PFAS 化学物质会永远污染水,毕竟可以分解。
PFAS 化合物或“永久化学品”污染了世界各地的水。 一种新方法可以摆脱它们。 (图片来源:彼得凯德,盖蒂图片社)
合成化合物被称为“永久化学物质”,因为它们在环境中永远不会分解,实际上可以通过斩首来销毁。
科学家们发现了一种简单的破坏技术,可以处理 10 种此类化学物质,即全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS)。 研究人员希望该方法能够揭示更多 PFAS 类物质的弱点,从而为从饮用水中轻松、廉价地去除这些化学物质开辟道路。
研究人员于 8 月 18 日在《科学》杂志上发表了他们的发现。
永远的化学品,无处不在
PFAS 化合物存在于各种各样的产品中:从食品包装到洗发水,再到不粘炊具和电子产品。 这些化学物质由一个头部(通常包含带电的氧分子)和一个碳原子和氟原子的尾部组成,它们通过自然界中任何东西都无法断裂的键连接起来。 因此,根据环境保护署(EPA)的说法,PFAS 化合物在土壤、空气、水甚至人体血液样本中的含量很低。 EPA 表示,研究人员仍在努力了解 PFAS 暴露对健康的影响,但这些化学物质可能会干扰人体激素、提高胆固醇水平、影响生育能力并增加某些癌症的风险。
追踪环境污染的非营利组织环境工作组的环境化学家 Tasha Stoiber 告诉《科学》杂志,PFAS 化学品未经改变地通过水处理厂,目前的清理方法非常昂贵。 Stoiber 没有参与这项新研究。过滤它们并将 PFAS 化学物质粘在垃圾填埋场只会增加它们稍后浸出的风险,而其他清理方法通常会产生有害的副产品,需要复杂的步骤才能分解。
加州大学洛杉矶分校和西北大学的化学家采取了一种更简单的方法——用化学断头台瞄准分子的头部。带电的氧分子会与其他化学物质发生反应,因此西北大学化学家 William Dichtel 和博士生 Brittany Trang 决定攻克这个弱点。
研究人员使用了一种常见的溶剂二甲基亚砜 (DMSO),因为之前 EPA 的研究暗示 PFAS 在暴露于 DMSO 时会缓慢降解。 Dichtel 和他的同事在不同的温度下测试了不同的配方,发现降低 PFAS 的最快方法是将“永久化学物质”与 DMSO 和碱液或氢氧化钠一起加热至沸腾 – 一种在许多类型的肥皂中发现的常见化学物质。
“这引发了所有这些反应,它开始从这些化合物中吐出氟原子以形成氟化物,这是最安全的氟形式,”Dichtel 在一份声明中说。 “虽然碳氟键超强,但带电的头部基团是阿喀琉斯之踵。”
清理水
少量氟化物对人类是安全的,通常添加到饮用水中以帮助预防蛀牙。 该反应的其他副产物是二氧化碳和甲酸,甲酸是一种用于某些蚂蚁物种防御的化学物质,毒性低——有时甚至将酸添加到动物饲料中以减少细菌生长而不伤害牲畜。
Trang 告诉《科学》杂志,由于新方法不会产生有害化学物质,因此可用于清洁饮用水。 PFAS 化合物可以被过滤掉,然后单独斩首,只留下无害的化学物质进行处理。
研究人员发现,该方法可以清除任何含有富氧羧酸头的 PFAS 化合物。 这并不涵盖所有类别的 PFAS,但 Dichtel 和他的同事们希望他们的方法可能会激发攻击更具抵抗力的 PFAS 化学品的新方法。