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細(xì)菌吃不了，火燒不掉，埋進(jìn)地里只會(huì)污染土壤 …… 這類物質(zhì)到底要怎么處理？

撰文 | 栗子

審校 | clefable

1938 年，一位名叫羅伊 · 布朗克（Roy J. Plunkett）的化學(xué)家，在新澤西州的一間實(shí)驗(yàn)室研究用于冰箱的制冷劑，卻意外發(fā)現(xiàn)了一種新型材料——聚四氟乙烯。它耐高溫，能夠抵抗強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑的腐蝕，且難溶于有機(jī)溶劑。

二戰(zhàn)期間，參與曼哈頓計(jì)劃的工程師們看中了它。聚四氟乙烯被涂在鈾濃縮廠的管道和閥門上，用來(lái)防御六氟化鈾（濃縮供料）的強(qiáng)腐蝕性攻擊，在原子彈的制造進(jìn)程中發(fā)揮了作用。

戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，聚四氟乙烯有了更加和平的用途：從 20 世紀(jì) 50 年代起，它作為不粘鍋的涂層，出現(xiàn)在普通人的生活中。而生產(chǎn)聚四氟乙烯制品的工廠，為避免聚合物結(jié)塊，大規(guī)模使用了一種名叫全氟辛酸（PFOA）的表面活性劑。

但隨著 PFOA 的應(yīng)用越來(lái)越廣，人們漸漸意識(shí)到這種物質(zhì)并不 " 和平 "。上世紀(jì) 90 年代后期，美國(guó)西弗吉尼亞州的一位農(nóng)場(chǎng)主發(fā)現(xiàn)，自己養(yǎng)的奶?？偸遣幻髟虻厮廊?。這位農(nóng)場(chǎng)主曾經(jīng)將一片地賣給附近的杜邦工廠做垃圾填埋場(chǎng)，但他懷疑工廠的人不只是用那塊地來(lái) " 填埋垃圾 "。

杜邦正是擁有聚四氟乙烯制造專利的公司，事實(shí)也證明，那座工廠多年來(lái)通過(guò)排水管向附近的俄亥俄河排放了上百噸 PFOA。當(dāng)年，PFOA 的使用還沒(méi)有受到監(jiān)管，農(nóng)場(chǎng)主起訴杜邦的案件也以和解告終，但事件本身引起了關(guān)注，越來(lái)越多的人開(kāi)始擔(dān)心 PFOA 對(duì)健康的危害。

近年已有研究將 PFOA 與腎癌、睪丸癌等疾病聯(lián)系在一起。雖然，作為加工助劑的 PFOA 可以被去除，未必會(huì)在最終的聚四氟乙烯產(chǎn)品中檢測(cè)出來(lái)，但工廠排放到環(huán)境里的 PFOA 很難被分解，進(jìn)入人體內(nèi)也能長(zhǎng)期存在，令人無(wú)法忽視。

如今，PFOA 已經(jīng)退出不粘鍋和許多其他產(chǎn)品的制造過(guò)程，生產(chǎn) PFOA 的廠商多已停產(chǎn)。不過(guò)，像 PFOA 這樣難以降解的全氟或多氟烷基物質(zhì)（PFAS）多達(dá)數(shù)千種，幾乎無(wú)處不在。它們被稱作" 永久的化學(xué)物質(zhì) "，正在我們的身體里不斷累積。

到底有多危險(xiǎn)？

全氟或多氟烷基物質(zhì)（PFAS）中，含有豐富的碳 - 氟鍵，這種短而強(qiáng)有力的化學(xué)鍵，是它們難以被分解的主要原因。于是，在制造需要耐熱、防水、防油或防污的商品時(shí)，常常會(huì)用到它們。比如防曬霜、食品包裝紙、智能手機(jī) …… 各種各樣的產(chǎn)品制造中都可能用到 PFAS。

