Конопля, биоуголь и каменная пыль помогут очистить почвы от «вечных химикатов»
Исследователи разрабатывают новый способ очистки сельскохозяйственных земель, загрязненных PFAS — так называемыми «вечными химикатами». Вместо дорогостоящего удаления загрязненной почвы они предлагают использовать сочетание технической конопли, каменной пыли и биоугля, которое одновременно снижает подвижность токсичных соединений и постепенно восстанавливает качество почвы.
PFAS (пер- и полифторалкильные вещества) получили название «вечных химикатов» из-за исключительно прочных химических связей. Они практически не разлагаются в окружающей среде, могут накапливаться в почве, воде и живых организмах и связываются с повышенным риском различных заболеваний. Источниками загрязнения сельскохозяйственных земель становятся, например, осадки сточных вод, некоторые виды удобрений и промышленные выбросы.
Новая технология основана сразу на нескольких природных компонентах. Техническая конопля отличается мощной корневой системой и быстро наращивает биомассу, помогая стабилизировать загрязненную почву и предотвращая распространение загрязнителей. При этом растение не предназначено для использования в пищу, что снижает риск попадания PFAS в пищевую цепочку.
Важную роль играет и биоуголь — пористый материал, получаемый при нагревании растительной биомассы без доступа кислорода. Благодаря большой площади поверхности он способен удерживать различные загрязняющие вещества, уменьшая их подвижность и вероятность попадания в грунтовые воды.
Третий компонент — каменная пыль, богатая силикатными минералами. Она улучшает структуру почвы, постепенно высвобождает питательные элементы и способствует связыванию некоторых загрязнителей. В комплексе все три материала создают условия, при которых PFAS становятся менее доступными для растений и менее мобильными в окружающей среде.
Исследователи подчеркивают, что технология не разрушает PFAS — сегодня это остается крайне сложной задачей. Вместо этого она помогает локализовать загрязнение, снизить риск его распространения и одновременно восстановить плодородие земель. Такой подход может стать более доступной альтернативой дорогостоящей рекультивации, особенно для больших сельскохозяйственных территорий.
Posted in PFAS, В мире, События, Технологии by Экосфера with comments disabled.
Ученые научились разрушать ПФАС — химикаты, которые считались практически неуничтожимыми
ПФАС объединяют более 10 тысяч химических соединений, которые используются в промышленности благодаря устойчивости к воде, жирам и высоким температурам. Их применяют в покрытиях, упаковке, текстиле, электронике и других областях. Однако та же химическая стабильность, которая делает их полезными, превращает их в серьезную экологическую проблему: попадая в сточные воды, они могут распространяться на большие расстояния.
Один из новых методов основан на гидродинамической кавитации. Исследователи пропускают загрязненную воду через специальное сужение, где образуются микроскопические пузырьки пара. Когда они затем резко схлопываются под воздействием давления, внутри возникают экстремальные условия — локальная температура может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия.
Эти процессы сопровождаются образованием высокореактивных гидроксильных радикалов, которые атакуют устойчивые молекулы ПФАС и разрывают их химические связи. В экспериментах ученые использовали перфтороктансульфонат (ПФОС) — одно из наиболее изученных и стойких соединений группы ПФАС. После обработки около 37% растворенных молекул ПФОС удалось разрушить, при этом связанный органический фтор частично переходил в безопасную форму — фторид-ионы.
Второй подход использует холодную атмосферную плазму. В отличие от многих химических методов очистки, он работает при обычных условиях и не требует добавления катализаторов или дополнительных реагентов. Плазма создается над поверхностью воды, а пузырьки газа помогают доставлять молекулы ПФАС к зоне реакции.
Этот метод оказался еще эффективнее: исследователям удалось практически полностью разрушить как длинноцепочечные, так и короткоцепочечные соединения ПФАС. Около 35% атомов фтора из состава этих веществ удалось высвободить в виде фторидных солей.
Однако у технологии есть ограничения. Плазменная обработка требует больше энергии, а также может приводить к образованию промежуточных продуктов, безопасность которых еще предстоит изучить. Поэтому ученые продолжают анализировать состав веществ, возникающих в процессе разрушения ПФАС.
Следующим этапом станет объединение двух технологий — плазмы и кавитации. Исследователи предполагают, что совместное действие высокореактивных частиц плазмы и эффектов от схлопывания пузырьков позволит создать более быструю и энергоэффективную систему очистки больших объемов воды.
