半数美国自来水被PFAS污染

PFAS 被称为"永恒的化学物质"是有道理的，这种人造化合物需要数千年才能降解，从防油食品包装到防水服装等各种产品中都能找到它的身影，它已经进入了近一半的美国自来水供应中。现在，新泽西理工学院的化学家们在 Elsevier 的《危险材料期刊》上发表了一项研究报告，展示了一种基于实验室的新方法，只需三分钟或更短时间就能检测出食品包装材料、水和土壤样本中的微量全氟辛烷磺酸。

研究人员说，他们的方法可以大大加快研究和解决全氟辛烷磺酸在环境中的生物累积问题，包括美国总统拜登的《两党基础设施法》为美国环保局提供的 20 多亿美元拨款，用于各州进行水质检测和处理新出现的污染物。

该研究的通讯作者、新泽西理工学院化学教授陈浩说："全氟辛烷磺酸有数千种不同的种类，但我们尚未了解它们在环境中的分布程度，因为目前的检测方法成本高、耗时长，在某些情况下需要花费数小时进行样品制备和分析。我们的研究展示了一种更快、更灵敏、用途更广泛的方法，可以在几分钟内监测我们的饮用水、土地和消费品是否受到污染。

陈及其同事说，这种新方法涉及一种用于分析样本材料分子组成的电离技术，称为纸喷雾质谱法（PS-MS），其灵敏度比目前用于检测全氟辛烷磺酸的标准技术--液相色谱法/质谱法--高出 10-100 倍。

陈解释说："高分辨率质谱仪可以电离并快速检测出PFAS，从而清楚地显示存在的每种PFAS物质以及低至万亿分之一（ppt）级的污染程度。对于土壤等更复杂的基质，我们采用了一种称为脱盐纸喷雾质谱法（DPS-MS）的相关方法，这种方法可以洗去通常会抑制全氟辛烷磺酸离子信号的盐分。两者结合在一起，大大提高了我们检测这些化合物的能力。"

"我们对 PFAS 的检测限大约为 1ppt。"论文第一作者、新泽西理工大学化学博士生 Md Tanim-Al Hassan 补充说："就上下文而言，这个量相当于 20 个奥林匹克规格游泳池中的一滴水。"

实际应用和未来影响

在测试中，研究小组通过直接分析各种食品包装材料的碎片，包括微波炉爆米花纸、方便面盒以及两家跨国快餐连锁店的油炸食品和汉堡包装，能够在一分钟或更短的时间内检测出 PFAS。

分析结果显示，其中含有 11 种不同的全氟辛烷磺酸分子，包括与癌症风险增加和免疫系统抑制有关的常见类型，如全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）。

在对水进行分析时，研究小组在不到两分钟的时间内就在当地自来水样本中检测到了微量的全氟辛烷磺酸，而在该大学过滤后的喷泉水样本中却没有发现全氟辛烷磺酸的踪迹。

研究报告的共同作者、新泽西理工学院环境科学副教授李梦妍说："美国环保署已经提议为全国饮用水中的六种全氟辛烷磺酸设定最高污染水平（MCL），全氟辛烷磺酸和全氟辛烷磺酸就是其中之一。这种分析方法有助于对有毒的全氟辛烷磺酸进行更深入的筛查，而这种筛查可能是保护我们的供水安全所必需的。"利用 DPS-MS，研究小组还在三分钟内从 40 毫克的土壤中鉴定出两种全氟辛烷磺酸。

目前，该团队的快速检测方法正在与新泽西理工学院生物智能中心（BioSMART Center）正在开发的修复 PFAS 的尖端技术一起进行测试。

研究报告的共同作者、新泽西理工学院化学与环境科学系主任 Wunmi Sadik 说："令人瞩目的是，在我们的实验室里，我们能够将这种分析方法与一种新型降解催化剂结合起来，在三小时内降解饮用水样本中 98.7% 的 PFAS。这项研究可能会对全国产生影响，但其直接效果将体现在东北地区。在 920 万新泽西人中，约有 10% 的人饮用水中全氟辛酸含量较高，而全国平均水平为 1.9%。"

陈说，这一进展还可能对消费品（从化妆品、药品到新鲜食品和加工食品）的监测产生迅速影响。该团队还计划展示这种方法在空气监测方面的能力："从近期来看，这对确保食品安全非常有用......例如，它可以更有效地监测农产品是否受到全氟辛烷磺酸污染。我们的方法还可以推动对空气中的全氟辛烷磺酸的研究，与我们在这项研究中展示的方法类似，这将进一步帮助我们解决这个普遍存在的环境问题。"