科学家发明了一种分解饮用水中“永久性化学物质”的方法。方法如下

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本文发表于2023年4月11日,并于2024年4月17日更新。

  • 研究人员发现了一种消除“永久性化学物质”(即PFAS)的方法,这类物质通常需要数百年甚至数千年才能分解。

  • 这些有害化学物质存在于众多日常用品中,人类可能通过饮用水摄入。

  • 世界经济论坛的《2024年全球风险报告》将污染列为社会面临的第十大紧迫威胁,无论是短期还是长期。

有毒的“永久性化学物质”需要多长时间才能分解?这是一个带有陷阱的问题,因为正如其别名所示,它们并不会分解……至少在数百年甚至可能数千年内不会。

然而,不列颠哥伦比亚大学(UBC)的研究人员已开发出一种新型水处理技术,能够过滤并去除有害的永久性化学物质——即全称为全氟和多氟烷基物质(PFAS)——从饮用水中安全、高效且彻底地去除。

PFAS从何而来?

肉眼无法看见它们。但目前使用中的此类物质超过4,700种,PFAS的应用很可能存在于您的家中或工作场所,并且常常最终进入环境,尤其是渗入雨水、土壤、沉积物和饮用水中,人类和动物可能由此摄入。

自20世纪40年代以来,工业界一直在使用这些人造化学物质,包括用于防水雨具;使不粘锅实现不粘功能;用于防污面料和地毯;部分化妆品;灭火泡沫;为防油脂、防水或防油而生产的产品;快餐包装;洗发水和牙线等家居用品……种类还在不断增加。

据估计,PFAS给社会造成的成本近来达到每年17.5万亿美元,而据《卫报》报道,制造商自身每年的利润为40亿美元。《卫报》。

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如何从饮用水中去除PFAS?

首席科学家Mohseni博士及其在UBC的团队开发出一种独特的二氧化硅基材料,该材料对饮用水中的多种PFAS具有很高的吸附能力。这种可重复使用的材料起到过滤器的作用,可截留大部分有害颗粒,随后研究人员开发的独特电化学和光化学工艺会将这些颗粒破坏。

“我们的吸附介质可捕获高达99%的PFAS颗粒,并且还可以再生,有可能重复使用。这意味着,当我们从这些材料上去除PFAS时,不会产生更多剧毒固体废物,而这将成为另一项重大环境挑战。”Mohseni博士表示。

永久性化学物质可能渗入水道,污染人类的饮用水。Image: 路透社/Bing Guan

美国亚利桑那州立大学科学家开展的另一项研究利用微生物分解PFAS。

该研究由2018年斯德哥尔摩水奖得主Bruce Rittmann领导,研究团队使用一种经过特殊改良、称为MCfR的膜,使水中发生反应,以攻击其中PFAS颗粒的化学结构。随后,水在特殊反应器(MBfR)中经微生物处理,以分解残留的污染颗粒,而这些颗粒具有化学领域中最强的碳键之一。

“我们使用MCfR去除部分或全部氟原子,然后将含有这些化合物的水交由MBfR中的微生物处理,由它们完成剩余工作。”Rittmann表示。

PFAS对健康有哪些影响?

大多数人通过食物、消费品或饮用受污染的水接触到永久性化学物质。据报道,接触PFAS与肝损伤、甲状腺疾病、肥胖、生育问题和癌症等健康问题有关,这一结论来自欧洲环境署。

来自喷雾剂、化学品和处理剂的有害颗粒会随时间累积,并可能最终污染水道,或因使用某些化妆品而被人体吸收。

虽然在加拿大等国家(该研究即在当地开展)制造商已不再使用PFAS,但这些物质仍存在于各种产品中。

越过边境,美国大多数人都曾接触过PFAS,血液中也检出过这些污染物的痕迹,这一结论来自有毒物质与疾病登记署(ATSDR)。

美国人群中最常见PFAS的血液含量随时间的变化

自2000年以来,在美国血液样本中发现的永久性化学物质已下降超过85%。Image: 有毒物质与疾病登记署

然而,美国最常见类型永久性化学物质的使用量已有所下降。污染水平检测显示,在本世纪前二十年,美国人血液中的PFOS等永久性化学物质含量下降超过85%,PFOA含量下降超过70%。

但随着主要PFAS化学物质逐步淘汰,它们可能被其他物质取代,从而使人们面临健康风险,ATSDR指出。

污染被视为对全球而言兼具短期和长期紧迫性的风险。Image: 世界经济论坛

各国将执行针对永久性化学物质的立法

像永久性化学物质这样的污染物,是正在损害地球的更广泛污染和环境退化的表现。

世界经济论坛的《2024年全球风险报告》将污染列为社会面临的第十大紧迫威胁,无论是短期还是长期。

与此同时,在未来十年人们认为的十大威胁排名中,生物多样性丧失和生态系统崩溃位居第三。

针对污染物造成的损害,美国联邦政府已对饮用水中有毒PFAS的含量设定了国家限值,《史密森尼杂志》报道称。根据该立法,美国环境保护署(EPA)对两类PFAS设定了每万亿分之四的限值:PFOA和PFOS。另外四种受监管化合物——PFNA、PFHxS、PFBS和“GenX化学品”——其使用也分别受到单独限制。

在美国,供水机构将有三年时间进行检测;如果结果显示饮用水中PFAS化学物质的含量超过规定限值,则它们还将有两年时间安装处理系统以去除这些有毒物质。

欧盟及其他国家即将执行立法,以限制PFAS的广泛使用。

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