Пер- и полифторалкильные соединения, известные как PFAS, давно превратились в одну из самых неприятных экологических проблем. Эти вещества плохо разрушаются, накапливаются в окружающей среде и попадают в грунтовые воды, поверхностные водоёмы и даже в питьевую воду. Теперь исследователи из Университета Флиндерса (Flinders University) предложили новый способ улавливать PFAS из воды, причём особенно хорошо он работает против короткоцепочечных форм — а именно они считаются одними из самых трудных для удаления. Результаты опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Почему это важно
Проблема PFAS в том, что традиционные методы очистки воды лучше справляются с длинноцепочечными соединениями, тогда как короткоцепочечные молекулы более подвижны в воде и хуже удерживаются обычными сорбентами. Именно поэтому поиск материала, который способен избирательно захватывать такие соединения, давно считается одной из ключевых задач в водоочистке.
Как работает новый материал
Авторы использовали наноразмерную молекулярную «клетку» — metal-organic cage, или металлоорганическую клетку, — которая действует как высокоселективная ловушка для PFAS. Эту клетку встроили в мезопористый кремнезём, который сам по себе PFAS почти не связывает. В результате получился композитный сорбент, где именно молекулярная клетка обеспечивает захват загрязнителей.
Ключевой механизм здесь довольно необычный: внутри полости клетки PFAS не просто связываются поодиночке, а формируют благоприятные анионные агрегаты. По данным авторов, именно такая «агрегация внутри полости» и объясняет сильное удерживание даже короткоцепочечных PFAS. В статье отдельно отмечается, что константы связывания оставались высокими и для коротких цепей, а сам процесс был в значительной степени энтропийно выгодным.
Что показали испытания
В лабораторных экспериментах новый сорбент удалял более 98% как короткоцепочечных, так и длинноцепочечных PFAS при экологически значимых концентрациях в модели водопроводной воды. Авторы также сообщают о быстром захвате загрязнителей, высокой селективности по сравнению с обычными анионами, присутствующими в воде, и полной регенерируемости материала.
Отдельно важно, что для получения такого эффекта понадобилось всего около 1% по массе молекулярной клетки в составе мезопористого кремнезёма. Это делает подход не просто красивой химией, а потенциально практичным решением для будущих систем очистки воды.
Что говорят исследователи
Руководитель проекта Витольд Блох (Witold M. Bloch) подчёркивает, что именно короткоцепочечные PFAS остаются одной из главных нерешённых проблем современной водоочистки. Первый автор работы Каролина Андерссон (Caroline V. I. Andersson) добавляет, что сначала команда детально разобралась, как именно PFAS связываются внутри клетки на молекулярном уровне, и уже потом использовала это знание для создания эффективного сорбента. И это, пожалуй, одна из сильных сторон исследования: здесь не просто нашли материал «методом перебора», а сначала поняли механику взаимодействия.
Что это может изменить
Пока речь идёт о лабораторной разработке, а не о готовом бытовом фильтре. Но у исследования есть важное практическое значение: оно показывает, что короткоцепочечные PFAS, которые обычно ускользают от стандартных методов очистки, можно улавливать через более тонко настроенную супрамолекулярную химию. Если технологию удастся масштабировать, она может стать полезной на финальных стадиях очистки питьевой воды.
Авторы другого исследования ранее показали, что PFAS связаны не только с экологическими, но и с нейроповеденческими последствиями — подробнее об этом можно прочитать в материале «80-минутная потеря сна у подростков, подвергшихся воздействию “вечных химикатов”, может иметь негативные последствия для их здоровья и развития».
Заключение
Новая работа австралийских исследователей предлагает редкое для темы PFAS сочетание: понятный молекулярный механизм, высокая эффективность и возможность повторного использования сорбента. До реального внедрения ещё есть путь, но сам результат выглядит серьёзно: короткоцепочечные «вечные химикаты», которые долго считались почти неуловимыми, похоже, всё-таки можно надёжно вытаскивать из воды.
Литература
Andersson C.V.I., Mudiyanselage S.G.T., Peeks M.D., Kroeger A.A., Virtue J.I., Mann M., Chalker J.M., Coote M.L., Johnston M.R., Bloch W.M. Efficient Removal of Short-Chain Perfluoroalkyl Substances by Cavity-Directed Aggregation in a Molecular Cage Host // Angewandte Chemie International Edition. 2026. doi:10.1002/anie.202526027
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – xuslan@yandex.ru;