北极地区可能看起来是原始、与世隔绝的冰冻土地。但人类污染甚至已经到达这个世界的偏远角落——世界自然基金会称之为“地球的化学物质汇集地”。现在研究人员发现，自 20 世纪 90 年代以来，一种几乎坚不可摧的化学物质一直在该地区积聚。科学家表示，这些“永久化学物”无疑正在全球范围内增长。而且，对人类和生态系统健康的潜在影响尚未完全可知。
这个问题反常地始于为解决另一个环境问题所做的努力：臭氧层空洞。根据 1987 年的《蒙特利尔议定书》，各国同意逐步淘汰破坏臭氧层的化学物质，即氯氟烃 (CFC)。但工业界需要一些东西来替代这些物质，这些物质被广泛用于从冰箱到发胶等各种产品中。制造商转向了氢氯氟烃 (HCFC) 和氢氟烃 (HFC) 等化学品。
然而，当这些替代品升入大气层时，它们会与其他化学物质反应，形成几种被称为短链全氟烷基羧酸 (scPFCAs) 的物质。然后，这些化合物会降落并沉积在地表。由于这个过程，自 20 世纪 90 年代初以来，科学家们就怀疑 scPFCAs 会在环境中增加。但直到现在，研究人员还没有足够的数据来了解它们随时间推移发生的情况。“我们理论上知道这将会发生。但我们不知道它在真实环境中发生的程度，”多伦多约克大学的化学助理教授科拉·杨说。
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为了了解 scPFCAs 是否在《蒙特利尔议定书》生效后开始积累，杨和她的同事从加拿大北极地区的两个地点采集了冰芯样本。这些样本可以充当时间胶囊，记录从大气中降落并被包裹在逐年积累的冰层中的化学物质。冰芯的深度意味着它们涵盖了数十年：一个包含 38 年的冰，另一个包含 50 年。
通过分析，杨和她的同事发现，北极地区 scPFCAs 的含量显著增加，从 1990 年左右开始——恰好是《蒙特利尔议定书》生效的时候。例如，她说，对于他们研究的其中一种 scPFCAs，现在每年沉积在北极地区的量是条约生效前的 10 倍。通过计算机建模和比较化学品生产趋势，该团队还得出结论，CFC 的替代化学品要么是这种增加的唯一原因，要么是其主要来源之一。（研究人员发现，生产不粘锅等产品化学品的氟聚合物工业是 scPFCAs 的另一个来源。）他们的研究结果于 4 月发表在地球物理研究快报上。
杨指出，即使这项研究仅检查了北极冰芯，scPFCAs 也不可避免地存在于地球各地的环境中。这种情况是因为它们的前体——替代化学品——遍布全球大气层，与它们反应的化学品也是如此。“如果我们在北极地区看到 [scPFCAs] 的积累，那就意味着它们正在各地积累，”杨说。这种积累可能存在问题，因为 scPFCAs 是非常持久的化学物质。“它们的特点是碳-氟键，这是可以形成的最强的单键，”她解释说。“这些键非常牢固，以至于实际上没有任何环境过程可以分解它们。”杨说，任何在环境中积累的 scPFCAs 都将存在数千年。
对于研究中研究的 scPFCAs 的潜在毒性存在一些分歧。一些专家表示，除非达到远高于目前环境中存在的量，否则它们对生物体不会构成危害。“就我们目前所知，它们在观察到的水平上没有毒性，也不会在野生动物或人类中生物累积 [能够积聚起来]，”斯德哥尔摩大学环境有机化学教授伊恩·库辛斯说，他没有参与杨的论文。“因此，除非它们积累到更高的水平，否则它们不太可能对人类或其他生物体造成任何毒性影响。”但他确实指出，研究人员未来可能会发现关于其毒性的新东西。化学工业代表表示，至少该研究中确定的一种 scPFCAs，称为三氟乙酸 (TFA)，没有问题。“之前的科学研究表明，TFA [对] 食物链中较高等级的生物体（包括人类）的风险可忽略不计，”欧洲氟碳技术委员会 (EFCTC) 在给大众科学的一份声明中写道，该委员会代表欧洲的氟碳制造商。“它们不会在水生生物中生物富集，也不会在食物链中生物放大。” EFCTC 确实称这项研究“总体上是可靠的”。
其他专家认为，还没有进行足够的研究来真正了解 scPFCAs 是否可能具有毒性——特别是，在低剂量、慢性暴露水平下。“如果 [这些化学物质] 在环境中长期存在，人类和生物体将持续暴露，”东卡罗莱纳大学布罗迪医学院药理学和毒理学副教授杰米·德维特说，他没有参与 4 月份的研究。“问题是：环境中的低浓度，加上持续的暴露，是否足以压垮身体并产生毒性？这是未知的。”缺乏这些信息是因为这些类型的研究非常难以进行。南卡罗来纳大学的环境化学家约翰·费里也没有参与杨最近的研究，他同意 scPFCAs 的潜在影响尚未完全可知。“今天的研究不一定显示出任何东西——很难说这到底有多重要，”他说。“即使今天未知某种影响，[这] 并不意味着明天仍然未知。”
最终，大多数专家似乎都同意 scPFCAs 的极端持久性令人担忧。“我认为释放这些永远不会降解的物质不是一个好主意，”库辛斯说。“你可以肯定，如果你继续释放它们，迟早会产生有问题的影响。然后你必须等待很长时间才能使这种影响停止，因为你无法逆转污染。”