Так называемые «вечные химикаты», или PFAS, представляют собой синтетические соединения с прочной связью углерода и фтора, которые активно используются в современной промышленности, но на протяжении десятилетий не разлагаются в природе, накапливаясь в воде, почве, а также в организмах животных и людей.
Влияние «вечных химикатов» на организм связано с повышенным риском развития рака, нарушениями функционирования печени и гормональными сбоями. При этом большинство существующих технологий очистки воды способны лишь отфильтровать PFAS, но не уничтожить сами молекулы. Это означает, что после фильтрации опасные химикаты окажутся на полигоне, откуда они попадают в почву и грунтовые воды, продолжая отравлять все живое.
Международная группа исследователей в своем новом исследовании установила, что PFAS можно разлагать с помощью интенсивного ультрафиолетового (УФ) излучения без добавления каких-либо реагентов. Более того, ученые выяснили, какой именно химический механизм стоит за этим процессом.
Ключевым элементом оказались радикалы водорода — очень активные частицы, которые формируются при облучении воды УФ‑светом. Ранее многие исследования делали акцент на активных формах кислорода и других радикалах как на основном механизме разрушения PFAS. Новые данные смещают акцент: именно радикалы водорода выступают главным фактором, который «атакует» молекулы и постепенно забирает у них атомы фтора.
Процесс «разгоняется» лучше всего под действием УФ‑излучения высокой энергии, с длинами волн короче 300 нанометров. В таких условиях радикалы водорода начинают поэтапно снимать фтор с «скелета» PFAS, превращая исходные соединения в менее устойчивые и более мелкие частицы. Это не мгновенное уничтожение опасной молекулы, а постепенный «разбор» ее на отдельные, уже безопасные «детали».
«Мы знаем, что PFAS очень стабильны благодаря прочным связям между углеродом и фтором, и разрушение этих связей — наша основная задача, — объясняет руководитель исследования, доцент Орхусского университета Зунгсу Вэй. — Выделив радикалы водорода как ведущий фактор, мы получаем более четкое направление для разработки эффективных и устойчивых технологий, которые действительно разрушают эти вещества, а не просто удаляют их.»
Ученые подчеркивают, что найденный механизм сам по себе пока не является готовым промышленным решением: разложение «вечных химикатов» происходит относительно медленно, а в процессе образуются промежуточные продукты, которые также требуют контроля. Тем не менее, понимание того, какая именно реакция лежит в основе процесса, критически важно для следующего этапа — проектирования систем, в которых образование и действие радикалов водорода будет максимально эффективным и управляемым.
В будущем результаты данного исследования могут послужить основой для новых «зеленых» технологий очистки воды и почвы, которые не просто накапливают PFAS в фильтрах или сорбентах, а действительно избавляются от этих «вечных» загрязнителей. Авторы работы уверены: даже самые стойкие химические вещества можно сделать уязвимыми, если достаточно хорошо понять их химию и точечно на нее воздействовать.
Фото: hi-tech.mail.ru