Современное общество очень переживает за окружающую среду. Состояние экологии ввиду техногенного влияния сильно пошатнулось, а потому многие начали искать способы улучшить ситуацию. Конечно, эти поиски были бы куда более эффективны, если бы они проводились до того как экологическая картина мира станет столь мрачной, но уж лучше поздно, чем никогда. Попытки снизить техногенный вред на окружающую среду разнятся как в методах реализации, так и в масштабах. Многие производители начали активно лепить маркировки на свои товары, уверяющие в их экологичности. Однако далеко не всегда это соответствует действительности. И дело даже не в маркетинговых ухищрениях или банальном обмане, а в том, что некоторые материалы, кажущиеся экологичными, оказываются намного опаснее своих неэкологичных предшественников. Пример этому был найден учеными, которые провели сравнительный химический анализ соломинок для питья, сделанных из бумаги, пластика и других материалов. Что показал анализ, чем бумажные соломинки так опасны, и какой материал все же лучше? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.
Основа исследования
Пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС или PFAS от per- / polyfluoroalkyl substance) представляют собой большое семейство, состоящее из более чем 12 000 устойчивых к воздействию человека перфторированных химикатов. Их уникальные водоотталкивающие и огнестойкие свойства, а также термическая и химическая стабильность обеспечивают производство и использование этих органических соединений в больших промышленных масштабах для различных целей. Однако большинство PFAS практически не разлагаются, обладают способностью накапливаться и потенциально токсичны для людей, животных и окружающей среды.
Поступление через пищу и питьевую воду является основным путем общего воздействия PFAS на человека. Кроме того, многие упаковочные материалы для пищевых продуктов (FCM от food contact materials, т. е. материалы, контактирующие с пищевыми продуктами) и многоразовые пластиковые пакеты, используемые в пищевой промышленности, могут содержать PFAS. Еще в 2005 году ученые показали, что во время хранения пищевых продуктов в FCM происходит миграция PFAS в пищу, тем самым увеличивая воздействие на человека. Степень миграции PFAS из FCM зависит от количества, типа и длины цепи используемого PFAS, типа пищи, продолжительности контакта и температуры. Длительный контакт с пищей (особенно жирной) при высоких температурах обычно увеличивает миграцию. Более того, короткоцепочечные PFAS легче мигрируют из FCM в пищу, поскольку их меньший вес и более высокая летучесть увеличивают их мобильность.
Недавнее исследование («The last straw: Characterization of per- and polyfluoroalkyl substances in commercially available plant-based drinking straws») выявило, что PFAS также можно обнаружить в соломинках, изготовленных из растительных материалов. Употребление жидкостей через такие соломинки может привести к попаданию в организм человека неопределенного количества PFAS.
Ранее исследование PFAS в соломинках растительного происхождения не проводилось детально, а потому авторы рассматриваемого нами сегодня труда решили заполнить этот пробел, изучив соломинки, изготовленные из разных материалов (бамбук, стекло, нержавеющая сталь, пластик, бумага и т. д.). Ученые выбрали 29 соломинок различных брендов и подвергли их тщательному анализу на выявление и количественное определение 29 отдельных соединений PFAS. На основании полученных данных ученые сравнили концентрации ∑PFAS в зависимости типа материала соломинки и континента, где она была произведена.
Таблица №1: перечень проверенных соломинок, сгруппированных по типам материала: бумага (PAP), стекло (G), бамбук (B), нержавеющая сталь (S) и пластик (PLA).
Помимо таргетного аналитического подхода ученые провели скрининговый анализ подозрительных веществ на подмножестве соломинок, чтобы исследовать потенциальное присутствие других нецелевых PFAS или PFAS нового поколения.
Результаты исследования
Как отмечают ученые, их гипотеза заключалась в том, что бумажные соломинки с большей вероятностью будут загрязнены PFAS, чем другие типы соломинок, поскольку производители стремятся сделать бумагу водоотталкивающей. Следуя этой гипотезе ожидалось, что PFAS практически не будет присутствовать в соломинках из нержавеющей стали или стекла. В случае пластиковых соломинок присутствие PFAS было трудно предсказать из-за разнообразия используемых пластиков и добавок. Для обеих соломинок растительного происхождения (бумажной и бамбуковой) ученые предположили, что PFAS загрязнение могло произойти уже во время роста растений на загрязненных почвах. Также ожидались различия в концентрации PFAS в зависимости от страны и/или континента происхождения из-за различных норм/правил использования PFAS в FCM.
