Ученые нашли, как уничтожить "неуничтожимые" химикаты в питьевой воде

21.08.2022

Некоторые синтетические соединения, известные как «вечные химикаты», никогда не разрушаются в окружающей среде.

Пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС) находятся в огромном количестве товаров повседневного пользования: от пищевой упаковки до шампуней, антипригарной посуды и электроники.

Молекулярно они состоят из "головы", часто содержащей заряженные молекулы кислорода, и "хвоста" из атомов углерода и фтора, которые соединены так, что ничто в природе не может их разорвать.  Поэтому согласно данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), ПФАС в низкой концентрации навсегда сохраняются в почве, воздухе, воде и даже в образцах крови. 

Учёные все еще работают над тем, чтобы понять последствия воздействия ПФАС на здоровье человека, но уже ясно, что они влияют на гормоны, повышают уровень холестерина, негативно отражаются на фертильности и увеличивают риск некоторых видов рака.

ПФАС в неизменном виде проходят через водоочистные сооружения, а их фильтрация и размещение на свалках только повышает риск последующего их выщелачивания. Другие методы их уничтожения часто сопровождаются появлением новых вредных побочных продуктов, для разрушения которых снова требуются сложные процессы.

Недавно ученые открыли простой метод их утилизации, который работает с 10 типами химических веществ, известных как пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС), но ученые надеются, что этот метод сработает и для большего количества веществ класса ПФАС, что приведет к легкому и дешевому удалению их из питьевой воды.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

Химики Калифорнийского и Северо-Западного университетов выбрали простой подход, нацелившись на головки молекул с помощью "химической гильотины".

Заряженные молекулы кислорода вступают в реакцию с другими химическими веществами, поэтому химик Северо-Западного университета Уильям Дихтель и докторант Бриттани Транг решили исследовать это слабое место ПФАС.

Исследователи использовали обычный растворитель диметилсульфоксид (ДМСО), потому что предыдущие исследования показали, что ПФАС медленно разлагается под его воздействием.

Испытывая различные рецепты при разных температурах, Дихтель с коллегами обнаружили, что самый быстрый способ — это нагревание «вечного химиката» до кипения вместе с ДМСО и щелочью или гидроксидом натрия, распространенным веществом, присутствующим во многих типах мыла.

«Это вызвало множество реакций, включая вырывание атомов фтора из молекулы ПФАС с образованием фторида, самой безопасной формы фтора, - рассказал Дихтель. - Хотя связь углерода со фтором мощнейшая, головная группа является ахиллесовой пятой всего соединения».

 Очистка воды

В небольшом количестве фтор безопасен для человека и его часто добавляют в питьевую воду для профилактики кариеса.