ПФАС: достаточно ли света для обнаружения их в воде? Открытие итальянских учёных

PFAS — одни из самых трудноудаляемых загрязнителей окружающей среды; они способны накапливаться как в воде, так и в пищевой цепочке, и их присутствие вызывает тревогу за здоровье населения. Речь идет о PFAS, широкой семье синтетических химических веществ, которые десятилетиями используются во множестве бытовых изделий и в различных промышленных процессах.

Их своевременное выявление имеет решающее значение, но существующие сейчас анализы требуют сложных инструментов, специализированного персонала и хорошо оснащённых лабораторий. По этой причине разработка более простых и быстрых систем обнаружения этих загрязнителей прямо на месте может существенно повлиять на ситуацию.

Именно в этом направлении движется новое исследование, проведённое Acque del Chiampo и Университетом Вероны, которое уже достигло первых обнадеживающих результатов. Учёные работают над инновационной системой, в которой свет применяется для обнаружения некоторых PFAS в воде. Первая фаза экспериментов подтвердила работоспособность принципа, по крайней мере в контролируемых лабораторных условиях.

PFAS, почему они настолько опасны и почему важно обнаруживать их в воде

PFAS (перфтороа- и полифтороалкилхимические вещества) — это обширная группа синтетических соединений, используемая за счёт своих гидрофобных, водоотталкивающих и термостойких свойств. Их встречали и встречают в самых разных сферах: от антипригарных покрытий некоторых сковородок до водонепроницаемых тканей, от упаковок для пищевых продуктов до средств против пятен и до ряда промышленных применений.

Проблема состоит в том, что многие из этих соединений крайне устойчивы. Их связи углерод-фтор особенно прочны к распаду, и, как только они попадают в окружающую среду, могут сохраняться там очень долго. Именно поэтому их часто называют «вечными химикатами».

Некоторые PFAS могут загрязнять почву и грунтовые воды, достигать рек и водотоков и, через воду и продукты питания, попадать в пищевую цепь. Длительная экспозиция к некоторым из этих соединений связана с различными эффектами на здоровье, включая нарушения иммунной системы, увеличение уровня холестерина и проблемы в развитии, а также повышенный риск некоторых паталогий.

Среди наиболее известных и изученных соединений — PFOA (перифтороктановая кислота) и PFOS (перифтороктансульфонат), два вещества, которые широко применялись в прошлом и ныне подпадают под международные ограничения. Именно эти две молекулы стали фокусом новой итальянской разработки.

Новая система для обнаружения PFAS с использованием света

Исследование стартовало в феврале 2026 года благодаря сотрудничеству между Acque del Chiampo и Департаментом биотехнологий Университета Вероны, через соглашение сроком на 18 месяцев.

Цель амбициозна: разработать систему обнаружения, которая позволила бы распознавать различные типы PFAS по оптическому отклику, что потенциально сделает мониторинг вод проще и быстрее.

Но как это работает на практике?

Группа под руководством профессора Фабио Пиччинелли, руководителя Лаборатории люминесцентных материалов Веронского университета, изучает свойства конкретных ионов металлов из ряда лантаноидов. В частности, внимание сосредоточено на тривалентных ионах европия, которые обладают одной интересной характеристикой: они способны испускать свет при надлежащей стимуляции.

Исследователи заметили, что при взаимодействии с определёнными PFAS эти ионы изменяют свою световую реакцию. Иными словами, присутствие загрязнителей вызывает изменение эмиссии света, которое можно измерить и проанализировать.

Первая фаза экспериментов подтвердила именно этот феномен. В лабораторных условиях как PFOA, так и PFOS изменяли световую реакцию европия, и величина этой вариации зависела от концентрации веществ.

Другой интересный аспект состоит в том, что обе молекулы давали различные отклики. Этот факт может оказаться очень важным для разработки в будущем сенсоров, которые не только будут указывать на наличие PFAS, но и позволят различать разные молекулы.

Почему это открытие может иметь значение для контроля качества воды

Сегодня для выявления и количественной оценки PFAS в воде применяют продвинутые аналитические методы, такие как жидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрией. Это очень эффективные и точные методики, но они требуют дорогого оборудования, специализированных лабораторий и процедур подготовки образцов.

Возможность дополнить эти инструменты простым оптическим устройством может открыть новые возможности для экологического мониторинга.

Идея состоит в том, чтобы создать датчики и затем настоящий аналитический набор, который можно было бы использовать прямо на месте, без необходимости переноса каждого образца в лабораторию для предварительной проверки.

Устройство такого типа могло бы оказаться особенно полезным для контроля питьевой воды, сточных вод и канализационных систем, помогая быстрее выявлять возможные случаи загрязнения и направлять более оперативные аналитические исследования.

Результаты, которые представлены на данный момент, относятся к начальному этапу, проведённому в контролируемых экспериментальных условиях. Мы ещё не имеем устройства, готового к применению в водопроводах или для сертификации пригодности воды.

Исследование продолжится на реальных образцах воды

Первые результаты уже были представлены на двух международных научных конференциях: Международной конференции по люминесценции в Киото, Япония, и Международной конференции по редкоземельным материалам в Палермо.

Дальнейшая работа будет продолжаться в рамках ряда важных этапов. Учёные должны усовершенствовать чувствительные к PFAS материалы, проверить их селективность к различным веществам и, главное, проверить систему на реальных образцах питьевой воды и сточных вод.

Особенно важным будет последний аспект: однозначно одно дело — наблюдать отклик в лабораторных условиях, где условия контролируются, и другое — получить надёжные результаты в природных образцах, которые могут содержать множество различного вещества.

Проект также вовлекает аналитическую лабораторию Acque del Chiampo, которая предоставляет свои компетенции в мониторинге PFAS и сотрудничает с университетской группой, чтобы постепенно приблизить исследования к реальным потребностям водной отрасли.

Как пояснил генеральный директор Андреа Чиорболли, с 2013 года, когда встал вопрос по PFAS, компания вложила более 37 миллионов евро в защиту источников водоснабжения, расширение систем фильтрации и безопасность водной сети. Сотрудничество с Университетом Вероны теперь нацелено на вклад в развитие новых технологий для решения проблемы.