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首先，解释全氟和多氟烷基物质（PFAS）的复杂性——有时被称为“永远的化学品”。

不粘锅上的水滴。来源：维基共享图库

如果你关注科学新闻，你可能会看到关于PFAS的研究——它们在哪里被发现，它们来自哪里，以及它们对健康和环境的影响。但这些化学品到底是什么，为什么人们对它们如此感兴趣？

什么是PFAS？

PFAS代表“全氟和多氟烷基物质”——但如果你没有化学基础，理解起来会有些费劲。

“氟化”表示PFAS分子含有氟元素，而“每个或聚合物”意味着有很多氟原子。在有机化学中，“烷基”是指含有至少一个碳原子的化学基团，该碳原子与两三氢键。

美国亚利桑那州立大学环境卫生工程生物设计中心教授Rolf Halden解释表示：“PFAS类似于天然存在的碳氢化合物化学品，除了卤素元素氟正在取代结构中的多个或所有氢原子。”

PFAS也是完全合成的——这意味着它们在自然界中找不到。一般来说，含氟化学品在性质上非常罕见。

以前在道化学公司工作的退休工业化学家和行业顾问马克·琼斯表示，这种质量在过去被视为一种优势。

“四十年前，当马克·琼斯第一次在有机化学课上遇到氟化时，它被说成一个完全合成的东西的例子......因此，它们将是安全的，因为它们与生物学不相互作用。”

自20世纪40年代首次合成以来，新的PFAS随着时间的推移被发明，现在有数千个。全氟辛烷酸（PFOA）——已用于地毯和室内装潢、纺织品和服装以及消防泡沫——以及全氟辛烷磺酸（PFOS）是两种被广泛使用和研究的旧PFAS。

然而，令人惊讶的是，对于哪些化学品应该被归类为PFAS，几乎没有达成共识。波士顿大学2022年的一项研究强调了不同的美国监管机构和非政府组织如何以不同的方式定义PFAS。例如，根据某些定义，一些含有氟的药物被视为PFAS，但其他定义不然。

“这个定义[PFAS]的问题真的很阴险，”马克·琼斯最近为美国化学学会的《工业事务》时事通讯撰写了关于这个主题的文章。他描述了将PFAS定义为特定化学品清单或更广泛地基于特定化学特性的存在之间的紧张关系。

我们使用PFAS做什么？

PFAS是多功能化学品。它们存在于食品包装、炊具、服装、家具、露营装备、牙线和去污剂等消费品中。

这在很大程度上归因于它们有用的化学性质。例如，PFAS的耐热性对于涂抹不粘锅很方便。PFAS还可以使纺织品和其他产品防水和防污。

新南威尔士大学（UNSW）土木和环境工程学院教授斯图尔特·汗表示：“他们认为大多数分子要么是疏水性，要么是亲水性的——被水或油所吸引。”“事实上，PFAS可以排斥水和石油。”

最近发表在《环境科学和技术》杂志上的一项美国研究发现，一些儿童服装、床上用品和家具产品含有PFAS或分子，在身体或环境中氧化时可以转化为PFAS。这项研究部分由沉默之春研究所资助，该组织研究环境中的化学品与妇女健康之间的联系。

PFAS的另一个众所周知的用途是消防泡沫——特别是用于液体燃料火灾。

在防油食品包装中发现了PFAS。来源：科学共享图库

为什么人们担心PFAS？

PFAS的耐寒性是一把双刃剑。它们对化学和生物降解都非常有抵抗力——因此被称为“永远的化学品”不太受欢迎。虽然许多司法管辖区已经逐步淘汰了全氟辛烷磺酸和全氟辛烷磺酸的使用，但这些化学品仍然在我们周围，并将在可预见的未来使用。

现实生活中PFAS无处不在......

