К вопросу о запрете фтор-смазок в лыжных видах спорта

Опубликовано: skisport.ru

Тем, кто пристально следит за новостями лыжного спорта, хорошо известно, что с сезона 2023-2024 Международная федерация лыжного спорта (FIS) и Международный союз биатлонистов (IBU) запретили использование лыжных фторосодержащих смазок на стартах, проводимых под эгидой FIS и IBU. С учетом того, что наступающий сезон будет Олимпийским, данный вопрос является крайне актуальным.

В чем же кроется причина такого запрета, и как этот запрет повлияет на дальнейшую эволюцию лыжного спорта?

Первопричиной запрета является включение перфторированных карбоновых и сульфокислот с длиной цепи С6-С10 и их производных в перечень стойких органических загрязнителей (СОЗ) на основе решения Стокгольмской конвенции в 2000 году. Эти соединения являются высокоактивными фторированными поверхностно-активными веществами (фтор-ПАВ), что стало толчком для их широкого распространения в различных областях народного хозяйства – это производство полимеров, гальваника, флотация, стекольная и текстильная промышленность. Поверхности, обработанные такими соединениями, приобретают водо- и масло-отталкивающие свойства. Одно из следствий данного явления, которое активно применяется, в частности, в лыжных видах спорта – это то, что пластик, обработанный фтор-ПАВами или их производными улучшает свои антифрикционные свойства, т.к. лыжа преимущественно скользит по тонкой водной пленке.

Первые упоминания о промышленном выпуске фтор-ПАВ (С8) относятся к 1951 году и американским химическим компаниям «3М» и «DuPont».

После нескольких десятков лет применения фтор-ПАВ во всем мире оказалось, что, во-первых, они присутствуют практически везде - в земле, в воде, во флоре и фауне и попадают в пищевые цепи. Во-вторых, они активно вмешиваются в биохимические процессы на клеточном уровне и, в-третьих, что они крайне медленно разлагаются и выводятся из организма, становясь причиной различных патологий. Например, период полувыведения перфтороктановой кислоты (С8) из организма человека занимает чуть меньше четырех лет. В природе период полураспада фтор-ПАВ составляет несколько десятков лет.

Неудивительно, что запрет, в конце концов, распространился и на фторсодержащие мази в лыжных видах спорта.

В качестве лыжных мазей могут использоваться фторорганические соединения, не имеющие функциональных групп и не относящиеся к стойким органическим загрязнителям (СОЗ).

Фторорганические соединения биологически инертны и находят широкое применение во многих областях и даже там, где они непосредственно контактируют с человеком. Это пищевая промышленность – всем известные тефлоновые сковородки; это медицина – кровеносные сосуды, имплантаты, элементы сердечных клапанов, компоненты искусственных кровезаменителей с газотранспортной функцией, препараты для лечения отслоения сетчатки глаза и сухого кератоконъюнктивита (синдром сухого глаза), анестетики (препараты для общего наркоза), контрастные вещества в МРТ; это косметология – компоненты составов для мезотерапии, маски и крема; это фармацевтика – по последним данным каждый третий фармацевтический препарат в мире имеет в составе молекул действующего вещества атомы фтора; это безопасность при пожарах – некоторые фторорганические вещества допущены для пожаротушения в помещениях с людьми.

Таким образом, на сегодняшний день параллельно существуют два типа соединений, применяемых во фторированных лыжных смазочных составах. Первые - это вещества, которые содержат некоторое измеряемое количество фтор-ПАВ С8, и вторые – это биологически инертные вещества, которые теоретически тоже могут содержать в своем составе С8, но в количествах не более 10 мкг/кг (более точно оценить не позволяют современные методы анализа).

Тем не менее, тотальный запрет на фторсодержащие смазочные материалы действует уже второй сезон, и всем участникам стартов проводимых под эгидой FIS и IBU необходимо исходить из этих новых правил.

