Ученые обнаружили новый механизм, который может помочь расщеплять высокостойкие загрязнители PFAS.

Пер- и полифторалкильные вещества не зря прозвали «вечными химикатами». Эти промышленные соединения настолько химически устойчивы, что могут сохраняться в окружающей среде и в организме человека годами и даже десятилетиями. Их обнаруживают в питьевой воде, пищевой упаковке, дождевой воде и крови людей по всему миру, что делает их одной из самых сложных проблем в области загрязнения окружающей среды, с которыми сегодня сталкиваются ученые.

Теперь исследователи, возможно, нашли важную подсказку, которая поможет наконец разделить их, а не просто отфильтровать.

Новое исследование показало, что интенсивное ультрафиолетовое излучение может способствовать разрушению пер- и полифторалкильных веществ без использования дополнительных химических веществ. Что еще важнее, исследователи определили ключевую составляющую этой реакции: радикалы водорода — высокореактивные частицы, образующиеся из воды под воздействием ультрафиолета.

Полученные результаты ставят под сомнение прежние теории о том, как происходит разложение пер- и полифторалкильных веществ. Предыдущие исследования предполагали, что основную роль играют другие реакционноспособные вещества. Определив радикалы водорода в качестве основного фактора, исследователи получили более четкое представление о протекающих химических реакциях.

Почему это открытие важно

Понимание механизма разрушения пер- и полифторалкильных веществ может помочь ученым разработать более эффективные системы очистки.

Радикалы водорода обладают высокой реакционной способностью и могут воздействовать на молекулы пер- и полифторалкильных веществ, удаляя атомы фтора. Со временем это ослабляет соединения и превращает их в более мелкие и менее стойкие вещества. Исследователи также обнаружили, что реакция лучше всего протекает под воздействием высокоэнергетического ультрафиолетового излучения, особенно с длиной волны менее 300 нанометров.

По словам доцента Цзунсу Вэя из Орхусского университета, который руководил исследованием, полученные результаты могут помочь в разработке более эффективных технологий очистки.

«Мы знаем, что пер- и полифторалкильные вещества чрезвычайно стабильны из-за прочных углерод-фторных связей, и разрушение этих связей — главная сложность. Определив, что водородные радикалы играют ключевую роль, мы получили более четкое представление о том, как разработать более эффективные и экологичные технологии для уничтожения этих химических веществ, а не просто их удаления», — говорит он.

Выход за рамки фильтрации

Вэй отметил, что многие современные методы лишь перемещают пер- и полифторалкильные вещества из одного места в другое, а не устраняют их полностью.

«Сегодня многие технологии позволяют фильтровать воду, очищая ее от пер- и полифторалкильных веществ, но они не устраняют их полностью. Настоящая цель — деградация, то есть полное разрушение молекул. Понимание механизма этого процесса крайне важно, если мы хотим добиться этого экологичным и масштабируемым способом».

Исследователи предупреждают, что новые открытия не решат проблему загрязнения окружающей среды пер- и полифторалкильными веществами в одночасье. Процесс разложения происходит относительно медленно, и в процессе очистки могут образовываться промежуточные соединения. Тем не менее выявление основного химического фактора является важным шагом на пути к пониманию того, как можно более эффективно уничтожать эти загрязняющие вещества.

Исследование показывает, что даже очень стойкие загрязняющие вещества могут стать уязвимыми, если ученые полностью изучат их химический состав.