Учёные разработали метод разложения стойких загрязнителей

Новости МирТесен

Фторсодержащие поверхностно-активные вещества отличаются исключительной стабильностью и способны к накоплению в окружающей среде, представляя опасность для здоровья как диких животных, так и человека. Их разрушение крайне затруднительно, и только недавно исследователи обнаружили простой способ нейтрализации этих неактивных загрязнителей.

Пер- и полифторалкильные соединения (PFAS) Они начали производиться еще в середине минувшего столетия. Широкое применение эти вещества нашли во многих отраслях промышленности – их добавляют при создании лакокрасочных материалов, покрытий, отделочной продукции, пенообразователей, смазочных веществ, средств личной гигиены и поверхностно-активных составов. В последнее время предпринимаются усилия по отказу от использования данных соединений: PFAS практически не подвержены биодеградации в окружающей среде и становятся стойкими вечными» органическими загрязнителями. В результате они проникают в живые организмы, что наносит ущерб как окружающей среде, так и здоровью людей. PFAS связывают с разнообразными гормональными проблемами, поражениями печени и почек, нарушениями развития.

Недостаточно просто отказаться от этих веществ. PFAS устойчивы к воздействию температуры и химически инертны, поэтому накапливаются в почве и водоемах. Во всем мире насчитывается тысячи мест, сильно загрязненных этими «вечными» соединениями. А вот технологии для их очистки отсутствуют или требуютБлагодаря способности выдерживать суровые воздействия — такие как температуры, превышающие тысячу градусов Цельсия, или давление свыше двадцати двух мегапаскалей, – что влечет за собой значительные финансовые издержки. Недавно исследователи из Китая и Соединенных Штатов обнаружили у перфторированных алкильных веществ (PFAS) слабое место, которое дает возможность ликвидировать эти чрезвычайно устойчивые соединения быстро и без особых усилий. Об этом они сообщают в журнале Science.

Некоторое время назад было установлено, что PFAS способны к деградации в диметилсульфоксиде(диметилсульфоксид) — широко используемом органическом растворителе. В связи с этим профессор Уильям Дихтель из Северо-Западного университета и его научная группа провели исследование, чтобы выяснить характер взаимодействия этих веществ со смесью диметилсульфоксида в сочетании с другими компонентами. Результаты показали, что при добавлении небольшого количества гидроксида натрия и нагревании до 120 градусов Цельсия разрушается почти половина из тысяч существующих PFAS.

Слабым местом этих соединений оказалась их водоотталкивающая часть. Перфтороалкильные вещества формируются из цепочки атомов углерода, каждый атом которого соединен с двумя атомами фтора. Данные связи отличаются исключительной стабильностью и обеспечивают молекулам высокую устойчивость к воздействию внешних факторов и гидрофобность. Однако для придания поверхностно-активных свойств на концах цепи перфтороалкильных веществ присутствует водорастворимая группа — например, карбоксильная. Диметилсульфоксид способствует отщеплению этой группы, что открывает возможность для воздействия щелочи и последующего разрушения всей молекулы посредством последовательности химических реакций.

Примерно в сорок процентов PFAS присутствует карбоксильная группа, и теперь все эти загрязнители можно нейтрализовать относительно несложным способом. В результате химических преобразований остаются только безопасный углерод, кислород и фторид-ионы; технология их извлечения из экосистемы уже достаточно развита. Более сложная ситуация возникает с PFAS, где вместо карбоксила присутствует сульфонильная группа. Эти соединения находят более широкое применение, например, в средствах пожаротушения. Диметилсульфоксид (DMSO) не эффективен против них и они продолжают оставаться «неразлагаемыми» загрязнителями.