假如 PFAS 對(duì)身體造成傷害，首當(dāng)其沖的大概是工人。2012 年，埃默里大學(xué)的科學(xué)家對(duì)西弗吉尼亞州杜邦工廠里那些與全氟辛烷（PFOA）為伴的工人進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日常接觸 PFOA 的工人死于間皮瘤（mesothelioma）和慢性腎病的概率，比其他杜邦工廠的工人高出大約兩倍。拋開(kāi)死亡率，這些工人患上腎癌和其他腎病的風(fēng)險(xiǎn)也明顯高于其他工人。

除了工人之外，工廠排污還會(huì)影響在當(dāng)?shù)赜盟娜撕蜕蟆?013 年，有一組研究者走訪了 1952-2011 年之間曾經(jīng)在那座工廠附近的俄亥俄河谷中部地區(qū)生活的居民，他們使用的水源受到 PFOA 的污染。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血清中 PFOA 濃度較高的人們，腎癌和睪丸癌發(fā)生的概率也偏高。

當(dāng)然，危險(xiǎn)的全氟 / 多氟烷基物質(zhì)不止這一種。比如，全氟辛烷磺酸（PFOS）曾經(jīng)也是一種隨處可見(jiàn)的表面活性劑，人們用它給地毯做防污噴霧，還用它來(lái)制造消防泡沫——不少用途都與 PFOA 有重疊。過(guò)往的一些研究顯示了 PFOS 與甲狀腺疾病、慢性腎病，以及孕婦先兆子癇之間的聯(lián)系；本月又有一項(xiàng)新研究表明，血液中 PFOS 含量排在前 10% 的人群，患上肝細(xì)胞癌的概率是普通人的 4.5 倍。

消防員（圖片來(lái)源：Unsplash）

2021 年，羅格斯大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，消防員血液中有 9 種 PFAS 的含量比普通人高。他們體內(nèi)的 PFAS 可能來(lái)自滅火泡沫和防護(hù)服。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將消防員列為致癌職業(yè)，雖然引發(fā)消防員癌癥的主要因素可能是在火場(chǎng)吸入煙塵或暴露于有害化學(xué)品，但 PFAS 也不容輕視。國(guó)際消防員協(xié)會(huì)在今年 8 月剛剛建議消防員：只有在絕對(duì)必要時(shí)才穿戴消防裝備。今年早些時(shí)候，還有幾十位美國(guó)消防員起訴防護(hù)裝備制造商，質(zhì)疑其中的 PFAS 導(dǎo)致了自己的健康問(wèn)題，有些是癌癥，有些是其他疾病。

或許，更多的人既沒(méi)有從事需要特別接觸 PFAS 的職業(yè)，也沒(méi)有住在大量排放 PFAS 污染物的化工廠附近。但這些 " 永久的化學(xué)物質(zhì) " 已經(jīng)在環(huán)境里累積了幾十年，如今體內(nèi)不含 PFAS 的地球人可能已經(jīng)不多了。既然大家都有，人們更關(guān)心的是多與少的問(wèn)題。

青藏高原的雨水也不能喝？

隨著人類對(duì) PFAS 毒性的認(rèn)知不斷刷新，人們對(duì) PFAS 的容忍度也越來(lái)越低。過(guò)去 20 年間，飲用水、地表水和土壤中 PAFS 的安全濃度上限在急劇下降，就拿全氟辛酸（PFOA）舉例：

2002 年，美國(guó)西弗吉尼亞州發(fā)布的飲用水 PFOA 安全含量為150000 納克 / 升。2016 年，美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局將飲用水中 PFOA 和 PFOS 的總濃度上限設(shè)定在70 納克 / 升。今年 6 月，美國(guó)環(huán)保局發(fā)表了新公告，將終身飲用水的 PFOA 安全濃度定為0.004 納克 / 升。

一面是安全標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)，一面是環(huán)境中的 PFAS 濃度難以滿足標(biāo)準(zhǔn)。今年 8 月，斯德哥爾摩大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家發(fā)表的一篇文章，列舉了世界不同地區(qū)雨水中的 PFOA 含量。數(shù)據(jù)顯示，從青藏高原采集的雨水 PFOA 濃度最低，但仍然有 0.055 納克 / 升，比 0.004 納克 / 升高出十幾倍。假如按照美國(guó)環(huán)保局的最新指南，可能世界上就沒(méi)有哪個(gè)地方的雨水可以安全飲用了。

