Как моделирование может помочь удалить ПФАС из почвы
Химики из Университета штата Мичиган открывают новую информацию для помощи в ремедиации «вечных химикатов», впервые показав, как они взаимодействуют с почвой на молекулярном уровне.
Исследователи, Нарасимхан Логанатаном и Анджела К. Уилсон из Колледжа естественных наук, опубликовали свои выводы в журнале Environmental Science & Technology.
«Вечные химикаты» — формально известные как ПФАС или пер- и полифторалкильные вещества — получили это название, потому что не разлагаются естественным путем. Когда ПФАС загрязняют почву и воду, они могут попадать в пищевую систему через растения, скот и питьевую воду. Отчет Центров по контролю и профилактике заболеваний США за 2015 год показал, что ПФАС есть в крови 97% американцев. Более поздние исследования оценивают эту цифру ближе к 99%.
ПФАС стали повсеместными благодаря сочетанию устойчивости и полезности. Более 9000 химических веществ классифицируются как ПФАС, они используются в широком спектре продуктов, включая упаковку для пищевых продуктов, антипригарную посуду, противопожарную пену и многое другое. В то время как время и природа могут разрушить определенные компоненты этих продуктов и отходов их производства, ПФАС сохраняются, накапливаясь в окружающей среде.
Удаление ПФАС из почвы и воды важно для снижения воздействия этих химикатов и связанных с ними рисков, включая заболевания щитовидной железы и повышенный риск некоторых видов рака.
Ученые решили помочь изменить ситуацию, проведя первые молекулярные симуляции взаимодействий между ПФАС и компонентом почвы — каолинитом. Для исследования они сосредоточились на некоторых наиболее распространенных и проблемных веществах ПФАС. Каолинит был выбран как распространенный почвенный минерал, особенно в Мичигане.
ПФАС вызывают озабоченность повсеместно, но в Мичигане они представляют особую проблему. В штате известно более 200 загрязненных ПФАС участков. Результаты моделирования дали некоторые основания для оптимизма в отношении ремедиации. Например, некоторые изученные ПФАС с более длинными углеродными цепями собирались в скопления на поверхности каолинита. Это желательное поведение для последующего удаления. Однако ПФАС с более короткими цепями с меньшей вероятностью агрегировали, оставаясь более мобильными в почве.
«Ключевой вывод в том, что не все ПФАС ведут себя одинаково. И не все почвы одинаково взаимодействуют с ПФАС», — отметила Уилсон. «Состав почвы вокруг любого загрязненного участка будет критически важен для того, как далеко ПФАС проникнут в подповерхностный слой, где они могут достичь грунтовых вод», — добавил Логанатан.
Исследователи показали, что их вычислительный подход хорошо подходит для решения разнообразных проблем, присущих загрязнению ПФАС. «Такие молекулярные данные будут невероятно важны для любой стратегии ремедиации», — подчеркнул Логанатан.