過濾掉有害的「永遠的化學物質」：淨化飲用水的方法

: By 凱爾‧杜德里克，聖母大學

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PFAS 出現在美國各地的供水系統中雅切克·迪拉格/Unsplash, CC BY

化學家在 1930 年代發明了 PFAS，讓生活變得更輕鬆：不沾鍋、防水衣服、防油食品包裝和防污地毯都是由 PFAS 製成的。但近年來，越來越多的發現與這些化學物質有關的健康風險已經變得越來越令人擔憂。

PFAS——全氟烷基和多氟烷基物質——現在要么被懷疑，要么知道貢獻甲狀腺疾病、膽固醇升高、肝損傷和癌症, 除其他健康問題外.

它們可以在血液中找到大多數美國人以及許多飲用水系統，這就是為什麼環保署在 2024 年 XNUMX 月最終確定了第一個可執行的聯邦限制飲用水系統中六種類型的 PFAS。全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)、全氟己烷磺酸(PFHxS)、全氟NA (PFNA) 和GenX 的含量限制在萬億分之4 到10 之間，小於XNUMX 個奧林匹克規模的游泳池中的一滴水，這說明了這些化學物質的毒性。第六種類型，PFBS，使用所謂的混合物作為混合物進行監管。危險指數.

要滿足這些新限制並不容易，也不便宜。還有另一個問題：雖然 PFAS 可以從水中過濾掉，但這些「永久化學物質」很難被破壞。

我的團隊聖母大學致力於解決涉及水系統污染物（包括 PFAS）的問題。我們探索新技術來去除 PFAS 飲用水和處理 PFAS 廢棄物。以下是挑戰的嚴重性以及減少飲用水中 PFAS 的方法：

消除 PFAS 每年將花費數十億美元

每五年，EPA 必須選擇 30 需要監測的不受管制的污染物在公共飲用水系統中。目前，這 29 種污染物中有 30 種是 PFAS。這些測試讓我們了解 PFAS 在水系統中的分佈範圍和位置。

EPA 已從美國22,500 個公共飲用水系統中的約3,800 個供水系統中採集了154,000 多個樣本，在其中22% 的供水系統中，測試發現了六種新監管的PFAS 中的至少一種，並且約16% 的系統超出了標準新標準。迄今為止，在 EPA 進行的測試中，東海岸各州 PFAS 含量超過新標準的系統比例最高。

根據 EPA 新規定，公共供水系統必須在 2027 年之前完成 PFAS 監測並提供公開數據。如果他們發現 PFAS 濃度超過新限值，那麼他們必須在 2029 年之前安裝處理系統。

這將為公共供水系統及其最終的客戶帶來多少成本，仍然是一個很大的未知數，但它不會便宜。

EPA 估算成本每年向國家公共飲用水系統支付約 1.5 億美元以遵守新聞規則。但其他估計顯示測試和清理 PFAS 污染的總成本將會高得多。美國水務協會將成本估算為每年超過 3.8 億美元僅適用於 PFOS 和 PFOA。

化學品種類超過5,000種 PFAS 被認為是 PFAS，但只有少數對其毒性進行了研究，在飲用水中進行測試的就更少了。美國地質調查局估計近一半的自來水被 PFAS 污染。

一些用於測試和清理的錢將來自聯邦政府。其他資金將來自 PFAS 的領先製造商 3M 和杜邦。 3M 同意支付賠償金 10.5億至12.5億美元之間幫助償還公共供水系統的部分 PFAS 測試和處理費用。但公共供水系統仍將承擔額外費用，而這些費用將轉嫁給居民。

下一個問題：處理“永久化學品”

另一個大問題是，捕獲的 PFAS 被過濾後如何處理。

垃圾掩埋場正在考慮之中，但這只會將問題推給下一代。 PFAS 被稱為「永遠的化學物質」是有原因的——它們具有令人難以置信的彈性，並且不會自然分解，因此很難被破壞。

研究表明，PFAS 可以透過能源密集技術來分解。但這會帶來高昂的成本。焚燒爐必須達到超過 1,800 華氏度（1,000 攝氏度）破壞 PFAS，並且有可能產生潛在有害的副產品還沒有很好理解。其他建議的技術，例如超臨界水氧化 or 等離子體反應器，也有同樣的缺點。

那麼誰負責管理 PFAS 廢棄物呢？最終責任可能會落在公共飲用水系統身上，但美國環保署沒有針對 PFAS 的廢棄物法規。

保護您的家免受 PFAS 侵害的步驟

您的第一個反應可能是使用瓶裝水來避免接觸 PFAS，但最近的一項研究發現甚至瓶裝水可能含有這些化學物質。瓶裝水由另一個聯邦機構食品藥物管理局監管，該機構沒有針對 PFAS 的標準。

您最好的選擇是依賴處理設施將使用的相同技術：

活性炭 與木炭類似。就像海綿一樣，它會捕獲 PFAS，並將其從水中去除。這與冰箱過濾器和某些水罐過濾器（如 Brita 或 PUR）中的技術相同。請注意，許多冰箱製造商的過濾器未經過 PFAS 認證，因此不要認為它們會將 PFAS 去除到安全等級。
離子交換樹脂 與許多家用軟水器採用的技術相同。與活性碳一樣，它可以從水中捕獲 PFAS，您可以在許多水罐過濾器產品中找到這項技術。如果您選擇整個房子水管工可以在水進入房屋的地方安裝處理系統，離子交換樹脂可能是最好的選擇。但價格昂貴。
反滲透 是一種膜技術，只允許水和選定的化合物通過膜，而 PFAS 被阻擋。它通常安裝在廚房水槽處，並且已被發現非常有效去除水中的大部分 PFAS。它對於整個房屋的處理來說並不實用，但它也可能去除許多其他污染物。

如果您擁有私人水井而不是公共飲用水系統，這並不意味著您不會接觸 PFAS。威斯康辛州自然資源部估計 71% 的私人淺井該州存在一定程度的 PFAS 污染。使用經過認證的實驗室測試井水中的 PFAS 含量每個樣品的費用為 300 至 600 美元，這一成本障礙將使許多私人井主蒙在鼓裡。

對於所有治療選項，請確保您選擇的設備經過 PFAS 認證由信譽良好的測試機構，並遵循建議的維護和過濾器更換時間表。不幸的是，目前沒有安全的方法來處理過濾器，因此它們被扔進垃圾桶。沒有一種治療方案是完美的，也沒有一種方案可以將所有 PFAS 去除到安全水平，但有的治療總比沒有好。

凱爾·杜德里克，土木與環境工程與地球科學副教授， 聖母大學

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