Новые подходы к деградации гидроксихлорохина: роль синглетного кислорода и пероксимоносульфата в очистке воды

Почему это важно

Гидроксихлорохин (ГХХ) — фармацевтический препарат, получивший широкое распространение, особенно в период пандемии COVID-19. Его повсеместное использование привело к значительному попаданию в сточные воды и, как следствие, в окружающую среду. ГХХ относится к категории стойких органических загрязнителей, способных к биоаккумуляции и представляющих потенциальные экологические и токсикологические риски. Традиционные методы водоочистки не всегда эффективны для полного удаления таких соединений, что ставит перед специалистами в области эпидемиологии, водоснабжения и пищевой промышленности задачу поиска новых, более совершенных технологий. Особую актуальность приобретает разработка методов, которые не только эффективно разрушают загрязнители, но и минимизируют образование побочных продуктов дезинфекции (ППД), строго регламентируемых российскими СанПиН, например, СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий».

Что показало исследование

Данное исследование систематически изучило возможности нерадикального окисления с использованием пероксимоносульфата (ПМС) для деградации ГХХ, уделяя особое внимание механизмам, опосредованным синглетным кислородом (¹O₂). Были сравнены различные системы: ПМС, ПМС/Cl₂, УФ/ПМС и УФ/ПДС. Ключевым открытием стало то, что в системе ПМС/Cl₂ основным фактором, способствующим деградации ГХХ, является синглетный кислород. Его высокая реакционная способность по отношению к ГХХ была подтверждена константой скорости второго порядка, составившей 1.23 × 10⁸ М⁻¹с⁻¹, что указывает на чрезвычайно эффективное взаимодействие.

При обработке только ПМС основным механизмом удаления ГХХ было прямое окисление пероксимоносульфатом. Процесс следовал кинетике псевдопервого порядка, при этом скорость деградации увеличивалась в щелочной среде (повышенный pH) и линейно зависела от дозировки ПМС. Присутствие фоновых анионов, таких как хлориды (Cl⁻) и бикарбонаты (HCO₃⁻), незначительно способствовало деградации ГХХ. Однако природные органические вещества (ПОВ) оказывали ингибирующее действие, вероятно, за счет конкурентного поглощения синглетного кислорода. Анализ механизмов трансформации ГХХ выявил несколько основных путей: расщепление связи C-N, дезаминирование, элиминация гидроксильных или алкильных групп и электрофильное присоединение к электронобогащенным фрагментам молекулы. Важно отметить, что система с использованием только ПМС способна деградировать предшественники ППД, содержащиеся в ГХХ, тем самым снижая их образование и улучшая безопасность дезинфекции.

Практическое значение

Результаты исследования имеют прямое практическое значение для специалистов, занимающихся водоподготовкой и санитарной обработкой. Для очистных сооружений и лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ), сталкивающихся с проблемой удаления фармацевтических отходов, ПМС-системы представляют собой перспективную технологию. Возможность деградации предшественников ППД с помощью ПМС-окисления является значительным преимуществом, поскольку позволяет одновременно решать две задачи: удаление стойких загрязнителей и снижение рисков, связанных с образованием токсичных побочных продуктов хлорирования. Это особенно актуально в контексте российских СанПиН, которые устанавливают жесткие нормативы по содержанию ППД в питьевой воде.

Оптимизация условий процесса, таких как поддержание щелочного pH и адекватное дозирование ПМС, может значительно повысить эффективность удаления ГХХ. Однако необходимо учитывать ингибирующее действие природных органических веществ, что может потребовать предварительной очистки воды. Хотя система ПМС/Cl₂ показала высокую эффективность в деградации ГХХ, она также приводила к образованию токсичных хлорированных промежуточных продуктов. Этот аспект требует внимательного подхода и, как предлагает исследование, может быть смягчен дополнительной дезинфекцией диоксидом хлора (ClO₂), что является важным моментом для технологов, работающих с хлорсодержащими реагентами. Таким образом, исследование предлагает двойную выгоду: целенаправленное удаление ГХХ и повышение безопасности дезинфекции, что является критически важным для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия.

На что обратить внимание

Важно отметить, что данное исследование проводилось в лабораторных условиях, и его результаты могут отличаться при масштабировании на реальные объекты. Низкая эффективность минерализации ГХХ означает, что препарат не полностью распадается до углекислого газа и воды, а трансформируется в другие соединения. Токсичность этих промежуточных продуктов требует дальнейшего изучения. Кроме того, исследование сосредоточено на ГХХ, и его выводы не могут быть автоматически распространены на другие фармацевтические загрязнители без дополнительных исследований. Вопросы экономической целесообразности и масштабируемости предложенных методов для крупномасштабных систем водоочистки также остаются открытыми и требуют детального анализа.

---

Источник: Feng, Li, Bi, Tian, Meng et al.. Journal of environmental management (2026)

Дайджест подготовлен редакцией Дезинфицирующиесредства.рф на основе рецензируемого научного исследования. Материал носит информационный характер и не заменяет официальные инструкции производителей и нормативные документы.