Вредные для здоровья ПФАС почти невозможно разрушить, но новый метод горячей воды может с этим справиться.

Нынешние попытки контролировать перфторированные и полифторированные алкильные вещества, или ПФАС, включают недопущение попадания «вечных химикатов» в систему водоснабжения. После того, как в 2019 году автоцистерна разлила противопожарную пену в городке Бенсалем, штат Пенсильвания, для предотвращения попадания пены, содержащей ПФАС, в поверхностные воды использовались абсорбирующие боны. Bastiaan Slabbers/NurPhoto через Getty Images.

Перфторированные и полифторированные алкильные вещества, или ПФАС, считаются неразрушаемыми химическими веществами. Они практически не разлагаются и накапливаются в организме человека и окружающей среде. Предполагаемые последствия для здоровья включают астму, рак и изменения в репродуктивных органах. До сих пор было совершенно неясно, как избавиться от PFAS, и первые подходы к уничтожению резистентных молекул показывают многообещающие результаты.

Тепло является ключевым фактором в разрыве связей углерод-фтор, характерных для этого класса веществ. В научной статье, недавно опубликованной в Journal of Environmental Engineering, Агентство по охране окружающей среды США сообщает, что метод, основанный на нагревании и давлении, известный как сверхкритическое окисление воды, уничтожил 99 процентов ПФАС, присутствующих в пробе воды.

ПФАС обладают сочетанием свойств, которые делают их уникальными для многих инженерных приложений. Они отталкивают масло и воду и устойчивы к повреждениям от высоких температур и химических веществ. Из-за этого они появляются во многих потребительских товарах, а также в таких приложениях, как пена для пожаротушения. И их теперь можно найти почти везде в окружающей среде. Например, они загрязняют почву и грунтовые воды в нескольких землях Германии. В юго-западном городе Раштатт, Германия, ПФАВ сделали питьевую воду непригодной для питья в 2019 году. Исследования показывают измеримые концентрации веществ в крови и грудном молоке у населения Европы.

Первые попытки использования новых методов уничтожения этих «неразрушимых» веществ вселяют хоть какую-то надежду. В новом исследовании EPA эксперты добавили окисляющие вещества в воду, загрязненную ПФАС, и нагрели жидкость до критической температуры в 374 градуса Цельсия при давлении более 220 бар. В ходе этого процесса вода становится, что называется, сверхкритической: она не является ни газом, ни жидкостью. В этом состоянии даже водоотталкивающие вещества, такие как ПФАВ, растворяются намного легче, и в то же время состояние ускоряет химические реакции. Ранее были разработаны различные версии этого метода для разрушения различных типов химических веществ, но это первый раз, когда он был протестирован на ПФАС в рамках рецензируемого исследования.

Исследователи опробовали методы трех компаний. Каждый метод немного отличался используемыми химическими веществами и процессами. Но все процессы дали желаемый результат, сообщает команда, которую возглавлял исследователь EPA Макс Дж. Краузе. В каждом случае количество PFAS в воде снизилось более чем на 99 процентов.

«Учитывая, что системы сверхкритического окисления воды уже коммерчески доступны, это может быть технология, которая вскоре может быть развернута для значительно пострадавших участков или сточных вод, — говорит Краузе. — Сейчас мы оцениваем выбросы в атмосферу, чтобы понять все пути и убедиться, что мы разрушаем ПФАС».

В новом исследовании также выяснилось, что количество ранее идентифицированных ПФАС в воде составляло около четверти веществ этой категории, которые были уничтожены. Это показывает, что существующие аналитические методы идентифицируют только часть этих химических веществ. Разнообразие промышленно используемых ПФАС настолько велико, что многие из них едва ли известны.

Тем не менее, открытие демонстрирует, что технология, использованная в исследовании, действительно уменьшает невидимое загрязнение, вызванное огромным количеством известных и малоизвестных ПФАС. Но успех метода горячей воды не полностью снижает угрозу постоянных химикатов.

«Идея использования сверхкритической жидкости для разрушения PFAS кажется разумной, но меня интересует ее практическое применение, — говорит Джейми ДеВитт, доцент кафедры фармакологии и токсикологии в Медицинской школе Броуди Университета Восточной Каролины, который не участвовал в новом исследовании. — Возможно, это отличная идея на рабочем столе, но можно ли масштабировать ее до водораздела или даже до станции очистки питьевой воды?»

Во-первых, технология относительно сложна и, следовательно, дорогая из-за высоких температур и давлений. А во-вторых, в настоящее время очистить загрязненные почвы и подземные воды таким способом нереально. Вот почему некоторые эксперты утверждают, что использование PFAS должно быть ограничено абсолютно необходимыми приложениями.

«Некоторые утверждают, что стойкость ПФАС настолько велика, что [их следует поэтапно] снимать с производства, — говорит ДеВитт, — поскольку они не являются частью устойчивого мира».