我是斜杠青年，一個(gè)熱愛前沿科技的“雜食性”學(xué)者！

首先，解釋全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）的復(fù)雜性——有時(shí)被稱為“永遠(yuǎn)的化學(xué)品”。

如果你關(guān)注科學(xué)新聞，你可能會看到關(guān)于PFAS的研究——它們在哪里被發(fā)現(xiàn)，它們來自哪里，以及它們對健康和環(huán)境的影響。但這些化學(xué)品到底是什么，為什么人們對它們?nèi)绱烁信d趣？

什么是PFAS？

PFAS代表“全氟和多氟烷基物質(zhì)”——但如果你沒有化學(xué)基礎(chǔ)，理解起來會有些費(fèi)勁。

“氟化”表示PFAS分子含有氟元素，而“每個(gè)或聚合物”意味著有很多氟原子。在有機(jī)化學(xué)中，“烷基”是指含有至少一個(gè)碳原子的化學(xué)基團(tuán)，該碳原子與兩三氫鍵。

美國亞利桑那州立大學(xué)環(huán)境衛(wèi)生工程生物設(shè)計(jì)中心教授Rolf Halden解釋表示：“PFAS類似于天然存在的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)品，除了鹵素元素氟正在取代結(jié)構(gòu)中的多個(gè)或所有氫原子?！?/p>

PFAS也是完全合成的——這意味著它們在自然界中找不到。一般來說，含氟化學(xué)品在性質(zhì)上非常罕見。

以前在道化學(xué)公司工作的退休工業(yè)化學(xué)家和行業(yè)顧問馬克·瓊斯表示，這種質(zhì)量在過去被視為一種優(yōu)勢。

“四十年前，當(dāng)馬克·瓊斯第一次在有機(jī)化學(xué)課上遇到氟化時(shí)，它被說成一個(gè)完全合成的東西的例子......因此，它們將是安全的，因?yàn)樗鼈兣c生物學(xué)不相互作用。”

自20世紀(jì)40年代首次合成以來，新的PFAS隨著時(shí)間的推移被發(fā)明，現(xiàn)在有數(shù)千個(gè)。全氟辛烷酸（PFOA）——已用于地毯和室內(nèi)裝潢、紡織品和服裝以及消防泡沫——以及全氟辛烷磺酸（PFOS）是兩種被廣泛使用和研究的舊PFAS。

然而，令人驚訝的是，對于哪些化學(xué)品應(yīng)該被歸類為PFAS，幾乎沒有達(dá)成共識。波士頓大學(xué)2022年的一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了不同的美國監(jiān)管機(jī)構(gòu)和非政府組織如何以不同的方式定義PFAS。例如，根據(jù)某些定義，一些含有氟的藥物被視為PFAS，但其他定義不然。

“這個(gè)定義[PFAS]的問題真的很陰險(xiǎn)，”馬克·瓊斯最近為美國化學(xué)學(xué)會的《工業(yè)事務(wù)》時(shí)事通訊撰寫了關(guān)于這個(gè)主題的文章。他描述了將PFAS定義為特定化學(xué)品清單或更廣泛地基于特定化學(xué)特性的存在之間的緊張關(guān)系。

我們使用PFAS做什么？

PFAS是多功能化學(xué)品。它們存在于食品包裝、炊具、服裝、家具、露營裝備、牙線和去污劑等消費(fèi)品中。

這在很大程度上歸因于它們有用的化學(xué)性質(zhì)。例如，PFAS的耐熱性對于涂抹不粘鍋很方便。PFAS還可以使紡織品和其他產(chǎn)品防水和防污。

新南威爾士大學(xué)（UNSW）土木和環(huán)境工程學(xué)院教授斯圖爾特·汗表示：“他們認(rèn)為大多數(shù)分子要么是疏水性，要么是親水性的——被水或油所吸引?！薄笆聦?shí)上，PFAS可以排斥水和石油。”

最近發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)和技術(shù)》雜志上的一項(xiàng)美國研究發(fā)現(xiàn)，一些兒童服裝、床上用品和家具產(chǎn)品含有PFAS或分子，在身體或環(huán)境中氧化時(shí)可以轉(zhuǎn)化為PFAS。這項(xiàng)研究部分由沉默之春研究所資助，該組織研究環(huán)境中的化學(xué)品與婦女健康之間的聯(lián)系。

PFAS的另一個(gè)眾所周知的用途是消防泡沫——特別是用于液體燃料火災(zāi)。

為什么人們擔(dān)心PFAS？

PFAS的耐寒性是一把雙刃劍。它們對化學(xué)和生物降解都非常有抵抗力——因此被稱為“永遠(yuǎn)的化學(xué)品”不太受歡迎。雖然許多司法管轄區(qū)已經(jīng)逐步淘汰了全氟辛烷磺酸和全氟辛烷磺酸的使用，但這些化學(xué)品仍然在我們周圍，并將在可預(yù)見的未來使用。

現(xiàn)實(shí)生活中PFAS無處不在......

