Американские инженеры раскрыли химический механизм, благодаря которому ультрафиолетовое излучение может разрушать PFAS — пер- и полифторалкильные вещества, известные как «вечные химикаты». Исследователи показали, какие реакции происходят с молекулами загрязнителей и во что превращается содержащийся в них фтор. Результаты помогут точнее настраивать технологии очистки загрязненной воды.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде изучили, что происходит с PFAS при обработке воды ультрафиолетом. В используемой системе УФ-излучение взаимодействует с сульфитом и запускает образование высокореактивных электронов. Они атакуют молекулы PFAS и инициируют разрыв связей углерод—фтор.
В результате атомы фтора постепенно отделяются от органической молекулы и переходят в воду в виде ионов фторида. Одновременно гидроксильные радикалы и гидроксид-ионы участвуют в разрушении углеродного каркаса PFAS. Более короткие фторированные фрагменты затем проходят следующие стадии разрушения, пока из них не удаляется дополнительный фтор.
Ученые также обнаружили, что одним из основных продуктов, содержащих углерод, на определенной стадии процесса становится формиат — простое соединение, состоящее из углерода, водорода и кислорода. Это уточняет предыдущие представления о механизме реакции: в более ранних работах предполагалось образование других углеродсодержащих продуктов.
Важен и сам метод исследования. Команда не ограничилась измерением того, сколько исходных PFAS исчезло из воды. Ученые анализировали продукты, образующиеся на разных стадиях распада молекул, и на основании этих данных восстановили последовательность химических реакций. Это позволило установить роль сразу нескольких активных частиц — гидратированных электронов, гидроксильных радикалов и гидроксид-ионов.
Авторы считают, что полученные данные помогут определить, какие условия обработки и сочетания технологий позволяют доводить разрушение PFAS до более глубокого уровня, а не просто переводить загрязнитель в другую форму. В перспективе понимание механизма может пригодиться и при разработке новых фторсодержащих материалов, которые после использования будет проще разрушать.
При этом речь пока идет именно о совершенствовании технологии очистки, а не о готовом универсальном способе обезвреживания любых PFAS. Разные соединения этой группы реагируют на УФ-обработку по-разному, а эффективность процесса зависит от химического состава воды и условий реакции. Исследование опубликовано в журнале Nature Water.
