Невидимый и вечный: химический дождь начал отравлять Землю
Химические вещества, которые использовались для защиты озонового слоя, привели к неожиданным последствиям для окружающей среды. Новое исследование показало, что они способствовали распространению по всей планете большого количества стойких и потенциально опасных химических соединений.
Исследователи в области наук об атмосфере под руководством ученых из Ланкастерского университета впервые подсчитали, какой объем этого загрязнения накопился в мире. По их оценкам, химические вещества, использовавшиеся для замены хлорфторуглеродов, а также некоторые анестезирующие газы привели к тому, что в период с 2000 по 2022 год из атмосферы на поверхность Земли выпало около 335,5 тыс. тонн трифторуксусной кислоты (TFA).
Ученые также предупреждают, что проблема далека от решения. Многие вещества, заменяющие хлорфторуглероды, остаются в атмосфере десятилетиями, поэтому тетрафторэтилен продолжит попадать в окружающую среду еще долгое время после первоначального выброса. По оценкам исследователей, ежегодный объем выбросов тетрафторэтилена из этих источников может достичь своего максимума в период с 2025 по 2100 год.
Результаты исследования были в журнале Geophysical Research Letters. Для получения выводов ученые использовали моделирование переноса химических веществ – метод, который позволяет воссоздать процесс циркуляции, трансформации и последующего оседания химических веществ в атмосфере.
Используя этот подход, исследователи измерили, как образуется трифторуксусная кислота при распаде определенных газов в воздухе. К ним относятся гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и гидрофторуглероды (ГФУ), которые широко используются в холодильных системах, а также соединения, применяемые в качестве ингаляционных анестетиков.
Несмотря на то, что использование этих веществ, известных как фторсодержащие газы, постепенно прекращается (в соответствии с Монреальским протоколом и принятой позднее Кигалийской поправкой), их общая концентрация в атмосфере продолжает расти.
TFA относится к более обширному семейству пер- и полифторированных алкильных веществ (ПФАС). Эти синтетические химические вещества часто называют "вечными химикатами", поскольку они не разлагаются естественным образом и могут сохраняться в окружающей среде в течение очень длительного времени.
Европейское химическое агентство считает, что трифторэтилен вреден для водных организмов. Это химическое вещество также было обнаружено в крови и моче человека, и Федеральное ведомство по химическим веществам Германии недавно предложило классифицировать трифторэтилен как потенциально токсичное вещество, влияющее на репродуктивную функцию человека.
Несмотря на то, что, по данным некоторых регулирующих органов, текущий уровень содержания трифторида алюминия в окружающей среде ниже пороговых значений, при которых он может нанести вред здоровью людей, растет обеспокоенность по поводу его стабильного и потенциально необратимого накопления. В связи с этим звучат призывы рассматривать трифторид алюминия как угрозу планетарным границам.
Чтобы проверить полученные результаты, исследователи сравнили смоделированные ими показатели образования и отложения ТФА с реальными измерениями. В их числе были данные из кернов арктического льда и образцы дождевой воды, собранные по всему миру.
Результаты показывают, что почти все трифторэтиленовые соединения, обнаруженные в Арктике, являются продуктами замены хлорфторуглеродов, несмотря на то, что регион находится далеко от основных источников выбросов. Это открытие демонстрирует, насколько широко распространено загрязнение трифторэтиленовыми соединениями по всему миру.
В средних широтах моделирование подтверждает гипотезу о том, что гидрофторуглерод HFO-1234yf, широко используемый в автомобильных системах кондиционирования, становится важным и, вероятно, все более распространенным источником атмосферного трифторацетата.
Соавтор исследования доктор Стефан Райманн, отметил, что эта тенденция характерна для всего мира.
"Во всех регионах, где проводились измерения содержания TFA, наблюдается устойчивая тенденция к увеличению их концентрации в атмосфере и осаждению на поверхность Земли", – сказал он.