據(jù)美國環(huán)境保護(hù)局（EPA）稱，PFAS可以通過食物和飲用水、消費(fèi)品和包裝以及呼吸空氣或灰塵進(jìn)入我們的身體。

機(jī)場和jun事基地等舉辦消防訓(xùn)練的地點(diǎn)附近可能會有高水平的PFAS。

“PFAS泡沫通常最終會落在地面上，最終在下雨后，它們會浸泡在地下，最終落在地下水位上。”“這就是為什么現(xiàn)在在澳大利亞許多地方的地下水供應(yīng)受到污染方面有很多問題?！?/p>

但我們應(yīng)該擔(dān)心我們體內(nèi)有PFAS嗎？

“關(guān)于公共衛(wèi)生的影響，特別是來自環(huán)境的影響，仍然有很多未知數(shù)?！?/p>

根據(jù)Manefield的說法，PFAS不像其他一些污染物（如二惡英）那么有害——但它們也不一定是良性的。

“我們對PFAS化學(xué)有足夠的了解，可以理解它與我們的健康和地球的健康不相容。”

PFAS尚未被證明直接導(dǎo)致人類的任何特定疾病。然而，流行病學(xué)研究和非人類動(dòng)物研究的結(jié)果將PFAS暴露與健康問題聯(lián)系起來，如某些癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增加、膽固醇增加以及免疫功能和疫苗反應(yīng)受損。許多最有力的證據(jù)來自對PFOA和PFOS的研究，這些研究已經(jīng)存在的時(shí)間更長，研究也更多。

最近，有人擔(dān)心，更高的PFAS暴露可能會降低疫苗的有效性，并使人們更容易感染新冠病毒。

歸根結(jié)底，我們對PFAS對健康和環(huán)境影響的總體理解仍然相對有限。困難包括不同的PFAS的數(shù)量，在研究流行病學(xué)關(guān)聯(lián)時(shí)確定因果關(guān)系的挑戰(zhàn)，以及對非人類動(dòng)物的研究可能無法轉(zhuǎn)化為我們這一事實(shí)。

然而，許多專家和政府機(jī)構(gòu)采取預(yù)防性觀點(diǎn)，即我們應(yīng)該盡可能減少對PFAS的接觸，并限制其使用。

我們可以把PFAS從環(huán)境中弄出來嗎？

雖然PFAS很難分解，但我們確實(shí)有辦法將它們從水和土壤中清除。離子交換水處理廠，如即將在澳大利亞北領(lǐng)地凱瑟琳開業(yè)的工廠，使用一種特殊的樹脂將PFAS吸出水面。我們還可以通過分離PFAS綁定的土壤成分來“清洗”土壤。然而，這些方法不會破壞PFAS，而只是將其移出環(huán)境。

我們正在積累這種被PFAS污染的離子交換樹脂，總有一天，它必須去到某個(gè)地方。

受PFAS污染的樹脂或土壤可以焚燒，但這消耗大量能源，而且價(jià)格昂貴。目前正在研究使用活性炭在土壤中固定PFAS，這阻止PFAS在環(huán)境中進(jìn)一步傳播。同樣，這不是一個(gè)永久性的解決方案。

一些科學(xué)家正在研究使用細(xì)菌和化學(xué)催化劑來實(shí)際降解PFAS的更好方法。困難的第一步是打破碳和氟之間非常強(qiáng)大的化學(xué)鍵。

我們的重點(diǎn)是去除這些真正非常緊密地粘附在碳骨架上的氟原子。

有趣的是，一種有前途的分子可以催化氟的去除，你可能聽說過：維生素B12。催化劑的工作原理是降低化學(xué)反應(yīng)所需的能量，例如打破鍵。

細(xì)菌已經(jīng)使用維生素B12從分子中去除氯原子。由于氟剛好高于元素周期表中的氯，它們具有相似的化學(xué)性質(zhì)。

“你可以服用鋅等強(qiáng)還原劑，并將其電子傳遞給維生素B12。”“然后，維生素B12將這些電子傳遞到碳氟鍵，碳-氟鍵去除氟?！?/p>

一旦氟消失，細(xì)菌更容易降解PFAS的副產(chǎn)品。

新南威爾士大學(xué)的其他研究人員正在開發(fā)和測試化學(xué)上與維生素B12相似但更有效地分解PFAS的新催化劑分子。

一個(gè)沒有PFAS的未來？

PFAS被廣泛使用，因?yàn)樗鼈兎浅Ｓ杏?。我們可以尋找取代PFAS的其它物質(zhì)？

在許多情況下，很難為他們找到一對一的替代者。例如，特氟龍確實(shí)具有非常獨(dú)特的特性，很難再現(xiàn)?！?/p>

另一方面，我們可能只是學(xué)會在食品包裝上沒有防油涂層。

Halden認(rèn)為，我們需要問自己一些棘手的問題，即繼續(xù)使用PFAS的好處是否大于風(fēng)險(xiǎn)。

這種化學(xué)物質(zhì)的合法用途是什么，這些化學(xué)品在地球和生物圈的承載能力是多少？

Khan和Manefield都強(qiáng)調(diào)，可能需要系統(tǒng)性變革，以防止PFAS當(dāng)前的問題一遍又一遍地重復(fù)。

我們?nèi)绾谓⑾到y(tǒng)，這樣我們就不會在下一組化學(xué)品中再次出現(xiàn)這個(gè)問題？

“我們真的需要居安思危，更好地規(guī)劃一下所謂的’綠色化學(xué)’——生產(chǎn)具有我們需要的所有有用特性的化學(xué)品，但要么在環(huán)境中保持良性，要么迅速分解?！?/p>

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