Ученые обнаружили повсеместное загрязнение атмосферы опасным силиконовым соединением

Ученые обнаружили в атмосфере неожиданно высокие уровни малоизвестного силиконового загрязнителя, что вызывает новые вопросы о возможных рисках для здоровья человека и климата. Химические вещества, известные как метилсилоксаны, обычно используются в косметике, промышленных товарах, на транспорте и в бытовых предметах. Исследователи нашли эти соединения в самых разных средах — от крупных городов до сельских деревень и лесов.

Исследование было проведено учеными из Утрехтского университета и Университета Гронингена и опубликовано в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.

Такие загрязнители, как PFAS и микропластик, уже известны своим повсеместным присутствием в окружающей среде. Однако метилсилоксаны — класс водоотталкивающих силиконовых соединений, часто используемых в качестве смазочных материалов, — привлекли гораздо меньше внимания. Долгое время считалось, что метилсилоксаны в атмосфере появляются в основном из-за испарения из средств личной гигиены и промышленных материалов. Однако недавно исследователи обнаружили, что корабли и автотранспорт выделяют другую форму метилсилоксанов, состоящую из гораздо более крупных молекул, которые нелегко испаряются.

Новое исследование показывает, что эти крупные метилсилоксаны не ограничиваются местами с интенсивным движением. Ученые обнаружили их в городской, прибрежной, сельской и лесной среде, что указывает на повсеместное распространение этих химикатов в атмосфере.

«Полученные данные также свидетельствуют о том, что концентрации метилсилоксана в атмосфере намного выше, чем предполагалось», — говорит Руперт Хольцингер, доцент Утрехтского университета, который руководил исследованием.

По словам исследователей, эти крупномолекулярные метилсилоксаны составляют от 2 до 4,3 процента от общей массы органических аэрозолей в атмосфере, что делает их одними из самых распространенных синтетических соединений, обнаруженных в взвешенных в воздухе частицах. Для сравнения, концентрация PFAS в атмосфере обычно более чем в тысячу раз ниже.

Как моторное масло выделяет метилсилоксаны

Метилсилоксаны, добавляемые в смазочные материалы, предназначены для улучшения смазки, а не для сгорания. Однако во время работы двигателя движущиеся части, такие как поршни, требуют постоянной смазки, что делает неизбежным попадание небольших количеств моторного масла в камеру сгорания. Поскольку метилсилоксаны обладают высокой термостойкостью и не полностью разрушаются при сгорании, некоторые из них выживают при экстремальных температурах внутри двигателей и выбрасываются в атмосферу с выхлопными газами.

Самые высокие уровни обнаружены в городах

Наиболее высокие концентрации были зафиксированы в городских районах. Пробы, взятые в столичном регионе Сан-Паулу в Бразилии, достигли 98 нанограммов на кубический метр. Самые низкие уровни были отмечены в лесных массивах, в том числе в Рукстелишкесе (Литва), где концентрация составила 0,9 нанограмма на кубический метр. Исследователи также собрали пробы воздуха в Кабауве, небольшой сельской деревне в Нидерландах, где концентрация достигла 2 нанограммов на кубический метр.

Измерения проводились на участках в Нидерландах, Литве и Бразилии, что дало исследователям данные из разных климатических зон, полушарий и экономических регионов, включая как развитые, так и развивающиеся экономики.

Возможное влияние на здоровье и климат

Поскольку метилсилоксаны, по-видимому, присутствуют почти повсеместно в атмосфере, исследователи полагают, что люди, вероятно, постоянно вдыхают их. Ученые до сих пор не знают, какими могут быть долгосрочные последствия такого воздействия для здоровья.

«Однако мы оцениваем, что ежедневная ингаляционная доза метилсилоксанов может превышать дозу других синтетических соединений, таких как PFAS и микро- и нанопластик, — говорит Хольцингер. — Поэтому мы подчеркиваем настоятельную необходимость оценки этих последствий для здоровья».

Исследователи также предупреждают, что эти химические вещества могут влиять на климат и атмосферные процессы. Метилсилоксаны способны изменять свойства аэрозолей, которые играют важную роль в образовании облаков и климатическом поведении. Например, соединения могут изменять поверхностное натяжение аэрозолей, влияя на то, как образуются облака. Они также могут препятствовать нуклеации льда — важному этапу в атмосферных облачных процессах.

Выхлопы автомобилей связаны с источником загрязнения

Исследование показало, что более половины обнаруженных крупномолекулярных частиц метилсилоксана, вероятно, поступают от выхлопов автомобилей. Исследователи считают, что источник связан со смазочными материалами, такими как моторное масло. Ученые пришли к этому выводу после того, как обнаружили, что метилсилоксаны распространяются в атмосфере аналогично длинноцепочечным углеводородам, обычно содержащимся в моторном масле. Совпадающие закономерности распределения убедительно свидетельствуют о том, что они происходят из одного и того же источника.

Интересно, что длинноцепочечные углеводороды значительно уменьшались по мере перемещения через атмосферу и разбавления. Метилсилоксаны, однако, оставались гораздо более стабильными. Большие количества продолжали сохраняться в атмосфере даже после переноса на большие расстояния. По словам исследователей, такая стабильность означает, что соединения, вероятно, могут преодолевать большие расстояния по воздуху.