下雨（圖片來(lái)源：Unsplash）

而在我國(guó)，北京大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)依據(jù)飲用水 PFOA/PFOS 含量與人體血液中 PFOA/PFOS 濃度的關(guān)系，在 2019 年給出了一份飲用水建議值：PFOA 不超過(guò) 85 納克 / 升，PFOS 不超過(guò) 47 納克 / 升。這和美國(guó)環(huán)保局 2016 年提供的安全標(biāo)準(zhǔn)更加接近。

2021 年，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的一項(xiàng)回顧性研究，整合了國(guó)內(nèi)城市 55 座城市的 526 個(gè)飲用水樣本數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)華東和西南地區(qū)的居民暴露于 PFAS 的風(fēng)險(xiǎn)偏高。其中一些城市的飲用水 PFOA 濃度超過(guò) 100 納克 / 升；而在某些氟化物制造工廠附近提取的飲用水，PFOA 濃度甚至超過(guò) 3000 納克 / 升。

還能怎么辦？

不論如何，我們都很難避免這些 " 永久的化學(xué)物質(zhì) " 進(jìn)入人體。有些科學(xué)家機(jī)智地想到，定期獻(xiàn)血的人應(yīng)該有機(jī)會(huì)排除血液中的一部分 PFAS。

今年 4 月發(fā)表的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家在澳大利亞招募了 285 位消防員，也就是經(jīng)常暴露于 PFAS 的人士，進(jìn)行了為期一年的實(shí)驗(yàn)。研究者把這些消防員隨機(jī)分成三組，一組每 6 周捐獻(xiàn)一次血漿（共 9 次），二組每 12 周捐獻(xiàn)一次全血（共 5 次），三組為對(duì)照組，什么也不捐。

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結(jié)果發(fā)現(xiàn)，捐獻(xiàn)全血和血漿都可以讓血清中的 PFAS 含量顯著下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，全血捐獻(xiàn)者的血清 PFAS 水平降低了 10%；而血漿捐獻(xiàn)者的血清 PFAS 水平降低了 30%。而對(duì)照組消防員的血清 PFAS 濃度沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。

聽(tīng)上去，這是一種免費(fèi)好用的 " 排毒 " 方法，但也不是所有人都適合獻(xiàn)血。那么，還是需要從源頭避免將 PFAS 吃進(jìn)體內(nèi)。只把它們從水中過(guò)濾出去是不夠的，如果沒(méi)有妥善的降解方案，PFAS 終究會(huì)回到環(huán)境當(dāng)中。

既然被稱作 " 永久的化學(xué)物質(zhì) "，PFAS 現(xiàn)有的降解條件十分苛刻。比如，在極端高溫和高壓之下，它們會(huì)被分解，但這樣的方式非常耗能且昂貴。不過(guò)今年 8 月，美國(guó)西北大學(xué)的科學(xué)家們找到了一種能在更溫和的條件下分解 PFAS的新方法。

面對(duì)全氟羧酸（PFCA）時(shí)，研究者并不急于破壞那些強(qiáng)勁的碳 - 氟鍵，而是盯上了分子一端的含氧基團(tuán)。將 PFCA 放進(jìn) 120 ℃的二甲基亞砜（DMSO）與水的混合溶劑中加熱，在氫氧化鈉存在的情況下，PFCA 便會(huì)發(fā)生脫羧反應(yīng)，就像 " 斬首 "。在那之后，氟原子會(huì)一個(gè)一個(gè)從分子上掙脫出來(lái)，形成氟離子——科學(xué)家說(shuō)，這是氟元素最安全的存在形式。

反應(yīng)的產(chǎn)物除了無(wú)機(jī)氟化物之外，就是一些有機(jī)小分子，那些 " 永久 " 的污染物消失了?？茖W(xué)家把研究成果發(fā)表在了《科學(xué)》雜志。當(dāng)然，這還沒(méi)到終點(diǎn)，全氟羧酸只是 PFAS 中的一個(gè)大類（PFOA 屬于此類），接下來(lái)科學(xué)家還要繼續(xù)解決其他類別的 PFAS。