Каждый раз, когда запускается двигатель автомобиля или грузовое судно проходит через порт, в атмосферу попадают мельчайшие частицы химических веществ на основе силикона. Новое исследование показало, что эти синтетические соединения, называемые метилсилоксанами, обнаруживаются в городах, лесах, на побережье и в сельской местности в трёх странах на двух континентах. Жители городов могут вдыхать их в количествах, значительно превышающих концентрации более известных загрязняющих веществ, таких как «вечные химикаты» и микропластик. При этом последствия для здоровья остаются практически неизученными.
Метилсилоксаны широко используются в смазочных материалах и силиконовых маслах. Их структура основана на чередующихся атомах кремния и кислорода. Исследование, опубликованное в журнале Atmospheric Chemistry and Physics, установило, что эти соединения составляют примерно от 2 до 4,3 процента всего обнаруживаемого органического вещества в частицах, собранных в Нидерландах, Литве и Бразилии. Более половины обнаруженного вещества представляли собой крупные, тяжёлые версии этих молекул. Эта категория до недавнего времени оставалась практически незамеченной, поскольку стандартные приборы просто не могли их обнаружить.
Выбросы от автотранспорта оказались основным источником загрязнения. Вероятно, соединения попадают в воздух из моторных масел, хотя исследователи отмечают, что нельзя исключать и другие источники.
Как учёные отслеживали загрязнение
Для обнаружения этих химических веществ исследовательская группа собрала образцы частиц воздуха в самых разных местах. В сельской обсерватории в Нидерландах отбор проб проводился в течение всех четырёх сезонов в период с 2011 по 2012 год. В Литве исследователи собирали зимние образцы в трёх точках, охватывающих городскую, прибрежную и лесистую среду. В Бразилии ежедневные зимние образцы собирались в Сан Паулу, одном из крупнейших городов Южной Америки. Всего было проанализировано более 100 отдельных образцов.
Используя специализированный прибор, который нагревает образцы фильтров поэтапно, учёные смогли отследить, какие соединения отделяются от фильтров и при какой температуре. Более мелкие молекулы метилсилоксана выделяются при более низкой температуре. Крупные распадаются только при сильном нагреве. Это различие позволило команде отделить соединения, попавшие в частицы из окружающего воздуха, от тех, которые попадают непосредственно из моторных смазочных материалов.
Концентрации были самыми высокими в городских районах, достигая 98 нанограммов на кубический метр в Сан Паулу и 33 в городах Литвы. Самыми низкими они оказались на участке литовского леса всего 0,9 нанограмма на кубический метр.
Что показывают пробы из дорожных туннелей
Воздух в дорожных туннелях по сути представляет собой выхлопные газы автомобилей в замкнутом пространстве. Когда исследователи сравнили образцы воздуха из туннеля с воздухом из открытой атмосферы в Сан Паулу, оба образца показали одинаковые химические характеристики, связанные с крупными метилсилоксанами. Это однозначно указало на выбросы автомобилей как на основной источник загрязнения.
Учёные также отслеживали сопутствующее соединение, выделяющееся вместе с метилсилоксанами, длинноцепочечные углеводороды из моторного масла. В образцах, взятых в туннеле, два типа соединений были тесно связаны. Однако на открытом воздухе концентрация углеводородов резко снижалась, в то время как уровень метилсилоксанов оставался относительно стабильным. Это расхождение указывает на необычную химическую стойкость этих молекул. Их структура защищает их от атмосферных реакций, которые разрушают большинство других загрязняющих веществ.
Сезонные данные из Нидерландов подтвердили эту картину. Концентрации достигали пика зимой и снижались летом, но доля метилсилоксанов в общем объёме органических частиц оставалась стабильной в течение всего года, составляя от 1,7 до 3,3 процента. Когда ветры дули с океана и проходили над основными судоходными путями, доля самых крупных молекулярных версий увеличивалась. Это согласуется с тем, что суда производят даже более тяжёлые версии соединений, чем автомобили.
Скрытый загрязнитель, который вдыхают миллионы
Силоксаны это не малоизвестные химические вещества. Согласно данным, приведённым в исследовании, к 2025 году их мировое годовое производство достигло примерно 6,59 миллиона метрических тонн. Это значительно превышает 0,23 миллиона тонн ПФАС, производимых ежегодно во всём мире. Однако, пока ПФАС и микропластик стали общеизвестными терминами и предметом пристального внимания регулирующих органов, метилсилоксанам в воздухе уделяется удивительно мало внимания. Отчасти потому, что их крупномолекулярные версии просто невозможно обнаружить с помощью стандартного оборудования.
Согласно результатам исследования, основанного на моделировании, городской житель Бразилии может вдыхать около 1480 нанограммов этих соединений в день. Это потенциально в 10 10 тысяч раз превышает предполагаемое ежедневное вдыхание ПФАС или микро и нанопластиков. Исследователи описывают это как предварительную оценку, призванную послужить основой для будущих токсикологических исследований, а не как окончательную оценку риска.
Влияние этих крупных молекулярных версий на здоровье остаётся практически полностью неизвестным. Некоторые более мелкие и летучие типы метилсилоксана связывают с воздействием на эстроген и печень. Но крупные версии, выявленные в этом исследовании, относятся к отдельной категории, практически не подкреплённой токсикологическими исследованиями.
Учёные также высказали предположение, что эти соединения, известные в промышленности своим свойством снижать поверхностное натяжение, теоретически могут влиять на образование облаков или развитие кристаллов льда, если они покрывают капли атмосферной воды. Пока это лишь гипотеза, основанная на известных промышленных свойствах. Для её подтверждения необходимы экспериментальные данные.
Крупные метилсилоксаны химически стабильны, распространяются в различных средах через выбросы автотранспорта и, по-видимому, ежедневно вдыхаются в концентрациях, которые могут превышать уровни воздействия загрязняющих веществ, уже привлекающих серьёзное внимание общественности. Как они ведут себя внутри лёгких человека и какое воздействие могут оказывать на атмосферу, остаются открытыми и неотложными вопросами.
