Новый углеродный материал эффективно очищает воду от неоникотиноидных пестицидов

Ученые представили новый углеродный материал, который демонстрирует высокую эффективность при удалении из воды неоникотиноидных пестицидов — одной из наиболее распространенных групп современных инсектицидов. Разработка может найти применение при очистке поверхностных и сельскохозяйственных вод, загрязненных остатками агрохимикатов. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Неоникотиноиды широко применяются в сельском хозяйстве для защиты растений от вредителей. Однако их попадание в реки, озера и водохранилища вызывает растущую обеспокоенность экологов. Эти соединения способны негативно влиять на водные экосистемы, насекомых-опылителей и общее состояние окружающей среды.

Авторы исследования синтезировали графитизированный микро-мезопористый композитный углерод (GMC), обладающий развитой системой пор и большим количеством активных поверхностных групп. Такая структура обеспечивает эффективное связывание молекул пестицидов за счет сочетания нескольких физических механизмов, включая π–π-взаимодействия, водородные связи и гидрофобные эффекты.

Испытания показали, что новый материал достигает равновесия адсорбции примерно за 120 минут. Максимальная адсорбционная емкость для одного из наиболее распространенных неоникотиноидов — тиаметоксама — составила 1421,3 мг на грамм сорбента, а для нитенпирама — 642,7 мг/г. По словам авторов, такие показатели значительно расширяют возможности применения подобных материалов для очистки загрязненной воды.

Особое внимание ученые уделили условиям, максимально приближенным к реальным. Эффективность сорбента проверили не только в лабораторных растворах, но и в сельскохозяйственной поверхностной воде, содержащей одновременно несколько видов пестицидов, а также природные органические вещества и растворенные ионы. Во всех случаях материал сохранял высокую эффективность удаления загрязнителей.

Еще одним преимуществом разработки стала возможность многократного использования. После пяти последовательных циклов адсорбции и регенерации материал практически не потерял своих рабочих характеристик, что повышает его перспективность для практического применения на очистных сооружениях и локальных системах водоподготовки.

Авторы отмечают, что предложенная технология может стать одним из инструментов снижения пестицидной нагрузки на водные объекты. С учетом продолжающегося роста использования неоникотиноидов во многих странах разработка эффективных и долговечных сорбентов приобретает особую актуальность для защиты водных ресурсов и сохранения экологической устойчивости.