化學品真正需要持續多長時間？ 安德魯·布魯克斯來自蓋蒂圖片社
起初，PFAS 化學品似乎是個好主意。 作為 鐵氟龍，從 1940 世紀 XNUMX 年代開始，他們讓鍋具變得更容易清潔。 他們使夾克防水，地毯防污。 食品包裝紙、消防泡沫，甚至化妝品似乎都使用全氟烷基和多氟烷基物質更好。
然後測試開始檢測 人們血液中的 PFAS.
如今，PFAS 普遍存在於世界各地的土壤、灰塵和飲用水中。 研究表明他們在 98%的美國人的身體，他們去過的地方 與健康問題有關 包括甲狀腺疾病、肝損傷以及腎癌和睾丸癌。 現在有 超過 9,000 種 PFAS。 它們通常被稱為“永遠的化學品”，因為它們具有相同的特性，也非常有用 確保它們不會自然分解.
面對有關 PFAS 污染的訴訟，工業巨頭 3M 幾十年來一直生產用於多種用途的 PFAS， 宣布10.3億美元和解 於 22 年 2023 月 XNUMX 日與公共供水商合作，以幫助支付檢測和處理費用。 該公司承認在和解中不承擔任何責任，該和解需要法院批准。 清理可能需要花費 這個數額的很多倍.
但如何捕獲並銷毀永久化學物質呢？
生物化學 A·丹尼爾·瓊斯 和土壤科學家 惠莉 在密歇根州立大學研究 PFAS 解決方案，並解釋了目前正在測試的有前景的技術。
PFAS 如何從日常產品進入水、土壤並最終進入人類？
PFAS 進入人體的主要途徑有兩種：飲用水和食物消耗。
PFAS可以通過生物固體（即廢水處理污泥）的土地施用進入土壤，並且可以從垃圾填埋場浸出。 如果被污染的生物固體 作為肥料施用於農田, PFAS 可以進入水、農作物和蔬菜。
例如，牲畜可以通過吃的農作物和喝的水消耗 PFAS。 曾經有過 密歇根州報告的病例, 緬因州 和 新墨西哥 牛肉和奶牛中 PFAS 含量升高。 對人類的潛在風險有多大仍是未知數 很大程度上未知.
緬因州一個農場的奶牛被發現含有高含量的 PFAS。 Adam Glanzman/彭博社，蓋蒂圖片社
我們密歇根州立大學研究小組的科學家正在研究添加到土壤中的材料，這些材料可以阻止植物吸收 PFAS，但會將 PFAS 留在土壤中。
問題是這些化學物質無處不在，而且 沒有自然過程 在水或土壤中可有效分解它們。 許多消費品都含有 PFAS，包括化妝品、牙線、吉他弦和滑雪蠟。
目前消除 PFAS 污染的修復項目進展如何？
存在將它們從水中過濾出來的方法。 例如，這些化學物質會粘附在活性炭上。 但這些方法對於大型項目來說成本高昂，而且您仍然必須擺脫化學物質。
例如，在加利福尼亞州薩克拉門托附近的一個前軍事基地附近，有一個巨大的活性炭罐，可以吸收 約 1,500 加侖 每分鐘被污染的地下水，經過過濾然後泵入地下。 該修復項目需要成本 超過$ 3百萬，但它會阻止 PFAS 進入社區使用的飲用水中。
美國環境保護署已 提議制定具有法律效力的法規 公共飲用水系統中六種 PFAS 化學物質的最高含量。 其中兩種化學品——全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）——將被視為單獨的危險化學品，當其含量超過萬億分之四（遠低於之前的指導值）時，將採取監管行動。
過濾只是第一步。 一旦 PFAS 被捕獲，那麼您就必須處理裝載 PFAS 的活性炭，而 PFAS 仍然會四處移動。 如果您將受污染的材料掩埋在垃圾填埋場或其他地方，PFAS 最終會滲出。 這就是為什麼找到摧毀它的方法至關重要。
科學家們發現的最有前景的分解 PFAS 的方法是什麼？
銷毀 PFAS 最常見的方法是焚燒，但大多數 PFAS 都非常耐燃燒。 這就是為什麼它們在消防泡沫中。
PFAS有多種 氟原子與碳原子相連，碳和氟之間的鍵是最強的鍵之一。 通常，要燃燒某些東西，就必須破壞鍵，但氟無法從碳上脫離。 大多數 PFAS 在焚燒溫度約為 攝氏1,500度 （2,730 華氏度），但它的能源密集型和合適的焚燒爐很少。
還有其他幾種很有前景的實驗技術，但尚未擴大規模以處理大量化學品。
巴特爾的一個小組開發了 超臨界水氧化 銷毀 PFAS。 高溫和高壓會改變水的狀態，加速化學反應，從而破壞有害物質。 然而，擴大規模仍然是一個挑戰。
其他人是 與...合作 等離子體反應器， 它使用水、電和氬氣來分解 PFAS。 它們速度很快，但也不容易擴展。
未來我們可能會看到什麼？
很大程度上取決於我們對人類接觸 PFAS 的主要來源的了解。
如果暴露主要來自飲用水，則還有更多潛在方法。 它有可能最終可以通過電化學方法在家庭層面上銷毀，但也存在有待了解的潛在風險，例如將氯化物等常見物質轉化為毒性更強的副產品。
補救的一大挑戰是確保我們不會因釋放其他氣體或產生有害化學物質而使問題變得更糟。 人類有著試圖解決問題並使事情變得更糟的悠久歷史。 冰箱就是一個很好的例子。 氟利昂（一種氯氟烴）是替代冰箱中有毒且易燃氨的解決方案，但後來 它導致平流層臭氧消耗。 它被氫氟碳化合物取代，現在 為氣候變化做出貢獻.
如果說有什麼值得吸取的教訓的話，那就是我們需要思考產品的整個生命週期。 我們真正需要的化學品能持續多久？
關於作者
A·丹尼爾·瓊斯，生物化學教授， 密歇根州立大學 和 惠莉，環境與土壤化學教授， 密歇根州立大學
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