При использовании фотолиза в ходе переработки антипирена тетрабромбисфенола A образуются на пять порядков более токсичные вещества, чем исходный полимер. Они вызывают митохондриальную дисфункцию и еще несколько молекулярно-биологических нарушений у эмбрионов рыб данио-рерио. Кроме того, продукты распада полимеризованных бромированных антипиренов были обнаружены в почве, воздухе и пыли в радиусе 100 километров от предприятия по переработке, говорится в исследовании, опубликованном в Nature Sustainability.
Во второй половине прошлого века химическая промышленность начала массово производить галогенорганические соединения, которые стали опасными загрязнителями окружающей среды. В этом контексте часто упоминают ПФАС — пер- и полифторалкильные соединения, предельно допустимая концентрация которых превышена в половине проб грунтовых и поверхностных вод по всему миру. Однако в качестве антипиренов — веществ с повышенной жаропрочностью — как правило, применяется другая группа соединений — бромированные. Это, в том числе, различные бисфенолы А, которые применяются при изготовлении термобумаги для кассовых чеков и эпоксидных смол. Неполимеризованные бромированные антипирены были выведены из оборота ввиду их токсичности после принятия Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях, и безопасной альтернативой им начали считать полимеризованные бромированные антипирены (polyBFRs).
Ученые под руководством Лю Сяоту (Xiaotu Liu) из Цзинаньского университета исследовали воздействие продуктов распада тетрабромбисфенола A (популярного антипирена) на окружающую среду и здоровье. Они моделировали разложение полимера в лаборатории, подвергая его фотолизу, механическому разрушению с помощью шаровой мельницы и микробной обработке. Это запускало механизмы дебромирования, окисления, гидроксилирования и гидролиза, которые привели к образованию более 200 производных тетрабромбисфенола A. В дальнейшем 76 таких веществ удалось химически идентифицировать с помощью масс-спектрометрии и жидкостной хроматографии. Их влияние на живые объекты изучили на эмбрионах рыб данио-рерио (zebrafish).
Возможные продукты распада полимеризованных бромированных антипиренов можно описать как соединения, которые содержат основу тетрабромбисфенола A и от трех до 14 атомов брома. Их молекулярные массы находятся в диапазоне 465-2000 атомных единиц. Составив список таких веществ, авторы отправились искать их в объектах окружающей среды вокруг предприятий по переработке электронных отходов: такие отходы как печатные платы, пластиковые корпуса и прочие электронные компоненты изготавливают с добавлением антипиренов для термостойкости. На заводах по их переработке применяют те же методы разложения, которые авторы использовали в лаборатории. Ученые также проанализировали образцы печатных плат из утилизированной, но еще не переработанной электронной продукции.
В почвах вокруг заводов обнаружилось 63 продукта распада тетрабромбисфенола A, причем 31 вещество встречалось в 90 процентах проб. Концентрации поллютантов в почвах достигали 680 микрограмм на грамм с медианой на уровне 26,2 микрограмма на грамм. Производные были обнаружены также в воздухе и пыли (частицах PM 2.5), причем не только на предприятиях, где их концентрации достигали 0,72 нанограмма на кубический метр, но и в пыли внутри квартир сотрудников (на расстоянии менее пяти километров от завода), а также в пыли из офисов, складов и транспортных средств на расстоянии более 100 километров от мест переработки в концентрациях на один-два порядка ниже.
Биотестирование показало, что производные тетрабромбисфенола A токсичны для эмбрионов данио-рерио. Они вызывали нарушение четырех молекулярно-биологических путей, связанных с рецепторами тиреоидных гормонов, глюкокортикоидами, рецепторами прогестерона и генотоксичностью. Наиболее опасными оказались продукты распада, полученные путем фотолиза — такой способ обработки увеличивал потенциал токсичности на пять порядков по сравнению с исходным полимером. Механизм воздействия на организм ученые связали с митохондриальной дисфункцией: продукты распада антипиренов угнетали синтез метаболитов цикла трикарбоновых кислот, из-за чего клетки переставали производить АТФ в нужном количестве.
Ранее исследования стойких галогенорганических загрязнителей позволили обнаружить, что пожарные, которые на работе часто подвергаются воздействию ПФАС, сталкиваются с повышенным риском развития рака предстательной железы. Вместе с тем риск рака щитовидной железы повышен фактически у всех, кто пользуется посудой и бытовой химией с ПФАС в составе. Год назад Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) объявило, что ПФАС больше не будут использоваться для упаковки пищи в стране.