно влияет на иммунитет, можно утверждать, что прогулки в солнечные морозные дни действительно полезны для здоровья».
Несмотря на то, что через атмосферу проходит только малая часть ультрафиолетового излучения, с помощью разработанного прибора удалось показать, что под его воздействием синглетный кислород интенсивно вырабатывается даже в приземных условиях. По словам Егора Ясенко, это наталкивает на еще один любопытный вывод.
«Можно предположить, что в верхних слоях атмосферы фотокаталитическая генерация синглетного кислорода протекает с гораздо более высокой интенсивностью, а значит, синглетный кислород тоже вносит свой вклад в разрушение озонового слоя, и образование озоновых дыр не обязательно носит техногенный характер. Это подтверждает тот факт, что над магнитными полюсами Земли имеются так называемые полярные стратосферные облака из кристалликов льда, и они влияют на формирование озоновых дыр в полярных областях», — добавляет аспирант.
Отметим, что исследование Егора Ясенко было высоко отмечено Комитетом по науке и высшей школе Санкт-Петербурга. В 2016 году он вошел в число победителей конкурса на предоставление субсидий молодым ученым по направлению «Охрана окружающей среды. Экология человека».
