Що потрібно знати про ПФАР і їхній аналіз. Частина 1

Пер- і поліфторалкільні речовини (ПФАР) – це майже 5 тисяч з’єднань антропогенного походження, які щодня забруднюють довкілля і організм людини. У цій частині статті ми розповімо про те, чим небезпечні ПФАР, як саме вони впливають на екологію і які аналітичні методи найбільш ефективні для визначення цих речовин.

Якщо бути точними, станом на сьогодні відомо 4730 сполук, які об’єднані в групу пер- і поліфторалкільних речовин (ПФАР). Ці сполуки мають не природне походження, а це значить, що глобальне забруднення навколишнього середовища ними є виключно антропогенним, тобто, результатом діяльності людини. Це «вічні» хімічні речовини, які вкрай стійкі як в навколишньому середовищі, так і в організмі людини.

Загальна структура пер- і поліфторалкільних речовин (ПФАР)

ПФАР – це органічні сполуки з ланцюгами вуглецю, в яких водень заміщений фтором. Зв’язок вуглець-фтор дуже міцний, тому він практично не розпадається. Особлива молекулярна структура (гідро- і ліпофобний ланцюг і гідрофільна голівка) забезпечує їм специфічні характеристики.

Існують полімери та неполімери. Типовими полімерами є фторполімери, флуоровані полімери з бічним ланцюгом і перфторполіефіри. Типовими неполімерами є перфторалкілові кислоти (ПФАК), перфторалканові сульфонілфториди (ПФСФ), перфторалкіл йодиди (ПФЙ) і похідні на основі пер – і поліфтор алкілового ефіру (ПФАЕ). З них найбільш вивченими є перфтороктанова кислота (ПФО) і перфтороктансульфонова кислота (ПФОС). Їх хімічна промисловість виробляє у найбільшій кількості в порівнянні з іншими речовинами групи ПФАР.

Зазвичай цей клас речовин використовується при виробництві:

• текстилю та текстильних покриттів, наприклад, чохлів для сидінь, килимів, верхнього одягу;
• пінних вогнегасників;
• упаковки для харчових продуктів, наприклад, коробок для піци, паперових стаканчиків;
• паперової упаковки;
• волокон;
• кухонного посуду;
• деяких будівельних матеріалів, наприклад, водостійких лаків;
• низки інших споживчих товарів, зокрема, меблів, полірувальних і мийних засобів і кремів.

Як ПФАР проникають в довкілля і організм людини?

Пер – і поліфторалкільні речовини (ПФАР) виробляються вже понад 80 років, але їхній вплив на здоров’я довгий час не вивчали. У вересні 2020 року Європейське управління з безпеки харчових продуктів (EFSA) опублікувало чергову оцінку ризиків для здоров’я, пов’язану з наявністю ПФАС в продуктах харчування. Це перший експертний висновок EFSA, в якому, крім ПФО і ПФОС, в остаточну версію звіту були включені також і ПФАР.

ПФАР потрапляють в навколишнє середовище різними шляхами. Наприклад, відпрацьоване повітря з промислових джерел може містити ПФАР і, таким чином, розсіюватися в довколишніх грунтах і на водних об’єктах. Дощ і сніг можуть зрештою перенести їх з повітря в грунт і поверхневі води. Подальше накопичення частинок може привести до їхнього переміщення на великі відстані повітрям. Таким чином, ПФАР іноді знаходять далеко від промислових виробничих майданчиків і районів проживання людей від Берингового моря до Арктики. Через випаровування продуктів (випаровування з килимів або домашнього текстилю, обробленого брудовідштовхувальними агентами) або з гідроізоляційних спреїв, – повітря в приміщенні також може виявитися забрудненим.

Грунти також можуть піддатися забрудненню, наприклад, піною для пожежогасіння. Надалі ПФАР споживаються тваринами у вигляді рослинної їжі, яка виростає на забруднених грунтах, і потрапляють в харчовий ланцюжок людини. Отже, люди споживають ПФАР з їжею, водою або повітрям.

Ці «вічні хімікати» також потрапляють в очисні споруди стічних вод з побутових джерел. Потім через очищені стічні води вони потрапляють в поверхневі водойми або залишаються в осаді стічних вод. Осад стічних вод своєю чергою може використовуватися як добриво в сільському господарстві, а потім з часом ці хімічні речовини в кінцевому підсумку вилуговуються в грунтові води. Опинившись там, деякі нестабільні з’єднання перетворюються в стійкі ПФАР.

