研究人员开发出一种分解一类持久性化学物质的方法，他们表示这种方法比目前使用的严苛方法更简单、更廉价。这项工作还暗示了这些与健康问题有关的化学物质是如何分解的——这一发现可能有助于最终摧毁这些持久性污染物。
全氟烷基和多氟烷基物质，或 PFAS，广泛用于消防泡沫、防水服装和不粘炊具等产品中。由于 PFAS 在典型的环境条件下不会分解，因此被称为“永久化学物”，它们会在土壤和水中积累，并在摄入后持续存在于人体内。2015 年的一项研究发现，97% 的美国人血液中含有 PFAS，科学家已将它们与包括甲状腺疾病、高胆固醇和癌症在内的疾病联系起来。
加拿大多伦多约克大学的环境化学家 Shira Joudan 说：“这些化学物质最初是由公司设计成稳定的——这曾经是一个优点，但一旦它们进入环境，就变成了缺点。”
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PFAS 可以从水中去除，但处理这些化学物质已被证明具有挑战性。当埋在垃圾填埋场时，PFAS 会渗入周围环境，带来污染土壤和地下水的风险。
严苛的处理方法
处理 PFAS 的方法通常依赖于昂贵且严苛的处理，其中一些方法需要超过 1,000°C 的高压和高温。更重要的是，伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的环境化学家 Brittany Trang 说，有证据表明，焚烧含有 PFAS 的产品可能会导致这些化合物扩散到环境中。她是描述这种新方法的研究的共同负责人。“我们需要一种以不会继续污染环境的方式来清除 PFAS 的方法，”她说。
8 月 18 日发表在《科学》杂志上的最新方法表明，使用廉价的试剂和约 100°C 的温度分解最大的一类 PFAS 之一是有希望的。
Joudan 没有参与这项研究，但她说她对这种方法感到兴奋。“这是我第一次看到一种降解机制，我心想，‘这实际上可能会有所作为。’”
PFAS 的持久性归因于一系列碳-氟键，这是自然界最强的化学键之一。Trang 和她的同事们没有试图打破这种稳定的键，而是将目标锁定在分子一端含有氧原子的化学基团上。通过在称为 DMSO 的溶剂和清洁剂和肥皂中常见的试剂中加热这些化合物，研究人员成功地去除了含氧基团。这引发了一连串的反应，最终将这些化合物分解成无害的产物。
废物产物
使用这种方法，该团队降解了 10 种 PFAS，包括 PFOA（一种在大多数国家被禁止的化学物质）及其一种常见的替代品。
计算分析表明，这类 PFAS 的分解方式是每次分解两个或三个碳原子，而不是像通常认为的那样每次分解一个碳原子。Joudan 说，了解这些污染物分解的机制可以为解决永久化学物问题的方法提供信息。
到目前为止，科学家们已经鉴定出超过 12,000 种 PFAS。最新的降解方法适用于 PFOA 和密切相关的化学物质，但不适用于另一种流行的 PFAS，即全氟辛烷磺酸 (PFOS)——它可能具有毒性，并且在许多国家已不再上市。相比之下，加利福尼亚州帕萨迪纳的咨询和工程公司 Tetra Tech 的 PFAS 咨询负责人 Ian Ross 说，现有方法可以降解 PFOA 和 PFOS。
Ross 还指出，在废物处理中使用 DMSO 作为溶剂可能不切实际，并且他质疑这种方法是否会在现实世界中得到应用。“如果你要大量购买 DMSO，然后再处理 DMSO，那将花费你一大笔钱——你不能把它倒入下水道，”他说。
研究人员希望这项研究将帮助其他人开发他们自己的 PFAS 分解方法。“任何从事 PFAS 降解工作的人都可以看看这个，也许能更好地理解可能正在发生的事情，”西北大学研究 PFAS 去除的共同作者 William Dichtel 说。“即使我不认为这是最终的解决方案，但这确实是我做科学的原因——这样我可以对世界产生积极的影响。”
本文经许可转载，并于 2022 年 8 月 18 日首次发布。