Masarykova univerzita

12.Kritéria výběru simulantů

Při výběru vhodného simulantu musí být přihlédnuto k zamýšlenému použití (např. konstrukce a výpočet sorpční izotermy, biodegradační zkoušky nebo experimenty modelující těkání). Látku, která nejlépe umožňuje modelovat konkrétní environmentální proces nelze vždy považovat za nejlepší volbu pro popsání jakéhokoli osudu v prostředí. Výběr vhodného simulantu vyžaduje zhodnocení toxicity simulantu a fyzikálně-chemických vlastností, které nejsilněji ovlivňují jejich osud v prostředí [12].

5. Sorpce/Desorpce

Sorpce a následná desorpce z pevné frakce organického uhlíku je řízena primárně hodnotami log K_ow BCHL; proto sloučeniny s podobnými hodnotami log K_ow jako mají BCHL budou mít nejvěrnější sorpční chování jako čisté BCHL. Sekundární kritérium je to, že simulanty by měly mít podobnou molekulovou hmotnost jako skutečné BCHL, protože (de)sorpční rychlosti jsou řízeny difuzí sorbátů prostřednictvím polymerní matrice a/nebo porézní strukturou sorbentu [12].

Simulanty, které jsou větší než originální BCHL, zejména ty, které obsahují aromatické funkční skupiny, mohou difundovat pomaleji, zatímco simulanty, které jsou menší než originální BCHL mohou difundovat rychleji. Pro heterogenní porézní absorbenty, jako je aktivní uhlí, mohou menší molekuly získat větší počet adsorpčních míst než větší absorbáty kvůli sterickým účinkům, vyloučení dle velikosti - size exclusion [12].

Pro yperit (log Kow 2,41 až 2,55) jsou jako simulanty s podobnými hodnotami log K_ow doporučovány: MS, CEES, CEM, diethyl pimelát a diethyl adipát. Z těchto sloučenin mají CEES a CEMS nejpodobnější strukturu, proto jsou nejlepší volbou pro simulaci sorpce HD. Přestože má MS podobnou hodnotu log K_ow, obsahuje na rozdíl od HD fenylovou skupinu. Diethyl pimelát i diethyl adipát jsou mnohem větší než HD. V případě BCHL skupiny G má několik simulantů hodnoty log K_ow, které jsou podobné originálním BCHL. Simulanty, jejichž hodnoty log K_ow se nejvíce blíží GA (log K_ow 0,394) a GB (log K_ow 0,3) jsou DEEP, TEP a ECA. DEEP a TEP jsou organické sloučeniny obsahující fosfor, které mají také velmi podobnou strukturu jako GA a GB [12, 13].

6. Vypařování (Těkání)

Těkání chemických látek bude řízeno hodnotou K_H. Pro modelování procesů těkání yperitu (HD) jsou nejbližšími simulanty MS, diethyl adipát a diethyl pimelát. Pro modelování procesů těkání sarinu (GB) a somanu (GD) jsou nejbližší simulanty ethanol a DEEP [12].

1. Biologická rozložitelnost (Biodegradabilita)

Biologická rozložitelnost BCHL je řízena především chemickou strukturou a v menší míře rozpustností ve vodě. Typické environmentální koncentrace BCHL budou hluboko pod limity rozpustnosti. Nejreprezentativnějšími simulanty pro modelování biodegradability HD jsou CEES, CEMS, DEP a CEPS. Na základě strukturální podobnosti jsou nejreprezentativnějšími simulanty pro látky typu G: DMMP, DEEP, DIMP, DPCP a DFP [12].

2. Hydrolýza

Výběr vhodných simulantů pro modelování hydrolýzy bude záviset především na přítomnosti vazeb ve sloučeninách simulantů, které se vyskytují i v originálních BCHL. Nejlepší simulant bude mít strukturu blízkou originálním BCHL a může potenciálně vytvořit stejné nebo podobné produkty. Například během hydrolýzy GB na vazbách, P-F a P-alkoxy, vzniká methylfosfonová kyselina. Přítomnost P-F a P-CN vazeb způsobuje toxicitu G látek, proto nejsou tyto vazby přítomny v simulantech. Existuje však řada potenciálních simulantů pro GA, GB a GD, které mají podobnou molekulární strukturu, včetně DMMP, DIMP, TEP, DEEP a DFP. Pro GB a GD může být nejlepší volbou DFP, protože obsahuje vazbu P-F a je strukturně podobný BCHL. Hydrolýza HD probíhá komplexní cestou, ale konečný produkt je thioglykol, který vzniká dechlorační reakcí. Pro HD je výběr nejlepšího simulantu založen na strukturní podobnosti. Jsou to CEES a CEMS [12].

13.Metody studia transportu BCHL a simulantů v environmentálních matricích

Součástí studia osudu BCHL v prostředí, úrovně kontaminace a možnosti dekontaminace zasažených povrchů je studium fyzikálně-chemických interakcí BCHL s různými sorbenty a materiály buď přímo, nebo prostřednictvím jejich simulantů. Bojové chemické látky jsou extrémně toxické látky, které jsou poměrně reaktivní a značně persistentní na nejrůznějších površích. Proto je důležité znát, jak dlouho setrvá látka v prostředí v případě náhodného nebo úmyslného vypuštění do životního prostředí[23]. Relevantní data je možné získat z výsledků projektů, zaměřených na studium reakcí BCHL na pevných materiálech, včetně textilií [23], v environmentálních matricích[24-27], sorpčních materiálech[28] a s dekontaminanty [29].Mnohé vládní agentury nebo soukromé firmy mají zájem o rozvoj obchodních nebo vojenských sanačních metod zaměřených na odstranění BCHL z prostředí a kontaminovaných materiálů. Mnoho z navržených postupů se s výhodou testuje pomocí simulantů BCHL než „ostrých“ BCHL z důvodu kontroly, regulace a bezpečnosti používání. Simulanty jsou běžně používány ke studiu chování BCHL, například rozptýlení par BCHL, nebo k jejich detekci na materiálech. Methylsalicylát je běžně používaný simulant pro HD díky podobnému tlaku par. Simulanty jsou často vybrány tak, aby byly méně toxické než BCHL a snížily tak riziko pro experimentátory. Další motivací pro použití simulantů je Úmluva o chemických zbraních a vnitrostátní právní předpisy, které omezují přístup k BCHL [23].

Simulanty, které jsou schváleny pro uvedení do životního prostředí lze použít pro venkovní prostředí. Experimentální komplikací pro srovnání BCHL a simulantů je nalezení testovacích reagencií, které dostatečně rychle reagují a jsou vhodné pro rychlou detekční metodu. Některé BCHL reagují za vzniku produktů, které nejsou těkavé a tyto limity závisí na odpařování produktů a svědčí o užitečnosti metod [23].