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ロシア北部のロケットステージ落下場の泥炭地土壌における1,1-ジメチルヒドラジンの移行と変質
Migration and transformation of 1,1-dimethylhydrazine in peat bog soil of rocket stage fall site in Russian North.
PMID: 32315849 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.138483.
抄録
毒性の強いロケット燃料1,1-ジメチルヒドラジン(UDMH)とその変換生成物の環境への侵入は、生態系や人体に深刻な悪影響を及ぼす。本研究では、UDMHとその主要な変換生成物(メチルヒドラジン,ヒドラジン,1,1,1,4,4-テトラメチルテトラゼン,ホルムアルデヒド)の空間分布と定量に関する初めてのデータを示した。アセトアルデヒド及びフラルデヒドN,N,N-ジメチルヒドラゾン,1-ホルミル-2,2-ジメチルヒドラジン,N,N-ジメチルホルムアミド,N-ニトロソジメチルアミン及び1-メチル-1H-1,2,4-トリアゾール）を亜寒帯の落下地点の泥炭地土壌中で分析した。泥炭泥炭土壌100試料と表層水1試料を先に開発した方法で分析した。その結果、秋季サイトの中心から10m以上離れた場所では、かなりの量のUDMHとそのほとんどの変換生成物が検出された。UDMHの最大濃度は中心付近であり、最大許容濃度(MPC)は2400倍以上であった。汚染が最も大きかったのは表土層であり、メチルヒドラジン、1-メチル-1H-1,2,4-トリアゾール、1-ホルミル-2,2-ジメチルヒドラジン、ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒドN,N-ジメチルヒドラゾン、N,N-ジメチルホルムアミドが主なUDMH変態生成物であった。中心からの距離が長くなるにつれて、変態生成物の組成は最後の3つの化合物に有利に変化した。ホルムアルデヒドN,N,N-ジメチルヒドラゾンとN,N-ジメチルホルムアミドはすべての土壌サンプルに存在し、ロケット燃料による汚染の信頼できるマーカーと考えられる。泥炭地の表層水には、非常に毒性の高いN-ニトロソジメチルアミンを含む4つのUDMH形質転換生成物がかなりの濃度で含まれていた。泥炭地土壌におけるUDMHの移行と変質の過程は、砂質土壌とは大きく異なっています。これは、亜寒帯の寒冷な気候、泥炭地の還元環境、ヒドラジンと泥炭の有機物との強い結合が汚染物質の移動を妨げ、長期的に高レベルの土壌汚染の維持に寄与していることによると考えられる。
An ingress of highly toxic rocket fuel 1,1-dimethylhydrazine (UDMH) and its transformation products into environment represents a serious negative impact on the ecosystem, as well as human health. The present research demonstrates the first data on the spatial distribution and quantification of UDMH and its main transformation products (methylhydrazine, hydrazine, 1,1,4,4-tetramethyltetrazene, formaldehyde, acetaldehyde and furaldehyde N,N-dimethylhydrazones, 1-formyl-2,2-dimethylhydrazine, N,N-dimethylformamide, N-nitrosodimethylamine, and 1-methyl-1H-1,2,4-triazole) in the peat bog soil of the fall site in subarctic region. One hundred samples of peat bog soil and one sample of surface water were analyzed by the developed earlier methodology. The considerable amounts of UDMH and most of its transformation products were found at distances of not >10 m from the center of the fall site. The maximum concentration of UDMH was found near the center, where maximal permissible concentration (MPC) was exceeded 2400-fold. The greatest pollution was observed in the surface soil layer, while methylhydrazine, 1-methyl-1H-1,2,4-triazole, 1-formyl-2,2-dimethylhydrazine, formaldehyde and acetaldehyde N,N-dimethylhydrazones, and N,N-dimethylformamide were the major UDMH transformation products. With increasing distance from the center, the composition of the transformation products changes in favor of the last three compounds. Formaldehyde N,N-dimethylhydrazone and N,N-dimethylformamide are present in all soil samples and can be considered as reliable markers of contamination with rocket fuel. The surface water of the peat bog contained four UDMH transformation products in considerable concentrations, including extremely toxic N-nitrosodimethylamine. The processes of migration and transformation of UDMH in peat bog soil differ considerably from those in sandy soils. This is due to cold climate of subarctic zone, the reducing environment of peat bog, and strong binding of hydrazines to organic matter of peat, which prevents migration of pollutants and contributes to the long-term maintenance of high levels of soil pollution.
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