Ученые из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) вместе с сербскими коллегами из Белградского университета предложили использовать для удаления из сточных вод гербицидов всем известный обеззараживатель диоксид хлора. Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Monitoring and Assessment.

Часто из-за высокого содержания в воде токсичных загрязняющих веществ — гербицидов, фармацевтических препаратов, лекарственных средств, пищевых добавок, текстильных красителей — обычные физико-химические методы очистки оказываются неэффективными. Проблему могут решить технологии AOP (Advanced Oxidation Processes — улучшенного процесса окисления), но они слишком дорогие, а их внедрение требует времени.

Авторы предлагают в качестве дешевого, экологичного и эффективного средства для очистки вод от химических средств защиты растений использовать диоксид хлора. Это вещество активно применяется для дезинфекции питьевых и сточных вод, однако его способность удалять из воды хлорацетамидные гербициды доказана впервые.

В качестве образцов для экспериментов ученые взяли пробы воды из реки Сава в водозаборе Белградского водоканала в Сербии. Результаты показали, что предложенный реагент за короткое время возвращает в норму процесс фотосинтеза в воде и обогащает ее кислородом. Такой гербицид, как петоксамид, полностью разложился, токсичность метазахлора заметно снизилась.

Ученые предлагают получать диоксид хлора из двух химически стабильных твердых компонентов в виде порошка. Компоненты диоксида хлора в таком виде можно безопасно транспортировать на любые расстояния и быстро применять, а сама технология даже безопаснее, чем бытовая химия.

Для определения степени деградации загрязнителей и определения путей реакций авторы использовали современное лабораторное оборудование — высокоэффективную жидкостную хроматографию, анализ общего органического углерода, газовую хроматографию с масс-спектрометрией. Экотоксичность контролировали с помощью теста с Daphnia magna.

«Первая часть эксперимента состояла в изучении эффективности разложения пестицидов в деминерализованной воде. После получения хороших результатов эксперимент повторили с реальными пробами воды. После добавления диоксида хлора в загрязненную воду происходил процесс окисления и оставались только небольшие количества сульфата натрия и хлорида натрия. Это нейтральные, полностью безвредные неорганические соли», — приводятся в пресс-релизе ЮУрГУ слова руководителя исследования профессора Драгана Манойловича.

Авторы подчеркивают, что предложенный ими реагент безвредный и дружелюбный к окружающей среде. Он способен заметно улучшить разложение стойких соединений и загрязнений органического происхождения, однако, прежде чем окислять стоки диоксидом хлора, нужно изучить состав воды.

Ученые планируют продолжить свои исследования по поиску регентов, способных справиться с трудноразлагаемыми загрязняющими веществами. Один вариантов — добавить в диоксид хлора катализаторы на основе диоксида титана.

Они очень эффективны, но их действие ограничено по времени, поэтому такие катализаторы необходимо часто заменять или регенерировать. Кроме того, некоторые из них действуют в узком диапазоне pH.

Работать над усовершенствованием реагентов исследователи ЮУрГУ будут совместно с сербскими коллегами из Белградского университета. Разные подходы двух групп ученых к синтезу катализаторов на основе диоксида титана, по мнению исследователей, открывают новые возможности для плодотворного научного сотрудничества.