nbsprotВестник войск РХБ защитыJournal of NBC Protection Corps2587-57283034-279127 Научный центр10.35825/2587-5728-2024-8-2-109-121nbsprot-354Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОТ ХИМИЧЕСКОГО ТЕРРОРИЗМАCHEMICAL SECURITY AND PROTECTION AGAINST CHEMICAL TERRORISMИдентификация продуктов деградации 2-хлоробензальмалонодинитрила (CS) в объектах, доставленных из зоны проведения специальной военной операцииIdentification of CS Degradation Products in Objects Delivered from the Zone of a Special Military OperationЯрлыченкоА. С.IarlychenkoA. S.

Ярлыченко Алексей Сергеевич. Младший научный сотрудник

111024, Российская Федерация, г. Москва, проезд Энтузиастов, д. 19

Aleksey S. Iarlychenko. Researcher

Entuziastov Passage, 19, Moscow 111024

ИгнатьевВ. А.IgnatevV. A.

Игнатьев Владимир Алексеевич. Старший научный сотрудник, канд. воен. наук, доцент

111024, Российская Федерация, г. Москва, проезд Энтузиастов, д. 19

Vladimir A. Ignatev. Senior Researcher. Dr Sci. (Mil.). Associate Professor

Entuziastov Passage, 19, Moscow 111024

ПонсовМ. А.PonsovM. A.

Понсов Михаил Александрович. Старший научный сотрудник, канд. хим. наук, доцент

111024, Российская Федерация, г. Москва, проезд Энтузиастов, д. 19

Michail A. Ponsov. Senior Researcher. Dr Sci. (Chem.). Associate Professor

Entuziastov Passage, 19, Moscow 111024

https://orcid.org/0000-0002-5971-5989ГригорьевА. М.GrigoryevA. M.

Григорьев Андрей Михайлович. Старший научный сотрудник, д-р хим. наук

111024, Российская Федерация, г. Москва, проезд Энтузиастов, д. 19

Andrej M. Grigoryev. Senior Researcher. Dr Sci. (Chem)

Entuziastov Passage, 19, Moscow 111024

7nc_1@mil.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «27 Научный центр имени академика Н.Д. Зелинского» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссия27 Scientific Centre Named after Academician N.D. Zelinsky of the Ministry of Defence of the Russian FederationRussian Federation20240409202482109121Copyright © Ярлыченко А.С., Игнатьев В.А., Понсов М.А., Григорьев А.М., 20242024Ярлыченко А.С., Игнатьев В.А., Понсов М.А., Григорьев А.М.Iarlychenko A.S., Ignatev V.A., Ponsov M.A., Grigoryev A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nbsprot.ru/jour/article/view/354

Формирование аэрозоля 2-хлоробензальмалонодинитрила (CS) во время горения пиротехнической смеси в газовых гранатах сопровождается образованием многочисленных продуктов термолитической деградации. Многие из этих продуктов (включая и сам CS) являются весьма реакционноспособными веществами, вследствие чего состав аэрозоля значительно отличается от набора продуктов, которые можно обнаружить впоследствии в объектах окружающей среды.

Цель работы – обнаружение и идентификация производных CS в образцах грунта и в материале газовых гранат, доставленных из зоны проведения специальной военной операции, для оценки их относительного содержания и выбора перспективных маркеров факта применения CS.

Методы исследования

Методы исследования. Обнаружение и структурную идентификацию продуктов деградации CS выполняли методами газовой и жидкостной хромато-масс-спектрометрии низкого и высокого разрешения.

Результаты исследования

Результаты исследования. Обнаружены более 30 соединений, являющихся продуктами окисления, восстановления, термолитической деструкции и димеризации CS и его производных. Методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии, ранее не использовавшегося для подобных работ, предположительно идентифицировали пять соединений, сведения о которых в отношении газовых гранат отсутствуют в доступных нам источниках.

