Репортаж от Wedoany，Исследование, проведённое в Университете Канзаса (University of Kansas), позволило усовершенствовать метод обнаружения PFAS (класса веществ, известных как «вечные химикаты») в питьевой воде, что даёт возможность быстрее и дешевле измерять следовые уровни загрязнения воды этими соединениями по сравнению с существующими технологиями. Результаты опубликованы в открытом научном журнале PLOS Water.
Химикаты PFAS на протяжении десятилетий использовались в производстве антипригарной посуды, огнестойких и водоотталкивающих тканей и других изделий. Эти вещества сохраняются в окружающей среде и организме человека, что может вызывать рак, проблемы с иммунной системой и нарушения развития.
Соавтор исследования, профессор фармацевтической химии Университета Канзаса Майкл Чжо Ван (Michael Zhuo Wang) пояснил, что PFAS — это синтетические химические вещества, содержащие множественные или полностью фторированные углеродные цепи. Они используются в промышленности для производства таких продуктов, как тефлон (Teflon), водоотталкивающие покрытия и огнетушащая пена, и имеют широкий спектр промышленного применения. Проблема в том, что они не разлагаются в окружающей среде. Эти химикаты мигрируют в почву и воду, в конечном итоге попадая в питьевую воду. Организм человека способен всасывать эти соединения в кровь и ткани, но не может их расщеплять, поэтому они накапливаются в теле. Некоторые исследования показывают, что период их полувыведения из крови составляет от пяти до восьми лет. Всё больше эпидемиологических данных указывает на возможную связь этих веществ с проблемами со здоровьем, включая нарушения развития и некоторые виды рака, такие как рак почки и рак яичек у мужчин, упомянутые в недавних исследованиях.
В связи с этими проблемами со здоровьем законодатели США стремятся ужесточить регулирование содержания PFAS в питьевой воде. Действующие нормы Агентства по охране окружающей среды США (EPA) устанавливают предельные уровни некоторых PFAS в питьевой воде на уровне примерно 4 частей на триллион (parts per trillion), причём в зависимости от соединения регулируемый уровень составляет от 4 до 10 частей на триллион. Целевой показатель максимального загрязнения указывает на то, что в идеале он должен быть нулевым.
Чтобы определить, находится ли содержание PFAS ниже уровня в 4 части на триллион, лабораториям требуются чрезвычайно чувствительные тесты, что выходит за рамки возможностей обычных лабораторий. Ван отметил, что главная проблема — это чувствительность, то есть достижение уровня ниже одной части на триллион. Обнаружение PFAS на таком низком уровне сродни поиску нескольких песчинок в олимпийском бассейне. Наиболее чувствительным прибором является ЖХ-МС (жидкостная хроматография-масс-спектрометрия), но без предварительного концентрирования пробы он позволяет достичь лишь уровня частей на миллиард (parts per billion), что примерно в тысячу раз выше уровня частей на триллион. Текущий метод EPA требует предварительного концентрирования образцов воды, что является трудоёмким процессом.
Ван и члены его команды — аспирант Дипак Тималсина (Deepak Timalsina), первый автор исследования, и соавтор, недавно защитившая диссертацию аспирантка Бхаргави Шриджа Рамисетти (Bhargavi Srija Ramisetty) — попытались разработать более практичный, экономичный и быстрый метод обнаружения PFAS. Они объединили быстроточную твердофазную экстракцию (ТФЭ) для концентрирования PFAS из образцов воды и UPLC-MS/MS (сверхвысокоэффективную жидкостную хроматографию с тандемной масс-спектрометрией) для высокочувствительного химического анализа. Главное усовершенствование метода заключается в сокращении времени концентрирования образца с нескольких часов до нескольких минут. Для образца объёмом 500 мл загрузка ранее занимала около 100 минут, а теперь — всего около 6–8 минут, что примерно в 20 раз быстрее. Для дальнейшего снижения предела обнаружения требуется больший объём — до 4 литров вместо 500 мл, то есть увеличение в восемь раз. При использовании исходного метода тот же процесс занял бы примерно в восемь раз больше времени, и только загрузка образца на колонку ТФЭ потребовала бы более половины дня. С помощью быстроточного метода это можно сделать примерно за 60 минут.
Помимо сокращения времени подготовки образца, процесс быстроточной твердофазной экстракции также значительно снижает стоимость анализа PFAS. Ван отметил, что в настоящее время стоимость анализа одного образца на рынке составляет не менее 400–500 долларов, что делает его слишком дорогим для повсеместного внедрения норм EPA на всех водоочистных станциях. Цель — снизить затраты, чтобы плата за воду не выросла значительно из-за требований мониторинга.
Одним из препятствий для более широкого и строгого отбора проб на PFAS является сложность транспортировки больших объёмов питьевой воды с очистных сооружений в испытательные лаборатории. Команда Вана сотрудничает с компанией InnovaPrep, расположенной в Инновационном парке Университета Канзаса (KU Innovation Park), в рамках гранта Национальных институтов здравоохранения США (NIH) на трансфер технологий для малого бизнеса. Цель исследования — разработать устройство для концентрирования, например, систему на основе пипетки, которая могла бы извлекать PFAS из воды. Вместо транспортировки больших объёмов воды в лабораторию можно было бы отправить устройство размером с карандаш, что значительно снизит стоимость и сложность перевозки.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
