«Вечный химический дождь» накрывает планету: заменители озоносберегающих веществ оказались новой угрозой

Химикаты, призванные заменить озоноразрушающие ХФУ, теперь сами стали источником масштабного загрязнения «вечными химикатами». Кредит: Shutterstock

Вещества, введенные для восстановления и защиты озонового слоя Земли, создали новую экологическую проблему. Согласно новому исследованию, некоторые заменители озоноразрушающих химикатов ответственны за распространение по всему миру огромного количества стойкого «вечного химиката».

Исследователи под руководством Ланкастерского университета подсчитали, что заменители ХФУ и некоторые анестетики стали причиной выпадения из атмосферы на поверхность Земли около трети миллиона тонн (335 500 тонн) трифторуксусной кислоты (ТФУ) в период с 2000 по 2022 год.

Полученные данные свидетельствуют о том, что проблема продолжает усугубляться. Поскольку некоторые из этих заменителей остаются в атмосфере десятилетиями, загрязнение ТФУ, как ожидается, будет расти. Ученые прогнозируют, что ежегодное образование ТФУ из этих источников может достичь пика в период между 2025 и 2100 годами.

Что такое ТФУ и откуда она берется?

Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, использовало передовое моделирование «химического переноса» для отслеживания того, как химикаты перемещаются в атмосфере, вступают в реакцию с другими веществами и в конечном итоге оседают на Земле.

С помощью этого подхода ученые рассчитали, сколько ТФУ образуется при разложении в атмосфере гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), гидрофторуглеродов (ГФУ) и химикатов, используемых в ингаляционных анестетиках.

ГХФУ и ГФУ широко используются в системах охлаждения и кондиционирования воздуха. Хотя эти соединения, известные как F-газы, постепенно выводятся из оборота (в соответствии с Монреальским протоколом и более поздним Кигалийским соглашением), их концентрация в атмосфере продолжает расти.

ТФУ входит в более крупное семейство синтетических химикатов, называемых пер- и полифторалкильными веществами (ПФАС). ПФАС широко известны как «вечные химикаты», поскольку они устойчивы к разложению и могут оставаться в окружающей среде чрезвычайно долгое время.

Опасения по поводу воздействия на окружающую среду и здоровье человека

Ученые все еще работают над полным пониманием долгосрочных эффектов ТФУ. Европейское химическое агентство классифицирует это вещество как вредное для водной среды.

Исследователи также обнаружили ТФУ в крови и моче человека. Кроме того, Федеральное ведомство по химическим веществам Германии недавно предложило классифицировать ТФУ как потенциально токсичное для репродуктивной функции человека.

Некоторые агентства утверждают, что текущие уровни в окружающей среде ниже пороговых значений, которые могут нанести вред человеку. Однако опасения остаются, поскольку ТФУ продолжает накапливаться, и ее может быть чрезвычайно трудно удалить после попадания в окружающую среду. Это растущее накопление вызвало призывы рассматривать ТФУ как потенциальную угрозу планетарного масштаба.

«Наше исследование показывает, что заменители ХФУ, вероятно, являются доминирующим атмосферным источником ТФУ, — сказала Люси Харт, докторант Ланкастерского университета и ведущий автор исследования. — Это действительно подчеркивает более широкие риски, которые необходимо учитывать при регулировании при замене вредных химикатов, таких как озоноразрушающие ХФУ».

Отслеживание ТФУ по всему миру

Чтобы проверить свои расчеты, команда сравнила смоделированные оценки образования ТФУ (в результате химического разложения) и осаждения с реальными наблюдениями, включая измерения дождевой воды и образцы арктического льда.

Модель включала данные глобальной сети мониторинга, которая отслеживает концентрации исходных газов в атмосфере и их географическое распределение. По мере того как эти газы вступают в реакцию с другими атмосферными соединениями, они в конечном итоге разлагаются и образуют ТФУ.

Исследователи также включили в свои симуляции реалистичные погодные условия. ТФУ может возвращаться на поверхность Земли с осадками или оседать непосредственно из атмосферы на сушу и воду.

