3 مكونات فقط يمكنها أن تدمر بسرعة المواد الكيميائية المستخدمة على نطاق واسع PFAS
 |
| يتم فصل مواد Polyfluoroalkyl ، أو PFAS ، عن إمدادات المياه في مرافق مثل هذه الموجودة في Fullerton ، كاليفورنيا. بمجرد عزلها ، لا تزال المواد الكيميائية طويلة الأمد بحاجة إلى التدمير لمنع هروبها مرة أخرى إلى إمدادات المياه. |
عملية جديدة لتحطيم هذه الجزيئات الدائمة تفعل ذلك في غضون ساعات فقط
يمكن العثور على التخلص من "المواد الكيميائية إلى الأبد" السامة في المنتجات في مخزن الخاص بك.
يمكن للمواد المشبعة بالفلوروالكيل والبولي فلورو ألكيل ، المعروفة أيضًا باسم PFAS ، أن تستمر في البيئة لعدة قرون. بينما تمت دراسة الآثار الصحية لجزء بسيط فقط من آلاف الأنواع المختلفة من PFAS ، فقد ربطت الأبحاث التعرض لمستويات عالية من بعض هذه المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان على نطاق واسع بقضايا صحية مثل السرطان ومشاكل الإنجاب.
الآن ، أظهرت دراسة أن الجمع بين الضوء فوق البنفسجي واثنين من المواد الكيميائية الشائعة يمكن أن يكسر جميع PFAS تقريبًا في محلول مركز في غضون ساعات فقط. تتضمن العملية تفجير الأشعة فوق البنفسجية في محلول يحتوي على PFAS واليوديد ، والذي غالبًا ما يضاف إلى ملح الطعام ، والكبريتيت ، وهو مادة حافظة شائعة للأغذية ، حسبما أفاد الباحثون في 15 مارس / آذار العلوم والتكنولوجيا البيئية .
يقول غاريت مكاي ، الكيميائي البيئي في جامعة تكساس إيه آند إم في كوليدج ستيشن ، والذي لم يشارك في الدراسة: "لقد أظهروا أنه عندما يتم الجمع بين [اليوديد والكبريتيت] ، يصبح النظام أكثر كفاءة". "إنها خطوة كبيرة إلى الأمام."
يحتوي جزيء PFAS على سلسلة من ذرات الكربون المرتبطة بذرات الفلور. رابطة الكربون والفلور هي واحدة من أقوى الروابط الكيميائية المعروفة. تجعل هذه الرابطة اللاصقة PFAS مفيدة للعديد من التطبيقات ، مثل الطلاء المقاوم للماء والزيوت ورغاوي مكافحة الحرائق ومستحضرات التجميل ( SN: 6/4/19 ؛ SN: 6/15/21 ). نظرًا لاستخدامها على نطاق واسع وطول عمرها ، تم اكتشاف PFAS في التربة والغذاء وحتى مياه الشرب. تحدد وكالة حماية البيئة الأمريكية مستويات استشارية صحية لـ PFOA و PFOS - وهما نوعان شائعان من PFAS - عند 70 جزءًا لكل تريليون.
يمكن لمرافق المعالجة ترشيح PFAS خارج الماء باستخدام تقنيات مثل مرشحات الكربون المنشط أو راتنجات التبادل الأيوني. لكن عمليات الإزالة هذه تركز PFAS في النفايات التي تتطلب الكثير من الطاقة والموارد لتدميرها ، كما يقول المؤلف المشارك في الدراسة Jinyong Liu ، الكيميائي البيئي في جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد. "إذا لم ندمر هذه النفايات ، فستكون هناك مخاوف تلوث ثانوية."
تتضمن إحدى أكثر الطرق المدروسة جيدًا لتحلل PFAS خلطها في محلول مع الكبريتيت ثم تفجير الخليط بالأشعة فوق البنفسجية. يمزق الإشعاع الإلكترونات من الكبريتيت ، والتي تتحرك بعد ذلك ، وتقطع روابط الكربون والفلور العنيدة وبالتالي تكسر الجزيئات.
لكن بعض PFAS ، مثل النوع المعروف باسم PFBS ، أثبت أنه من الصعب أن يتحلل بهذه الطريقة. قام ليو وزملاؤه بإشعاع محلول يحتوي على PFBS والكبريتيت لمدة يوم كامل ، فقط ليكتشفوا أن أقل من نصف الملوثات في المحلول قد تحلل. يتطلب تحقيق مستويات أعلى من التدهور مزيدًا من الوقت وصب كبريتات إضافية على فترات متباعدة.
عرف الباحثون أن اليود الذي يتعرض للأشعة فوق البنفسجية ينتج إلكترونات قاطعة للروابط أكثر من الكبريتيت. وقد أثبتت الأبحاث السابقة أن الإشعاع فوق البنفسجي المقترن باليود وحده يمكن استخدامه لتحلل كيماويات PFAS .
لذلك أطلق ليو وزملاؤه الأشعة فوق البنفسجية في محلول يحتوي على PFBS واليوديد والكبريتيت. ولدهشة الباحثين ، بعد 24 ساعة من التشعيع ، بقي أقل من 1 في المائة من PFBS العنيدة.
علاوة على ذلك ، أظهر الباحثون أن العملية دمرت أنواعًا أخرى من PFAS بكفاءة مماثلة وكانت فعالة أيضًا عندما كانت تركيزات PFAS 10 أضعاف تلك التي يمكن أن يتحلل بها ضوء الأشعة فوق البنفسجية والكبريتيت وحدهما. وعن طريق إضافة اليوديد ، وجد الباحثون أنه يمكنهم تسريع التفاعل ، كما يقول ليو ، مما يجعل العملية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
يوضح ليو أنه في المحلول ، عمل اليوديد والكبريتيت معًا للحفاظ على تدمير جزيئات PFAS. عندما تطلق الأشعة فوق البنفسجية إلكترونًا من اليوديد ، يتم تحويل هذا اليوديد إلى جزيء تفاعلي قد يستعيد بعد ذلك الإلكترونات المحررة. ولكن هنا يمكن للكبريتيت أن يتدخل ويترابط مع هذه الجزيئات التفاعلية ومع الأكسجين الكاسح للإلكترون في المحلول. أفاد الباحثون أن "فخ" الكبريت يساعد في الحفاظ على حرية الإلكترونات المنبعثة لتقطيع جزيئات PFAS لمدة أطول بثماني مرات مما لو لم يكن الكبريتيت موجودًا.
يقول ماكاي إنه من المثير للدهشة أنه لم يثبت أحد فعالية استخدام الكبريتيت مع اليوديد في تحلل PFAS من قبل.
يتعاون ليو وزملاؤه الآن مع شركة هندسية ، مستخدمين عمليتهم الجديدة لمعالجة PFAS في تيار نفايات مركزة. سيختتم الاختبار التجريبي في غضون عامين تقريبًا.