Вывод

Вывод. В случае анализа объектов методом газовой хромато-масс-спектрометрии наиболее удобным маркером применения CS является 2-хлорбензилмалонилдинитрил, в то время как содержание самого CS может быть незначительным. Для варианта анализа методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии предпочтителен поиск продуктов циклизации CS хинолиновой природы (положительный режим ионизации), а для отрицательного режима – продуктов димеризации и восстановления CS.

The formation of a CS aerosol during the combustion of a pyrotechnic mixture in gas grenades is accompanied by the formation of numerous thermolytic degradation products. Many of these products (including CS itself) are highly reactive substances, as a result of which the composition of the aerosol differs significantly from the set of products that can be subsequently detected in environmental objects.

The aim of the work is to detect and identify CS derivatives in soil samples and in the material of gas grenades delivered from the zone of a special military operation to assess their relative content and select promising markers of the fact of CS use.

Research methods

Research methods. Detection and structural identification of CS degradation products were performed using gas and liquid chromatography-mass spectrometry (lowand high-resolution).

The results of the study

The results of the study. More than 30 compounds have been found that are products of oxidation, reduction, thermochemical degradation and dimerization of CS and its derivatives. The method of liquid chromatography-mass spectrometry, which was not previously used for such work, presumably identified five compounds, information about which in relation to gas grenades is not available in the sources available to us.

Conclusion

Conclusion. In the case of object analysis by gas chromatography-mass spectrometry, the most convenient marker of CS exposure is 2-chlorobenzylmalonyl nitrile, while the content of CS itself may be insignificant. For the variant of analysis by liquid chromatography-mass spectrometry, it is preferable to search for products of cyclization of CS of quinoline origin (positive ionization mode), and for the negative mode products of dimerization and reduction of CS.