Арктический лед раскрывает масштаб проблемы

Одним из самых поразительных выводов исследования стали данные об Арктике. Моделирование показывает, что почти вся ТФУ, обнаруженная там, происходит из заменителей ХФУ, несмотря на то, что регион находится далеко от основных источников выбросов.

Этот результат подчеркивает, насколько эффективно эти химикаты могут перемещаться по миру.

«Заменители ХФУ имеют длительный срок жизни и могут переноситься в атмосфере от места выброса в отдаленные регионы, такие как Арктика, где они разлагаются с образованием ТФУ, — сказала Люси Харт. — Исследования показали повышение уровня ТФУ в образцах арктического льда, и наши результаты впервые предоставляют убедительные доказательства того, что практически все эти отложения могут быть объяснены этими газами».

Новые хладагенты могут увеличить будущий уровень ТФУ

Исследователи также выявили растущий источник ТФУ за пределами полярных регионов. Их анализ указывает на HFO-1234yf, хладагент, обычно используемый в автомобильных системах кондиционирования воздуха, как на все более важный фактор.

«ГФО — это новейший класс синтетических хладагентов, которые продаются как экологически чистая альтернатива ГФУ, — сказал профессор Райан Хоссейни из Ланкастерского университета, соавтор исследования. — Известно, что ряд ГФО образуют ТФУ, и растущее использование этих химикатов для автомобильных кондиционеров в Европе и других странах добавляет неопределенности в отношении будущих уровней ТФУ в окружающей среде».

«Необходимо решать проблему загрязнения окружающей среды ТФУ, потому что она широко распространена, очень устойчива, а ее уровни растут», — добавил профессор Хоссейни.

Ученые призывают к усилению мониторинга

Исследователи говорят, что полученные результаты подчеркивают необходимость лучшего понимания загрязнения ТФУ и его потенциальных последствий.

«Рост уровня ТФУ от F-газов поразителен. Хотя использование ГФУ постепенно сокращается, этот источник ТФУ останется с нами на десятилетия. Существует острая необходимость понять другие источники ТФУ и оценить ее воздействие на окружающую среду. Это требует согласованных международных усилий, включая более широкий мониторинг ТФУ в Великобритании и других странах», — сказал он.

Профессор Крис Холсолл, директор Ланкастерского экологического центра и соавтор, отметил, что теперь известно, что ТФУ поступает из гораздо более широкого круга источников, чем считалось ранее.

«Мы обычно рассматривали ТФУ как продукт разложения при использовании нескольких фторированных пестицидов, но теперь ясно, что ТФУ (очень стойкое химическое вещество в окружающей среде) возникает в результате использования и разложения очень широкой группы органофторсодержащих химикатов, включая хладагенты, растворители, фармацевтические препараты и группу ПФАС в целом».

Соавтор доктор Стефан Райманн, чья исследовательская группа в Швейцарии внимательно следит за атмосферным содержанием F-газов, образующих ТФУ, заявил, что свидетельства растущего загрязнения появляются по всему миру.

«Во всех регионах, где доступны измерения ТФУ, вырисовывается последовательная картина роста атмосферных концентраций и осаждения на поверхность Земли.

Это исследование является выдающимся, поскольку оно впервые объединяет все важные источники атмосферной ТФУ и имеет глобальный фокус. С увеличением использования ГФО накопление ТФУ в водоемах потенциально будет расти, что делает долгосрочный мониторинг необходимостью».

Источники:

Материалы предоставлены Ланкастерским университетом.

Lucy Hart, Ryan Hossaini, Oliver Wild, Andrea Mazzeo, Crispin Halsall, Xuewei Hou, Zihao Wang, Martyn P. Chipperfield, Jgor Arduini, Paul B. Krummel, Chris R. Lunder, Jens Mühle, Simon O’Doherty, Sunyoung Park, Stefan Reimann, Kieran M. Stanley, Ray F. Weiss, Dickon Young. Growth in Production and Environmental Deposition of Trifluoroacetic Acid Due To Long‐Lived CFC Replacements and Anesthetics. Geophysical Research Letters, 2026; 53 (3) DOI: 10.1029/2025GL119216