Спеціальна фаза Chromabond® PFAS – новий метод визначення ПФАС

Протягом багатьох років було розроблено безліч різних ПФАР. Тепер вони часто виявляються в навколишньому середовищі (вода, їжа, грунт, тварини і люди), і дедалі частіше можна помітити наслідки їхнього негативного впливу на здоров’я людей. Ключова проблема полягає в тому, що чинні і найбільш часто використовувані аналітичні методи визначення ПФАР обмежені.

Для вирішення цього завдання була розроблена спеціальна фаза збагачення широкого спектра ПФАР, яка забезпечує відмінну відтворюваність і високі показники виявлення. Це стало можливим завдяки різним взаємодіям, які пропонує комбінація сорбентів. Ці взаємодії рекомендовані керівними принципами DIN 38407-42, а також EPA 537.1 і 533.

Chromabond® PFAS є комбінованою фазою на основі полімеру, яка містить слабку аніонообмінну функцію. Поєднання різних фаз SPE дозволяє використовувати різні взаємодії сорбенту з аналізованою речовиною (диполь-дипольна, іонна, гідрофобна, Н-зв’язок).

Переваги Chromabond® PFAS:

• рішення для різних класів ПФАР (виявлення більше 28 ПФАР);
• механізми утримання сорбенту відповідно до основних принципів DIN 38407-42, а також EPA 537.1 і 533;
• високі продуктивність і показники відновлення.

Моніторинг і регулювання ПФАР в українському та міжнародному законодавстві

Країни ЄС – Німеччина, Швеція та інші – почали регулювати проблему ПФАР ще кілька років тому. Наприклад, Стокгольмська конвенція внесла в 2009 р. перфтороктансульфонову кислоту (ПФОС), її солі та ПФОСФ в список стійких органічних забруднювачів (СОЗ), а Основна директива з водних ресурсів визначила ПФОС як одну з найнебезпечніших речовин.

Багато установ по всьому світу працюють над глобальним моніторингом ПФАР. Наприклад, керівництво за цією темою було розроблено в 2015 р. за активної участі Китаю, Швейцарії, Канади, Японії, Фіджі, Кенії, Уругваю та інших країн.

В Україні вміст речовин з групи ПФАР в промисловій та косметичної продукції регулює низка законів і нормативних актів. Зокрема, мова йде про ЗУ “Про хімічну безпеку”, ЗУ №124-VIII від 15.01.2015 “Про технічні регламенти та оцінки відповідності”, а також про Технічний регламент щодо безпеки хімічної продукції.

Чому не всі ПФАР заборонені до використання

Якщо ПФАР такі небезпечні для людини і завдають непоправної шкоди навколишньому середовищу, то виникає цілком логічне запитання: чому ж вони не заборонені? Більшість речовин з цієї групи давно заборонена для використання, але є ще досить значний список тих, які досі застосовують у виробництві.

Справа в тому, що до складу ПФАР входить значна кількість різних речовин і сполук, замінити які за станом на зараз неможливо у виробництві низки важливих продуктів. Наприклад, ці хімікати досі є незамінним компонентом піни для гасіння масштабних пожеж, їх також використовують у виробництві спеціального захисного одягу, медичних пристроїв.

З цієї причини під заборону в першу чергу потрапили ПФАР, які були виявлені в навколишньому середовищі в максимальних концентраціях. У виробництві їх частково замінили іншими, менш поширеними речовинами з цієї групи. Однак вчені і екологи дедалі частіше публікують докази, що всі ПФАР без винятку є небезпечними і для навколишнього середовища, і для людини, завдаючи непоправної шкоди. Тому в останні роки в країнах Європи і США активно лобіюють питання про повну заборону використання пер- і поліфторалкільних речовин у виробництві.

У наступній частині ми детальніше зупинимося на ПФАР в воді і методі твердофазної екстракції цих речовин з питної води.

Ганна Бакал

Спеціаліст департаменту хроматографії та спектроскопії

Спеціалізація: аналітичне обладнання, хроматографія, мас-спектрометрія.