Из 29 проанализированных целевых PFAS 16 компонентов наблюдались выше LOQ (выше предела количественного определения), а именно PFHxA, PFOA, PFNA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA, PFBS, PFPeS, PFHpS, PFOS, PFDS, 4:2 FTS, 6:2 FTS, 8:2 FTS и NaDONA. PFNA был обнаружен только в одном из трех повторов PAP6. Поскольку средние концентрации в трех экземплярах были < LOQ, PFNA был исключен из результатов и дальнейшего анализа. Компоненты с концентрациями ниже LOQ (PFBA, PFPeA, PFHpA, PFDA, PFHxS, PFEESA, FBSA, 11Cl-PF3OUdS, 9Cl-PF3ONS, HFPO-DA, PF5OHxA, PF4OPeA и 3,6-OPFHpA) были исключены из статистического анализа и конечных результатов исследования.
Перечень обнаруженных химических компонентов и их полные названия:
- PFHxA — перфторгексановая кислота;
- PFOA — перфторированная октановая кислота;
- PFNA — перфторнонановая кислота;
- PFUnDA — геникосафторундекановая кислота;
- PFDoDA — перфтордодекановая кислота;
- PFTrDA — перфтортридекановая кислота;
- PFTeDA — перфтортетрадекановая кислота;
- PFBS — перфторбутансульфоновая кислота;
- PFPeS — перфторпентансульфоновая кислота;
- PFHpS — перфторгептансульфоновая кислота;
- PFOS — перфтороктансульфоновая кислота;
- PFDS — перфтордекансульфоновая кислота;
- 4:2 FTS — 1H,1H,2H,2H-перфторгексансульфоновая кислота;
- 6:2 FTS — 1H,1H,2H,2H-перфтор-1-октансульфонат натрия;
- 8:2 FTS — 1H,1H,2H,2H-перфтордекансульфонат;
- NaDONA — додекафтор-3H-4,8-диоксанонаноат натрия.
Изображение №1
PFAS были обнаружены почти во всех бумажных соломинках, при этом их концентрация в зависимости от марки сильно различалась: от < LOQ до 7.15 нг/г (график выше). PFOA был наиболее часто обнаруживаемым компонентом. В остальных типах соломинок PFAS чаще всего были ниже LOQ.
В бамбуковых соломинках PFAS были обнаружены в диапазоне от < LOQ до 3.47 нг/г у четырех из пяти марок. В стеклянных соломинках две марки показали концентрации выше LOQ в диапазоне от < LOQ до 6.65 нг/г, в то время как концентрации для других марок оказались ниже LOQ. В соломинках из нержавеющей стали ни одна марка не показала концентраций PFAS, превышающих LOQ.
Наконец, три из четырех марок пластиковых соломинок содержали поддающиеся количественному определению концентрации PFAS в диапазоне от < LOQ до 0.924 нг/г.
Изображение №2
Сосредоточив внимание на профилях PFAS каждой соломинки (график выше), можно увидеть, что 8:2 FTS обнаруживался исключительно в бумажных соломинках. 8:2 FTS является предшественником 8:2 FTOH, который в конечном итоге разлагается до PFOA и других карбоновых кислот.
Помимо 8:2 FTS, также PFHxA, PFBS, PFPeS, PFOS, PFDS и NaDONA были обнаружены только в бумажных соломинках, хотя и с низкой частотой обнаружения (т.е. часто только в бумажных соломинках одной марки). Кроме того, PFHpS и 4:2 FTS были обнаружены только в бамбуковых соломинках, но опять же, только в одной марке.
В целом, PFCA составляли более 40% профиля PFAS в каждом из материалов, при этом PFOA доминировала в бумажных и пластиковых соломинках, а PFTeDA – в стеклянных и бамбуковых соломинках. Стоит отметить, что какой-либо закономерности, связанной с континентом происхождения, обнаружено не было.
Изображение №3
Было обнаружено, что средняя концентрация ∑PFAS составляет < 2 нг/г (или 0.402 нг на соломинку) для соломинок из всех протестированных материалов (график выше), при этом концентрации ∑PFAS существенно не различаются между различными материалами.
Несмотря на различия между брендами и отсутствие существенных различий в концентрациях ∑PFAS среди типов соломинок, примечательно, что почти все соломинки растительного происхождения содержали PFAS. Этот факт вполне ожидаемый, так как PFAS используются для придания FCM грязеотталкивающих и водоотталкивающих свойств.