CSгазовая хромато-масс-спектрометриядеградацияжидкостная хромато-массспектрометриямаркеры воздействияспециальная военная операциятермолизточные массыCSaccurate massesdegradationexposure markersgas chromatography-mass spectrometryliquid chromatography-mass spectrometryspecial military operationthermolysisФедеральное государственное бюджетное учреждение «27 Научный центр имени академика Н.Д. Зелинского» Министерства обороны Российской Федерации (27 НЦ МО РФ)27 Scientific Centre Named after Academician N.D. Zelinsky of the Ministry of Defence of the Russian Federation (27 SC MD RF)ReferencesTimperley CM, Forman JE, Åas P, Abdollahi M, Benachour D, Al-Amri AS, et al. Advice from the Scientific Advisory Board of the Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons on riot control agents in connection to the Chemical Weapons Convention. RSC Adv. 2018;8:41731–9. https://doi.org/10.1039/C8RA08273ATimperley CM, Forman JE, Åas P, Abdollahi M, Benachour D, Al-Amri AS, et al. Advice from the Scientific Advisory Board of the Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons on riot control agents in connection to the Chemical Weapons Convention. RSC Adv. 2018;8:41731–9. https://doi.org/10.1039/C8RA08273AOlajos EJ, Salm H. Riot control agents: Pharmacology, Toxicology, Biochemistry and Chemistry. J Appl Toxicol. 2001;21:355–91. https://doi.org/10.1002/jat.767Olajos EJ, Salm H. Riot control agents: Pharmacology, Toxicology, Biochemistry and Chemistry. J Appl Toxicol. 2001;21:355–91. https://doi.org/10.1002/jat.767Smith PA, Kluchinsky TA, Savage PB, Erickson RP, Lee AP, Williams K, et al. Traditional Sampling With Laboratory Analysis and Solid Phase Microextraction Sampling With Field Gas Chromatography/Mass Spectrometry by Military Industrial Hygienists. AIHA J. 2002;63(3):284–92. https://doi.org/10.1080/15428110208984715Smith PA, Kluchinsky TA, Savage PB, Erickson RP, Lee AP, Williams K, et al. Traditional Sampling With Laboratory Analysis and Solid Phase Microextraction Sampling With Field Gas Chromatography/Mass Spectrometry by Military Industrial Hygienists. AIHA J. 2002;63(3):284–92. https://doi.org/10.1080/15428110208984715Sass S, Fisher TL, Jascot MJ, Herban J. Gas-Liquid Chromatography of Some Irritants at Various Concentrations. Anal Chem. 1971;43(3):462–4. https://doi.org/10.1021/ac60298a040Sass S, Fisher TL, Jascot MJ, Herban J. Gas-Liquid Chromatography of Some Irritants at Various Concentrations. Anal Chem. 1971;43(3):462–4. https://doi.org/10.1021/ac60298a040Bettencourt da Silva RJN, Silveira DM, Camões MFGFC, Borges CMF, Salgueiro PAS. Validation, Uncertainty, and Quality Control of Qualitative Analysis of Tear Gas Weapons by Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Anal Lett. 2014;47(2):250–67. https://doi.org/10.1080/00032719.2013.832274Bettencourt da Silva RJN, Silveira DM, Camões MFGFC, Borges CMF, Salgueiro PAS. Validation, Uncertainty, and Quality Control of Qualitative Analysis of Tear Gas Weapons by Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Anal Lett. 2014;47(2):250–67. https://doi.org/10.1080/00032719.2013.832274Borusiewicz R. Chromatographic analysis of the traces of 2-chlorobenzalmalononitrile with passive adsorption from the headspace on Tenax TA and Carbotrap 300. Forensic Sci Int. 2019;303:109933. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2019.109933Borusiewicz R. Chromatographic analysis of the traces of 2-chlorobenzalmalononitrile with passive adsorption from the headspace on Tenax TA and Carbotrap 300. Forensic Sci Int. 2019;303:109933. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2019.109933Gheorghe V, Gheorghe CG, Roxana DP, Mihai S, Calin C, Sarbu EE, et al. Synthesis, Purity Check, Hydrolysis and Removal of o-Chlorobenzyliden Malononitrile (CBM) by Biological Selective Media. Toxics. 2023;11(8):672. https://doi.org/10.3390/toxics11080672Gheorghe V, Gheorghe CG, Roxana DP, Mihai S, Calin C, Sarbu EE, et al. Synthesis, Purity Check, Hydrolysis and Removal of o-Chlorobenzyliden Malononitrile (CBM) by Biological Selective Media. Toxics. 2023;11(8):672. https://doi.org/10.3390/toxics11080672Kluchinsky TA (Jr), Savage PB, Sheely MV, Thomas RJ, Smith PA. Identification of CS-derived Compounds Formed during Heat-dispersion of CS Riot Control Agent. J Micro Sep. 2001;13(5):186–90. https://doi.org/10.1002/mcs.1040Kluchinsky TA (Jr), Savage PB, Sheely MV, Thomas RJ, Smith PA. Identification of CS-derived Compounds Formed during Heat-dispersion of CS Riot Control Agent. J Micro Sep. 2001;13(5):186–90. https://doi.org/10.1002/mcs.1040Kluchinsky TA (Jr), Sheely MV, Savage PB, Smith PA. Formation of 2-chlorobenzylidenemalononitrile (CS riot control agent) thermal degradation products at elevated temperatures. J Chromatogr A. 2002;952:205–13. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(02)00096-1Kluchinsky TA (Jr), Sheely MV, Savage PB, Smith PA. Formation of 2-chlorobenzylidenemalononitrile (CS riot control agent) thermal degradation products at elevated temperatures. J Chromatogr A. 2002;952:205–13. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(02)00096-1Hout JJ, Hook GL, LaPuma PT, White DW. Identification of Compounds Formed During Low Temperature Thermal Dispersion of Encapsulated o-Chlorobenzylidene Malononitrile (CS Riot Control Agent). J Occu. Environ Hyg. 2010;7(6):352–7. https://doi.org/10.1080/15459621003732721Hout JJ, Hook GL, LaPuma PT, White DW. Identification of Compounds Formed During Low Temperature Thermal Dispersion of Encapsulated o-Chlorobenzylidene Malononitrile (CS Riot Control Agent). J Occu. Environ Hyg. 2010;7(6):352–7. https://doi.org/10.1080/15459621003732721

The authors declare that there are no conflicts of interest present.