研究人員開發出一種分解一類永續性化學物質的方法，他們表示這種方法比目前使用的嚴苛方法更簡單、更廉價。這項工作還暗示了這些與健康問題有關的化學物質是如何分解的——這一發現可能有助於最終摧毀這些永續性汙染物。
全氟烷基和多氟烷基物質，或 PFAS，廣泛用於消防泡沫、防水服裝和不粘炊具等產品中。由於 PFAS 在典型的環境條件下不會分解，因此被稱為“永久化學物”，它們會在土壤和水中積累，並在攝入後持續存在於人體內。2015 年的一項研究發現，97% 的美國人血液中含有 PFAS，科學家已將它們與包括甲狀腺疾病、高膽固醇和癌症在內的疾病聯絡起來。
加拿大多倫多約克大學的環境化學家 Shira Joudan 說：“這些化學物質最初是由公司設計成穩定的——這曾經是一個優點，但一旦它們進入環境，就變成了缺點。”
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PFAS 可以從水中去除，但處理這些化學物質已被證明具有挑戰性。當埋在垃圾填埋場時，PFAS 會滲入周圍環境，帶來汙染土壤和地下水的風險。
嚴苛的處理方法
處理 PFAS 的方法通常依賴於昂貴且嚴苛的處理，其中一些方法需要超過 1,000°C 的高壓和高溫。更重要的是，伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的環境化學家 Brittany Trang 說，有證據表明，焚燒含有 PFAS 的產品可能會導致這些化合物擴散到環境中。她是描述這種新方法的研究的共同負責人。“我們需要一種以不會繼續汙染環境的方式來清除 PFAS 的方法，”她說。
8 月 18 日發表在《科學》雜誌上的最新方法表明，使用廉價的試劑和約 100°C 的溫度分解最大的一類 PFAS 之一是有希望的。
Joudan 沒有參與這項研究，但她說她對這種方法感到興奮。“這是我第一次看到一種降解機制，我心想，‘這實際上可能會有所作為。’”
PFAS 的永續性歸因於一系列碳-氟鍵，這是自然界最強的化學鍵之一。Trang 和她的同事們沒有試圖打破這種穩定的鍵，而是將目標鎖定在分子一端含有氧原子的化學基團上。透過在稱為 DMSO 的溶劑和清潔劑和肥皂中常見的試劑中加熱這些化合物，研究人員成功地去除了含氧基團。這引發了一連串的反應，最終將這些化合物分解成無害的產物。
廢物產物
使用這種方法，該團隊降解了 10 種 PFAS，包括 PFOA（一種在大多數國家被禁止的化學物質）及其一種常見的替代品。
計算分析表明，這類 PFAS 的分解方式是每次分解兩個或三個碳原子，而不是像通常認為的那樣每次分解一個碳原子。Joudan 說，瞭解這些汙染物分解的機制可以為解決永久化學物問題的方法提供資訊。
到目前為止，科學家們已經鑑定出超過 12,000 種 PFAS。最新的降解方法適用於 PFOA 和密切相關的化學物質，但不適用於另一種流行的 PFAS，即全氟辛烷磺酸 (PFOS)——它可能具有毒性，並且在許多國家已不再上市。相比之下，加利福尼亞州帕薩迪納的諮詢和工程公司 Tetra Tech 的 PFAS 諮詢負責人 Ian Ross 說，現有方法可以降解 PFOA 和 PFOS。
Ross 還指出，在廢物處理中使用 DMSO 作為溶劑可能不切實際，並且他質疑這種方法是否會在現實世界中得到應用。“如果你要大量購買 DMSO，然後再處理 DMSO，那將花費你一大筆錢——你不能把它倒入下水道，”他說。
研究人員希望這項研究將幫助其他人開發他們自己的 PFAS 分解方法。“任何從事 PFAS 降解工作的人都可以看看這個，也許能更好地理解可能正在發生的事情，”西北大學研究 PFAS 去除的共同作者 William Dichtel 說。“即使我不認為這是最終的解決方案，但這確實是我做科學的原因——這樣我可以對世界產生積極的影響。”
本文經許可轉載，並於 2022 年 8 月 18 日首次釋出。