Если технологию удастся масштабировать, она может стать одним из инструментов борьбы с загрязнением водоемов ПФАС — веществами, которые десятилетиями считались почти неразрушимыми.
Posted in PFAS, В мире, События, Технологии by Экосфера with comments disabled.
PFAS. Что это такое и чем опасны вечные химикаты?
Что это?
PFAS — это группа примерно из 9 тысяч пер- и полифторалкильных химических веществ, которые с 1940-х годов активно используются в промышленности за их уникальные способности — отталкивать воду и жир, не изменяя свою структуру даже при нагреве и с течением времени. Пищевая упаковка и бумажные стаканчики, пена для огнетушителей и лакокрасочные материалы, водоотталкивающие ткани и антипригарное покрытие, ковры и ткани, косметика ведущих брендов, игрушки, удобрения — все это оказывается начинено веществами, устойчивость которых просто запредельна.
Круговорот вечных химикатов
Даже воздух квартир и школ содержит эти вещества, как показывает исследование Род-Айлендского университета в США. Замеры проводились в лабораториях, офисах, классах и подсобных помещениях университета. Самая высокая концентрация PFAS оказалась в магазинах ковров.
Но наиболее распространено загрязнение полифторалкильными веществами воды. В США этой проблемой занимается Агентство по охране окружающей среды США (EPA), и как можно увидеть на карте на сайте организации, масштаб заражения питьевых вод в стане огромен. А в июле 2022 года в журнале the Guardian была опубликована статья с печальным прогнозом: скорее всего, «вечных химикатов» в питьевой воде в разы больше, чем считалось ранее. Метод тестирования EPA рассчитан на выявление лишь 30 видов соединений, при этом тысячи других, не менее токсичных, остаются «за кадром».
Продукция, содержащая PFAS:
Компании, использующие PFAS в производстве, тоже не отстают и постоянно совершенствуют формулы таким образом, чтобы химические соединения, находящиеся под запретом, заменялись новыми полифторалкильными веществами. Экологи просто не успевают за индустрией, и вечные химикаты продолжают свое стремительное вторжение в жизнь людей.
Вторжение это происходит разными способами. Например, отработанный воздух с химических производств или дым от сжигаемых отходов попадает в ближайшие реки и почву. Ветер разносит их дальше, на огромные расстояния — сегодня PFAS обнаруживают во льдах в Арктики. Загрязняются сточные воды и почвы вблизи военных баз и мест, где использовалась противопожарная пена. Далее вечные химикаты путешествуют вместе с рыбой и морскими млекопитающими, заражая собой целые пищевые цепочки и добираясь до жителей удаленных, экологически чистых уголков планеты (например, Фарерских островов).
PFAS в нас
Неудивительно, что годами соприкасаясь с этими веществами, мы и сами становимся их носителями. Как показывают исследования американских ученых, практически все жители Соединенных Штатов так или иначе взаимодействуют с PFAS, и серьезные последствия этого отмечают 6,5 миллионов людей. Скорее всего, то же самое относится и к жителям других стран — просто в таких масштабах, как в США, эти исследования больше нигде не проводятся.
Достаточно сказать, что в июне этого года Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выделило 1 млрд. долларов в виде безвозмездного финансирования для борьбы с последствиями загрязнения GenX, PFBS, PFOA, PFOS (все эти вещества относятся к соединениям PFAS).
Именно в США «вечные химикаты» впервые вызвали массовые протесты и стали поводом для многомиллионных судебных исков к их производителям. Связана эта история с именем Роберта Билотта, адвоката, который первым заговорил о проблеме. К Билотту, который до этого в основном занимался защитой интересов крупных химических компаний, обратился фермер из города Паркерсбург в Западной Вирджинии, у которого массово гибли коровы. Фермер утверждал, что ответственность за это лежит на производителе знаменитой посуды с покрытием Teflon. Адвокат сумел доказать, что компания DuPont десятилетиями отравляла воду в реках штата Западная Вирджиния, зная о негативном воздействии вечных химикатов и скрывая эту информацию.
Невероятная сага о том, как бывший «адвокат дьявола» превратился в народного героя легла в основу сюжета фильма «Темные воды» Марка Руффало (интересно, что после выхода фильма в 2019-м году акции DuPont обрушились в цене).
После того, как DuPont признали виновниками экоцида, в США обнародовали список из 120 тыс. локаций, зараженных вечными химикатами. Такой резонанс привел к тому, что о проблеме заговорили и в Евросоюзе.
