Новая модель для прогнозирования адсорбции ПФАС микропластиком

Реки, озера и океаны по всему миру содержат триллионы частиц пластикового загрязнения размером менее пяти миллиметров, известных как микропластик, которые легко попадают в организмы людей и животных. Некоторые из них могут адсорбировать и переносить другие вредные токсиканты, загрязняющие водоемы, включая определенные типы недавно обнаруженных токсичных «вечных химикатов» — пер- и полифторалкильных веществ (ПФАС).

Существуют тысячи типов ПФАС в пресных и соленых водоемах, и проверка способности микропластика адсорбировать каждый из них требует дорогостоящих и трудоемких лабораторных испытаний. Поэтому исследовательская группа под руководством Университета Мэна разработала новую модель для прогнозирования того, будет ли конкретный тип микропластика адсорбировать определенный тип ПФАС и в какой концентрации.

Модели применимы для пресной и соленой воды и учитывают тип, размер, форму и ионный заряд микропластика; функциональные группы и длину цепи ПФАС; а также соленость, уровень pH и содержание природного органического вещества, формирующего химический состав воды. Помимо минимизации необходимости обширных лабораторных тестов, эти модели могут помочь в разработке новых технологий для удаления ПФАС.

В своем исследовании команда обучила модели определять, будет ли полистироловый микропластик адсорбировать 12 различных химических веществ из подгруппы ПФАС, известной как перфторалкилкарбоновые кислоты (ПФКА). Это подтвердило эффективность моделей и позволило получить новые данные о механизмах адсорбции. Среди ключевых выводов: полистирол адсорбирует больше длинноцепочечных ПФАС, чем короткоцепочечных; в соленой воде адсорбция выше, чем в пресной; а главными факторами, влияющими на адсорбцию, являются поляризуемость и гидрофобность молекулы ПФАС.

Исследователи создали свой метод прогнозирования, модифицировав существующий тип модели, известный как модель, основанная на линейных соотношениях сольватационной энергии (LSER). Традиционно LSER-модели используются для изучения адсорбции природных органических соединений, но ПФАС имеют отрицательный заряд. Работа команды является одним из первых примеров применения LSER-моделирования к адсорбции ПФАС.

«На водоочистных сооружениях мы используем полимеры в качестве адсорбентов, и они обладают потенциалом для удаления ПФАС из воды. Наша модель может поддержать разработку новых адсорбционных технологий», — говорит ведущий автор исследования Дилэра Хатиноглу. Результаты работы и детали модели были опубликованы в журнале Science of The Total Environment.