新方法可以在45分钟内分解水中95%的有毒“永久化学物质”

“永久性化学物质（PFAS）”是一种众所周知的顽固污染物，它不但污染了我们的水道，而且还威胁到公众的健康，为此，科学家们发明了一种新的方法来分解这种物质，为处理这些长期存在的化合物提供了更多的潜在方法。

今年8月，美国西北大学的研究人员发现了一种简单、低能量的方法来降解一些（而不是全部）永久化学物质，他们描述了这些紧密结合的长链合成化学物质是如何在意外的温和条件下“分解”的。人们曾认为，如果没有大量的能量，这些化学物质是不可能降解的。

现在，加州大学河滨分校（UC）的一组科学家报告了一种新的替代方法，可以加速分解水中的PFAS化学物质。

具体来说，它使用紫外线和氢气来分解饮用水中发现的这些有害物质。

几十年来，长效PFAS（全氟烷基和多氟烷基物质）被广泛用作不粘剂和防水剂，从消防泡沫到化妆品，它们都被广泛使用。后来，由于它们在环境中持续存在的方式，它们被称为“永久化学物质”，它们在世界各地的饮用水中被发现含量高得令人担忧，而且与肝癌等健康问题有关。

而这次的新研究如果能够持续进展下去，它们可能最终会分崩离析。

加州大学河滨分校的化学和环境工程师刘海洲（音译）说：“这项技术的优点是它非常可持续。”刘海洲是该团队的高级研究员，他开发了这种正在申请专利的新工艺，而且该工艺不会产生任何不良的副产品。

撇开限制环境污染风险的监管杠杆不谈，解决PFAS问题有两个部分。第一种方法是从环境资源中去除这种物质，例如通过过滤饮用水供应（通常使用碳）—— 这比清理受污染的土壤或地下水更容易。

接下来，也是更困难的一步，是在不产生任何其他有害物质的情况下，处理浓缩的PFAS化学品或销毁它们。例如，PFAS可以在高温下燃烧掉，但这很昂贵，并且焚烧含有PFAS的产品会有进一步传播的风险。

而这就是新流程的用武之地。它的工作原理是使氢气（H2）鼓泡通过受污染的水，使水分子（H2O）电离。这会产生反应性物质，包括水合电子，然后攻击将PFAS化学物质固定在一起的强键。

用高能量、短波长的紫外线照射水也有助于加速这些化学反应，否则这些化学反应在工业环境中会非常缓慢。

到目前为止，研究人员只在少量（500毫升或17液盎司）的自来水中测试了他们的方法，其中添加了全氟辛烷磺酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS），这两种永远的化学物质。

但是，与之前的尝试相比，他们在这些测试批次中使用了更少的电能，实现了污染物的快速和近乎完全降解。

氢气和紫外光的双重打击在水处理45分钟内，降解了95%的PFOA和PFOS化学物质，整体降解率高达97%。但是，根据卫生当局的说法，该方法仍需要一些优化，因为即使在几乎无法检测到的水平上，PFAS化学品也是危险的。

上图：水处理装置。

这并不是研究人员第一次尝试破坏PFAS化学物质。纽约克拉克森大学的另一个团队一直在与美国空军合作，利用等离子体反应器和氩气将PFAS分子分离，以处理被PFAS污染的水。

等离子体气体是由自由漫游的电子和正离子构成的电离气体。在空军基地监测井净化污染水的试点试验中，等离子体反应器处理长达50分钟，降解了36%至99%的PFAS化学品，有些比其他更快。

实际上，面对如此重要的问题，我们需要考虑摆在桌面上的所有选择。克拉克森大学的化学工程师塞尔玛·梅德多维奇·萨加德表示，“普遍的共识是，没有一个万能的解决方案”可以永久降解化学物质。

化学和环境工程师刘海洲和他在加州大学河滨分校的同事们认为，他们可以通过测试其他低能量光源和修补他们的设置来增强氢气在水中的扩散，从而使他们的过程更加节能。

如果这项技术有机会从实验室试管实验扩大到现实世界的工业应用，这将是非常重要的，因为它一直是其他方法的主要障碍。

化学和环境工程师刘海洲说：“我们正在优化它，试图使这项技术对广泛的全氟辛烷磺酸污染的水源具有通用性。这项技术在销毁BOT中的全氟辛烷磺酸方面，显示出非常有希望的结果。”