Термодинамическое исследование растворимости хлордекона в воде

Почему этот скрытый пестицид всё ещё важен

Десятилетия спустя после запрета пестицид хлордекон продолжает преследовать Французские Вест‑Индии, где он остается в почвах и может попадать в реки и море. В этом исследовании подробно изучают, насколько охотно хлордекон растворяется в воде при широком диапазоне температур — базовое свойство, которое оказывается ключевым для понимания того, как он перемещается в окружающей среде и попадает к людям через пищу и воду.

Долговечный загрязнитель в островных сообществах

Хлордекон, когда‑то широко применявшийся на банановых плантациях, ныне известен как высокотоксичный загрязнитель, способный нарушать гормональный баланс и связанный с раком предстательной железы, осложнениями беременности и эффектами на развитие младенцев. Поскольку он разлагается очень медленно, большие его количества остаются запертыми в почве. Годы считалось, что хлордекон почти не растворяется в воде, что предполагало его удерживание в земле. Однако эти ранние оценки основывались на косвенных расчетах, а не на прямых измерениях, оставляя существенный пробел в понимании того, насколько легко этот пестицид может распространяться.

Измерение реальной растворимости

Чтобы закрыть этот пробел, исследователи провели аккуратные лабораторные эксперименты, помешивая твердый хлордекон в чистой воде при температурах от чуть выше точки замерзания до близкой к кипению. После достижения равновесия они удаляли оставшийся осадок и с помощью чувствительной методики газовой хроматографии с масс‑спектрометрией измеряли, сколько хлордекона перешло в воду. При обычно используемой эталонной температуре 25 °C они обнаружили растворимость 10,69 миллиграмма на литр — почти в четыре раза выше, чем принятое ранее значение 2,7 мг/л. Это означает, что в воду и, в конечном итоге, в пищевую цепочку может попадать больше хлордекона, чем считалось ранее.

Что показывает влияние температуры

Команда также изучила, как меняется растворимость с температурой, чтобы выявить лежащую в основе термодинамику — законы, описывающие изменение энергии и беспорядка при растворении. При нагревании воды хлордекон становился более растворимым, что показывает, что тепло способствует процессу. Проанализировав температурную зависимость, авторы рассчитали, что растворение хлордекона в воде поглощает тепло, то есть является эндотермическим процессом, и что ему резко противостоит уменьшение энтропии. Проще говоря, молекулы воды становятся более упорядоченными вокруг молекулы пестицида, отражая его водоненавистные, или гидрофобные, свойства. Это способствует тому, что молекулы хлордекона склонны образовывать скопления или прикрепляться к частицам, таким как осадки и органическое вещество, вместо равномерного распределения в воде.

Применение моделей для прогнозирования поведения в природе

Чтобы проверить, могут ли распространенные математические модели описывать такое поведение, исследователи аппроксимировали свои данные двумя широко используемыми уравнениями, связывающими растворимость с температурой и молекулярными взаимодействиями. Модель Апельблата очень хорошо воспроизвела измерения и позволила им оценить ключевые величины, такие как изменения энергии и теплоемкости при растворении. Они также применили модель Non Random Two Liquids (NRTL), часто используемую для описания смесей непохожих молекул. Эта модель уловила общую тенденцию данных и показала, что в среднем молекулы хлордекона и воды расположены преимущественно случайным образом, хотя пестицид взаимодействует с окружающей жидкостью лишь слабо.

Что это значит для людей и экосистем

В целом исследование показывает, что хлордекон растворим в воде больше, чем считалось ранее, особенно при более теплых температурах, характерных для тропического климата. В то же время его нежелание равномерно смешиваться с водой и склонность связываться с осадками и органическим веществом объясняют, почему он одновременно может перемещаться по рекам и долго храниться в почвах и иле. Для затронутых сообществ и регуляторов эти новые измерения и модели дают более надежную основу для прогнозирования маршрутов миграции хлордекона, срока его сохранения и того, какие стратегии очистки будут наиболее эффективны.

Цитирование: Buric, D., Chaspoul, F., Prinderre, P. et al. Thermodynamics study of chlordecone solubility in water. Sci Rep 16, 15912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43690-7

Ключевые слова: хлордекон, загрязнение пестицидами, водная растворимость, загрязнение почв, биоаккумуляция