永远“化学物质”是什么,我们如何处理他们?

全氟烃基和氟烷基物质或pfa,第一次被发现是在左右^th世纪¹并很快被通过产品制造商寻求开发新的炊具防水材料和不粘涂料。机上的一场大火后一个美国海军航空母舰,²pfa再次来到救援;科学家能够开发一个新的PFAS-containing水成膜泡沫(泡沫),是一个非常有效的阻燃剂。

pfa的极端化学稳定性是他们的效用的关键,但不幸的是也让它们麻烦类持久的环境污染物,可以传播世界各地很容易没有打破。永远被称为“化学物质”,pfa最近的痕迹被发现在最偏远地区的南极洲³在全世界的人和动物的血。⁴

然而,尽管他们的毛毯环境存在,仍然相对很少有人知道pfa污染的风险以及如何控制它。识别pfa的关注,检测他们的存在在自然界并最终清除这些污染物都是今天的环境工程师的关键研究优先事项。

识别pfa和潜在的危险

据美国环境保护署,⁵暴露在pfa在高量可能会导致孕妇的生殖问题,不良发育影响儿童和患前列腺癌的风险增加,肾脏和睾丸癌。

但研究pfa的健康影响是一个令人惊讶的是艰难的努力。为了评估这些pfa污染物可能的风险目前正常人类和动物健康,科学家们首先需要知道pfa存在于环境和浓度。不幸的是,这样的问题远非简单的答案。

“那些发生在最高浓度的化合物可能不是最相关的,说,生态系统服务的风险或人类,”评论Jens Blotevogel博士研究助理教授,科罗拉多州立大学土木与环境工程系,。“可能是隐藏在这些低浓度的物种,还有转换发生在pfa也。”

Blotevogel博士是一个研究小组希望解开pfa的复杂性。使用21特斯拉Fourier-transform-ion回旋共振质谱仪(21 t FT-ICR MS)在国家高磁场实验室,Blotevogel和他的同事们已经开发出一种新技术,能够识别成千上万的pfa从单一环境样本。⁶

“FT-ICR女士是世界上最高的质量分辨率的仪器,“Blotevogel解释道。“因此,我们能够解决峰的质谱没有其他仪器能够解决,这意味着我们可以看到物种,你看不到任何其他乐器,告诉他们分开。”

研究小组目前正在建立一个pfa图书馆使用这些数据,以便其他研究人员和政府部门可以利用聚集在这些pfa的详细信息通过21 t FT-ICR女士。

“我们想要开发一个pfa图书馆,扩展了当前的图书馆,为法医分析开发工具,“Blotevogel继续说。“最终,因为不是每个人都有一个FT-ICR女士在地下室,我们想确定重要标记化合物可以取证来源——和特定于产品的标记。”

“可以识别风险和毒性或transport-based研究感兴趣的分子,这样他们希望可以合成了生产商。他们可以在低分辨率质谱仪进行分析,例如,串联质谱仪等。”

到目前为止,研究小组研究了pfa在消防泡沫在天然有机物质,并计划在未来研究pfa在地下水的存在。

pfa测试:克服挑战,满足监管要求

虽然pfa的独特的化学性质使他们有用,相同的属性使他们难以分解,对环境和人类健康造成威胁。下载该电子书来了解更多关于克服pfa挑战,pfa的工具,可以帮助理解环境和全球视角pfa市场专家。

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早期发现可以抑制环境风险

唯一真正阻止pfa进入食物链和成为一个潜在的健康风险最小化或删除这些化学物质的环境。然而,测试一个站点可能pfa污染目前需要打发样品外部实验室进行化学分析——这一过程可以是昂贵和费时。

澳大利亚科廷大学的研究人员合作所de科尔多瓦,阿根廷,最近开发出一种新的现场测试方法⁷可以near-immediately检测和量化常见的pfa水样的水平。发表在《分析师,研究人员演示的应用技术在检测和量化perfluorooctanesulfonate(卵圆孔未闭 ⁻ ),一个更加突出的新兴pfa污染物,在饮用水和海水样本。

“我们的方法是基于电化学,特别是伏安法,这是一种方法,使我们能够控制电流和电极之间的电压测量,”Damien Arrigan教授科廷大学的解释道。“当前的大小给我们的一种物质的浓度。”

该方法使用这些电极电离卵圆孔未闭 ⁻ 在一个非混相油与水的界面,使用特殊的玻璃包含微孔膜。卵圆孔未闭的运动 ⁻ 离子改变油水界面的电气性能,甚至用来量化可以分析这些卵圆孔未闭的浓度很低 ⁻ 在一个示例。

“我们基本上收集所有的卵圆孔未闭 ⁻ 在油相的体积非常小。我们可以建立一个相对较高的油相浓度,然后把它整个界面,给我们一个电流与浓度成正比,”Arrigan解释道。

这种方法的优点之一是,它是非常灵活的。这项技术可以应用于最常见的pfa化合物以最小的变化对试验装置。

“我们的方法的限制是,pfa物质必须电离或得,所以他们必须在溶液中带电,“Arrigan说。“有些PFAS-replacement化合物已经在过去的几年里,实际上是中性的,所以我们不能检测到这些。”