Хорошо это или плохо – вопрос спорный. Это новый вызов для технических специалистов, новое развитие. Лыжные гонки – не та область, где применение фторорганических соединений жизненно необходимо. Спорт высших достижений – это вершина айсберга, но именно он является законодателем мод, скрытая часть айсберга — это любительский и детско-юношеский спорт, и с учетом таких неразрывных аспектов как экология, здоровье и демография - запрет фторсодержащих смазок в лыжных видах спорта может выглядеть оправданно.

Для оценки присутствия или отсутствия фторсодержащих соединений на скользящей поверхности лыжи выбран метод инфракрасной спектроскопии. Метод достаточно чувствительный, мобильный и оперативный. Он основан на анализе отражения инфракрасного излучения от пластика и показывает наличие на поверхности соединений с химическими связями углерод - фтор, а именно:

-СF₃

=СF₂

ºCF

Однако, метод не является селективным и не отделяет вредные фтор-ПАВ от фторорганических и фторполимерных соединений, не относящихся к СОЗ.

В Европе для проведения тестирования применяют спектрометр фирмы Bruker марки ALPHA II. Прибор перемещается по направляющим вдоль всей скользящей поверхности лыжи и позволяет таким образом сделать анализ в любой точке от носка до пятки.

В России пока нет опыта работы на приборе ALPHA II, но для того, чтобы увидеть, как меняется ИК спектр чистого пластика и пластика обработанного фтор-смазкой, достаточно воспользоваться стационарным ИК спектрометром. Например, спектрометром PerkinElmer SpectrumTwo. Он не позволяет сканировать всю лыжу, но имеет возможность сделать анализ небольшого куска пластика лыжной подошвы.

Для примера была выбрана лыжа «Fischer carbon lite». При помощи шлифовочной машины и абразивного камня было выполнено снятие верхнего слоя пластика для выравнивания поверхности. Далее выровненную поверхность 4 раза интенсивно промыли смывкой «VORTEX для мазей держания без фтора» используя при этом новую сервисную щетку для беговых лыж с пластиковой щетиной.

После процедуры очистки с беговой лыжи «Fischer carbon lite» срезали кусок пластика размером примерно 40х15х1 мм и сняли его спектр. Далее на этот же кусок пластика салфеткой нанесли фторированную эмульсию «VORTEX Super +1...-10», подсушили, отполировали сервисной пластиковой щеткой и повторно сняли спектр.

На рисунке спектр чистого пластика выделен красным цветом, спектр пластика с нанесенной на него фтор-смазкой выделен синим цветом.

В описании к прибору ALPHA II указано, что фторорганические соединения на ИК спектре будут отражаться в виде пика на участке примерно 1200 см^-1. На полученном спектре видим появившиеся два пика на 1220 и 1154 см^-1 соответственно.

Проведенный эксперимент подтвердил, что метод ИК спектрометрии позволяет обнаружить наличие на скользящей поверхности лыжи или сноуборда фторорганические соединения.

Время покажет, как запрет фторированных смазок повлияет на дальнейшее развитие спортивной технической мысли. Вероятно, на первый план будут выходить лыжные структуры (штайншлифт) или поменяется структура и химический состав пластика скользящей поверхности лыж.

Вопрос тестирования лыж методом ИК спектрометрии требует дальнейшей проработки, в частности, получения ответов на такие вопросы:

1. Как с наименьшими усилиями, но гарантированно удалить остатки фторорганических соединений с лыжи для прохождения теста на приборе ALPHA II?

2. Как быстро оценивать новые безфторовые смазочные материалы без риска запачкать лыжи и вспомогательный инвентарь? Будет ли производитель смазки нести ответственность за свою продукцию или эта ответственность ляжет полностью на спортсменов?

3. Какой максимальный допустимый уровень фторорганических соединений на лыже для прохождения теста на приборе ALPHA II?

4. Так как метод ИК спектрометрии достаточно чувствительный - как хранить и эксплуатировать лыжи и инвентарь на крупных соревнованиях для предотвращения случайного попадания на них фторорганических соединений, чтобы исключить риск дисквалификации?