В 2013-м году в Италии, в Венето выявили массовое отравление PFAS через питьевую воду: заражены оказались сотни тысяч людей. Больше всего пострадали фермеры, живущие рядом с фабрикой химикатов Miteni: уровень перфтороктановой кислоты в крови у них один из самых высоких в мире.
Вечные химикаты токсичны и имеют свойства накапливаться в окружающей природе и в организмах животных и людей, вызывая заболевания щитовидной железы, печени, почек, язвенный колит, снижение иммунитета, бесплодие, различные виды рака и болезнь Альцгеймера.
А исследования Гарвардской школы общественного здравоохранения показывают, что возможно именно PFAS в ответе за самые тяжелые случаи заболевания COVID-19. Пациенты, которые попадали в реанимацию с диагнозом «коронавирус», имели более высокую концентрацию PFAS в крови по сравнению с теми, кто переносил заболевание легко.
Закон молчит
Долгие годы соединения PFAS не считались токсичными, да и сейчас нет какого-либо единого закона, ограничивающего или запрещающего их использование. В США с 2016-го года действуют рекомендации в отношении самых распространенных из этих соединений: перфтороктановой кислоты (PFOA) и перфтороктановой сульфоновой кислоты (PFOS).
Несколько стран — Россия не в их числе — тоже готовят запреты на использование продуктов с этими химическими соединениями. Но на практике это оказывается совсем не просто: в 2019 году страны-участники Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях договорились запретить производство перфтороктановой кислоты. Но еще до того, как закон вступил в действие, производители заменили это вещество «более безопасным» аналогом GenX. Однако новые исследования показывают, что GenX оказывается куда более токсичным, чем его предшественник ПФОК.
Экологи говорят о том, что единственным решением в отношении вечных химикатов является полный запрет всех соединений группы PFAS. Это решение поддерживают правительства 5 европейских стран: в прошлом году Германия, Нидерланды, Норвегия, Швеция и Дания объявили о своем намерении запретить эти вредные химические вещества.
Проблема в том, что даже если в Европе запретят эти вещества, их все равно скорее всего будут производить в странах Третьего мира. Именно такая ситуация сложилась в США после запрета перфтороктановой кислоты: это вещество в стране не производят, но ввозят в составе разнообразных товаров из-за границы.
Кроме того, выявление вечных химикатов — сложный и дорогостоящий процесс, учитывая количество этих соединений и постоянное появление новых, незарегистрированных веществ. Чаще всего ученые «улавливают» эти вещества уже после того, как они попадают в почву и атмосферу.
С огромными сложностями связан и процесс очистки окружающей среды от PFAS. Разработано несколько способов удаления PFAS из питьевой воды: сорбиционный (когда загрязняющие вещества оседают на фильтрующих элементах), метод окисления и очищение с помощью специальных полимеров. Беда в том, что в небогатых регионах еще нескоро появится возможность обеспечить такими фильтрами все население, чтобы очистить воду из рек, источников и колодцев.
И так как негативные последствия «вечных химикатов» по-прежнему мало исследованы (или не преданы огласке), в большей части планеты все еще закрывают глаза на эту проблему.
Пока до глобальных запретов и масштабных проектов по очистке воды еще далеко. Первый шаг в решении этой проблемы – обязать производителей отмечать на этикетках содержание «вечных химикатов» в составе своей продукции.
Как можно защитить себя от вечных химикатов?
1. Откажитесь от покупки посуды с непригораемым покрытием — не только ради того, чтобы оградить себя и близких от вредного воздействия веществ, который выделяются при нагревании такой посуды, но и чтобы не спонсировать недобросовестных производителей.
2. Откажитесь от фаст-фуда, одноразовой посуды и покупной еды в контейнерах: в пищевой упаковке чаще всего содержится PFAS.
3. Покупайте органическую косметику, откажитесь от влагоустойчивой туши, помады и теней. Следуйте принципу минимализма в выборе beauty-средств.
4. Не покупайте одежду из водоотталкивающих искусственных тканей, лучше остановиться на натуральных материалах.
5. Пока что единственный способ снизить уровень перфторированных химических веществ в крови — это… донорство. Получается прямо какая-то мистическая история: чтобы победить невидимое зло, проникающее в нас, нужно просто регулярно делать добрые дела.
https://ecosphere.press/2022/06/22/ne-tolko-borshhevik-10-invazivnyh-rastenij-ugrozhayushhih-ekosistemam-v-rossii/Posted in PFAS, Взгляд, Загрязнение, Промышленность, Технологии by Экосфера with comments disabled.