进一步发展和商业化,研究人员认为,这种技术可以制成便携式,健壮的测试环境行业的解决方案。政府机构也可以利用这样的测试解决方案迅速调查pfa水平环境和马克的地区可能需要补救。

改善吞吐量分析pfa的饮用水

由于越来越多的健康和环境问题,有一个关键需要执行现有的和即将到来的监管在商用仪器有效和可靠的方法。下载这个程序注意发现一个系统,可以确定所有pfa分析物上市533年环保局方法并显示良好的复苏和量化精度较低的限制。

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删除pfa从我们的水

pfa的稳定性使得它们特别解决棘手的一类化合物,即使污染物的存在可以快速检测和识别。许多最常见的环境清理技术,如化学氧化或生物修复,在解决pfa很大程度上是无效的。⁸

目前修复技术可用来治疗pfa污染水通常依赖于吸附或离子交换机制。例如,粒状活性炭曾被证明是一种有效的吸附剂媒体把长链pfa从水。⁹然而,短链pfa仍难以处理。

最近,来自北卡罗来纳大学教堂山分校的科学家报道的发展一个新的过滤树脂能够捕获长期和短链pfa。¹⁰resin-an离子fluorogel-contains fluoronous组件有助于吸引pfa的树脂,以及一个离子组件启动离子交换收集pfa和保持他们的树脂。

此外,与其他过滤树脂可能变得不那么有效的随着时间的推移,这种新的离子fluorogel树脂可以用一个简单的甲醇溶液洗多次和重用。

在水中上升21常见pfa在北卡罗莱纳离子fluorogel树脂能够移除所有pfa的85%左右,其中包括100%的麻烦的卵圆孔未闭,并酸(PFOA),以及70年短链pfa的80%。

这种树脂是不显著不同于其他过滤树脂用于non-PFAS污染物在水里,因此研究人员希望有足够的资金这一技术可能成为商业在未来五年内实现。

虽然有在努力pfa阶段¹¹和减少PFAS-containing产品在市场上流通,这些化合物的长期性质意味着pfa污染可能会在未来几年继续是一个环境问题。但随着新的检测、分析和治疗方案,这个现代问题的路上寻找其现代的解决方案。

引用

1。州际技术监管委员会。历史和用户每-和氟烷基物质(pfa)。https://pfas - 1. itrcweb.org/fact_sheets_page/pfas_fact_sheet_history_and_use_april2020.pdf。2020年4月出版。2022年4月访问。

2。Vergun d海军研究实验室化学家搜索PFAS-free消防泡沫。美国国防部。https://www.defense.gov/News/News-Stories/Article/Article/2017249/naval-research-lab-chemists-search-for-pfas-free-firefighting-foam/。11月15日,2019年出版。2022年4月访问。

3所示。绿色和平组织。塑料微粒和持续的氟在南极的化学物质。https://www.greenpeace.org/static/planet4-international-stateless/2018/06/4f99ea57-microplastic-antarctic-report-final.pdf。2018年出版。2022年4月访问。

4所示。pfa在美国人口。有毒物质与疾病登记处联合机构。https://www.atsdr.cdc.gov/pfas/health-effects/us-population.html。2020年6月24日发布。2022年4月访问。

5。我们目前的理解pfa的人类健康和环境风险。美国环境保护署。https://www.epa.gov/pfas/our-current-understanding-human-health-and-environmental-risks-pfas。10月14日,2021年出版。2022年4月访问。

6。年轻的RB,异食癖NE, Sharifan H, et al . pfa分析超高分辨率21 t FT-ICR女士:怀疑和不属预定目标的检查与无与伦比的质量分辨能力和准确性。环境科学工艺。56 2022;(4):2455 - 2465。doi:10.1021 / acs.est.1c08143

7所示。Yudi LM Viada BN, Arrigan河网。检测离子迁移perfluorooctane磺酸盐的溶出伏安法在数组microinterfaces两个非混相电解质之间的解决方案。分析师。2020;145 (17):5776 - 5786。doi:10.1039 / d0an00884b

8。处理技术- pfa - / -和氟烷基物质。https://pfas - 1. - itrcweb.org/12 technologies/——治疗。2021年8月更新。2022年4月访问。

9。Ochoa-Herrera V, Sierra-Alvarez r .切除的全氟表面活性剂吸附在颗粒活性炭、沸石和污泥。光化层。2008,72 (10):1588 - 1593。doi:10.1016 / j.chemosphere.2008.04.029

10。Kumarasamy E,曼宁IM,柯林斯磅,Coronell O, Leibfarth足总。每-离子Fluorogels补救的,polyfluorinated烷基物质从水中。ACS分Sci。2020;6 (4):487 - 492。doi:10.1021 / acscentsci.9b01224

11。pfa的化学物质是什么?。环境工作小组。https://www.ewg.org/what-are-pfas-chemicals。2022年4月访问。