据美国环境保护局（EPA）称，PFAS可以通过食物和饮用水、消费品和包装以及呼吸空气或灰尘进入我们的身体。

机场和jun事基地等举办消防训练的地点附近可能会有高水平的PFAS。

“PFAS泡沫通常最终会落在地面上，最终在下雨后，它们会浸泡在地下，最终落在地下水位上。”“这就是为什么现在在澳大利亚许多地方的地下水供应受到污染方面有很多问题。”

但我们应该担心我们体内有PFAS吗？

“关于公共卫生的影响，特别是来自环境的影响，仍然有很多未知数。”

根据Manefield的说法，PFAS不像其他一些污染物（如二恶英）那么有害——但它们也不一定是良性的。

“我们对PFAS化学有足够的了解，可以理解它与我们的健康和地球的健康不相容。”

PFAS尚未被证明直接导致人类的任何特定疾病。然而，流行病学研究和非人类动物研究的结果将PFAS暴露与健康问题联系起来，如某些癌症的风险增加、胆固醇增加以及免疫功能和疫苗反应受损。许多最有力的证据来自对PFOA和PFOS的研究，这些研究已经存在的时间更长，研究也更多。

最近，有人担心，更高的PFAS暴露可能会降低疫苗的有效性，并使人们更容易感染新冠病毒。

归根结底，我们对PFAS对健康和环境影响的总体理解仍然相对有限。困难包括不同的PFAS的数量，在研究流行病学关联时确定因果关系的挑战，以及对非人类动物的研究可能无法转化为我们这一事实。

然而，许多专家和政府机构采取预防性观点，即我们应该尽可能减少对PFAS的接触，并限制其使用。

我们可以把PFAS从环境中弄出来吗？

虽然PFAS很难分解，但我们确实有办法将它们从水和土壤中清除。离子交换水处理厂，如即将在澳大利亚北领地凯瑟琳开业的工厂，使用一种特殊的树脂将PFAS吸出水面。我们还可以通过分离PFAS绑定的土壤成分来“清洗”土壤。然而，这些方法不会破坏PFAS，而只是将其移出环境。

我们正在积累这种被PFAS污染的离子交换树脂，总有一天，它必须去到某个地方。

受PFAS污染的树脂或土壤可以焚烧，但这消耗大量能源，而且价格昂贵。目前正在研究使用活性炭在土壤中固定PFAS，这阻止PFAS在环境中进一步传播。同样，这不是一个永久性的解决方案。

一些科学家正在研究使用细菌和化学催化剂来实际降解PFAS的更好方法。困难的第一步是打破碳和氟之间非常强大的化学键。

来源：拉古纳设计/科学照片库/通过盖蒂图片社。

PFAS聚四氟乙烯（PTFE）的化学结构插图，该聚四氟乙烯用作不粘炊具的涂层。碳原子是灰色的，氟原子是青色的。

我们的重点是去除这些真正非常紧密地粘附在碳骨架上的氟原子。

有趣的是，一种有前途的分子可以催化氟的去除，你可能听说过：维生素B12。催化剂的工作原理是降低化学反应所需的能量，例如打破键。

细菌已经使用维生素B12从分子中去除氯原子。由于氟刚好高于元素周期表中的氯，它们具有相似的化学性质。

“你可以服用锌等强还原剂，并将其电子传递给维生素B12。”“然后，维生素B12将这些电子传递到碳氟键，碳-氟键去除氟。”

一旦氟消失，细菌更容易降解PFAS的副产品。

新南威尔士大学的其他研究人员正在开发和测试化学上与维生素B12相似但更有效地分解PFAS的新催化剂分子。

一个没有PFAS的未来？

PFAS被广泛使用，因为它们非常有用。我们可以寻找取代PFAS的其它物质？

在许多情况下，很难为他们找到一对一的替代者。例如，特氟龙确实具有非常独特的特性，很难再现。”

另一方面，我们可能只是学会在食品包装上没有防油涂层。

Halden认为，我们需要问自己一些棘手的问题，即继续使用PFAS的好处是否大于风险。

这种化学物质的合法用途是什么，这些化学品在地球和生物圈的承载能力是多少？

Khan和Manefield都强调，可能需要系统性变革，以防止PFAS当前的问题一遍又一遍地重复。

我们如何建立系统，这样我们就不会在下一组化学品中再次出现这个问题？

“我们真的需要居安思危，更好地规划一下所谓的’绿色化学’——生产具有我们需要的所有有用特性的化学品，但要么在环境中保持良性，要么迅速分解。”

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