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首先，解釋全氟和多氟烷基物質（PFAS）的復雜性——有時被稱為“永遠的化學品”。

不粘鍋上的水滴。來源：維基共享圖庫

如果你關注科學新聞，你可能會看到關于PFAS的研究——它們在哪里被發現，它們來自哪里，以及它們對健康和環境的影響。但這些化學品到底是什么，為什么人們對它們如此感興趣？

什么是PFAS？

PFAS代表“全氟和多氟烷基物質”——但如果你沒有化學基礎，理解起來會有些費勁。

“氟化”表示PFAS分子含有氟元素，而“每個或聚合物”意味著有很多氟原子。在有機化學中，“烷基”是指含有至少一個碳原子的化學基團，該碳原子與兩三氫鍵。

美國亞利桑那州立大學環境衛生工程生物設計中心教授Rolf Halden解釋表示：“PFAS類似于天然存在的碳氫化合物化學品，除了鹵素元素氟正在取代結構中的多個或所有氫原子。”

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，含氟化學品在性質上非常罕見。

以前在道化學公司工作的退休工業化學家和行業顧問馬克·瓊斯表示，這種質量在過去被視為一種優勢。

“四十年前，當馬克·瓊斯第一次在有機化學課上遇到氟化時，它被說成一個完全合成的東西的例子......因此，它們將是安全的，因為它們與生物學不相互作用。”

自20世紀40年代首次合成以來，新的PFAS隨著時間的推移被發明，現在有數千個。全氟辛烷酸（PFOA）——已用于地毯和室內裝潢、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，對于哪些化學品應該被歸類為PFAS，幾乎沒有達成共識。波士頓大學2022年的一項研究強調了不同的美國監管機構和非政府組織如何以不同的方式定義PFAS。例如，根據某些定義，一些含有氟的藥物被視為PFAS，但其他定義不然。

“這個定義[PFAS]的問題真的很陰險，”馬克·瓊斯最近為美國化學學會的《工業事務》時事通訊撰寫了關于這個主題的文章。他描述了將PFAS定義為特定化學品清單或更廣泛地基于特定化學特性的存在之間的緊張關系。

我們使用PFAS做什么？

PFAS是多功能化學品。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品中。

這在很大程度上歸因于它們有用的化學性質。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品防水和防污。

新南威爾士大學（UNSW）土木和環境工程學院教授斯圖爾特·汗表示：“他們認為大多數分子要么是疏水性，要么是親水性的——被水或油所吸引。”“事實上，PFAS可以排斥水和石油。”

最近發表在《環境科學和技術》雜志上的一項美國研究發現，一些兒童服裝、床上用品和家具產品含有PFAS或分子，在身體或環境中氧化時可以轉化為PFAS。這項研究部分由沉默之春研究所資助，該組織研究環境中的化學品與婦女健康之間的聯系。

PFAS的另一個眾所周知的用途是消防泡沫——特別是用于液體燃料火災。

在防油食品包裝中發現了PFAS。來源：科學共享圖庫

為什么人們擔心PFAS？

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

現實生活中PFAS無處不在......

據美國環境保護局（EPA）稱，PFAS可以通過食物和飲用水、消費品和包裝以及呼吸空氣或灰塵進入我們的身體。

機場和jun事基地等舉辦消防訓練的地點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。”“這就是為什么現在在澳大利亞許多地方的地下水供應受到污染方面有很多問題。”

但我們應該擔心我們體內有PFAS嗎？

“關于公共衛生的影響，特別是來自環境的影響，仍然有很多未知數。”

根據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尚未被證明直接導致人類的任何特定疾病。然而，流行病學研究和非人類動物研究的結果將PFAS暴露與健康問題聯系起來，如某些癌癥的風險增加、膽固醇增加以及免疫功能和疫苗反應受損。許多最有力的證據來自對PFOA和PFOS的研究，這些研究已經存在的時間更長，研究也更多。

最近，有人擔心，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。

歸根結底，我們對PFAS對健康和環境影響的總體理解仍然相對有限。困難包括不同的PFAS的數量，在研究流行病學關聯時確定因果關系的挑戰，以及對非人類動物的研究可能無法轉化為我們這一事實。

然而，許多專家和政府機構采取預防性觀點，即我們應該盡可能減少對PFAS的接觸，并限制其使用。

我們可以把PFAS從環境中弄出來嗎？

雖然PFAS很難分解，但我們確實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地凱瑟琳開業的工廠，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在環境中進一步傳播。同樣，這不是一個永久性的解決方案。

一些科學家正在研究使用細菌和化學催化劑來實際降解PFAS的更好方法。困難的第一步是打破碳和氟之間非常強大的化學鍵。

來源：拉古納設計/科學照片庫/通過蓋蒂圖片社。

PFAS聚四氟乙烯（PTFE）的化學結構插圖，該聚四氟乙烯用作不粘炊具的涂層。碳原子是灰色的，氟原子是青色的。

我們的重點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反應所需的能量，例如打破鍵。

細菌已經使用維生素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性質。

“你可以服用鋅等強還原劑，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。”

一旦氟消失，細菌更容易降解PFAS的副產品。

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

一個沒有PFAS的未來？

PFAS被廣泛使用，因為它們非常有用。我們可以尋找取代PFAS的其它物質？

在許多情況下，很難為他們找到一對一的替代者。例如，特氟龍確實具有非常獨特的特性，很難再現。”

另一方面，我們可能只是學會在食品包裝上沒有防油涂層。

Halden認為，我們需要問自己一些棘手的問題，即繼續使用PFAS的好處是否大于風險。

這種化學物質的合法用途是什么，這些化學品在地球和生物圈的承載能力是多少？

Khan和Manefield都強調，可能需要系統性變革，以防止PFAS當前的問題一遍又一遍地重復。

我們如何建立系統，這樣我們就不會在下一組化學品中再次出現這個問題？

“我們真的需要居安思危，更好地規劃一下所謂的’綠色化學’——生產具有我們需要的所有有用特性的化學品，但要么在環境中保持良性，要么迅速分解。”

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