Нержавеющая сталь часто изготавливается с применением оксида хрома (III) или других оксидов металлов и поэтому не имеет суммарного заряда на поверхности соломинок. Следовательно, ожидается, что адсорбция загрязняющих веществ в нержавеющей стали будет ограничена или даже отсутствовать. Некоторые стеклянные соломинки изготовлены из боросиликатного стекла, поэтому присутствие PFAS в этих соломинках может быть связано с адсорбцией минералов кремнезема.
Изображение №4
Хотя средние концентрации ∑PFAS для азиатских соломинок казались выше, чем для европейских соломинок и для соломинок неизвестного происхождения, эта разница не была значимой (график выше).
Коммерчески доступные соломинки растительного происхождения на бельгийском рынке содержали более высокие концентрации PFAS (медиана ∑PFAS 1.01 нг/соломинка), чем те, что на рынке США (медиана ∑PFAS 0.554 нг/соломинка). Это может быть объяснено различиями в происхождении и фоновом загрязнении из-за непреднамеренного добавления PFAS.
В общей сложности было аннотировано 454 объекта с оценкой совпадения выше 50, и они были вручную исследованы на предмет формы пиков, изотопных моделей MS (от mass spectrometry, т. е. масс-спектрометрия) и паттернов MS/MS фрагментации.
Идентифицированными соединениями в образцах соломинок были трифторуксусная кислота (TFA) и трифторметансульфоновая кислота (TFMS), которые классифицируются как PFAS с ультракороткой цепью.
Поскольку промышленное использование TFA ограничено, вполне вероятно, что TFA, присутствующая в соломинках, образуется в результате распада галогенированных углеводородов.
Источником TFA также является процесс выщелачивание на свалках. Потенциальные источники других PFAS с ультракороткой цепью, включая TFMS, до сих пор неясны, но они связаны с объектами, где использовались пены для пожаротушения. Кроме того, ультракороткоцепочечные PFAS также были обнаружены в сточных, поверхностных и грунтовых водах, которые были связаны со свалками, военными полигонами и объектами по переработке отходов. В любом случае, оба химических соединения хорошо растворимы в воде, т. е. высока вероятность их миграции из соломинок в напиток.
Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.
Эпилог
В рассмотренном нами сегодня труде ученые на практике подтвердили наличие PFAS (пер- и полифторалкильных веществ) в соломинках для питья. Данные химические соединения были найдены в соломинках из разных материалов, но больше всего их концентрация обнаруживалась именно в соломинках из растительных материалов.
Эти «экологичные» соломинки растительного происхождения не обязательно являются более устойчивой альтернативой пластиковым соломинкам, поскольку их можно рассматривать как дополнительный источник воздействия PFAS на человека и окружающую среду (например, после разложения на свалках или в результате неполного сжигания).
Судя по данным исследования, наиболее экологичной альтернативой кажутся соломинки из нержавеющей стали, которые можно использовать повторно, они не содержат PFAS и могут быть полностью переработаны.
Основной вывод данного труда заключается в том, что любой новый «экологичный» продукт необходимо тщательно проверять для оценки его реального влияния на здоровье человека и на окружающую среду. То, что кажется менее вредным для экологии, может вполне оказаться куда более опасным, ввиду дополнительных химических веществ, используемых в совокупности с основным материалом. Бумажные соломинки кажутся более экологичными, поскольку складывается впечатление, что они изготовлены исключительно из бумаги. Некоторые производители не постесняются так и написать на упаковке. Однако стоит понимать, что бумага не очень дружит с жидкостями, а потому для повышения гидрофобности, износостойкости и других механических характеристики бумажных соломинок производители должны использовать те или иные химические соединения. В результате то, что должно быть полезным, оказывается таковым лишь на первый взгляд.
Использование соломинок из нержавеющей стали может быть решением проблемы, как это говорят авторы исследования. Однако, хоть соломинки и будут более экологичными ввиду их долговечности, возможности полной переработки и т. д., сам процесс их производства все равно оказывает негативное влияние на экологию. Другими словами, замкнутый круг.
Конечно это не значит, что мы должны отказаться от заботы об экологии. Мы и дальше должны сознательно относиться к окружающей среде, ведь она является нашим домом. Однако любые действия, направленные на спасение экологии, должны быть подвергнуты скептическому, логическому анализу, дабы отличить реальные попытки улучшить ситуацию от попыток быстро заработать на волне «тренда».
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
