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研究人员已经开发出一种突破性的方法来对抗来自灭火剂泡沫的PFAS污染，将紫外线和电化学氧化相结合，有效地降解受污染水中的这些持久性化学物质，与美国环保署控制此类污染的新规定保持一致。

该方法解决了灭火剂泡沫造成的污染。

随着美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)加大力度解决环境中持续存在的“永久化学物质”污染问题，军方和商业航空官员正在探索修复军事空军基地和商业机场长期使用灭火泡沫造成的污染的方法。

灭火泡沫含有数百种不健康的永久化学物质，化学家将其称为PFAS或聚氟烷基和全氟烷基物质。这些化合物具有顽固的强氟-碳键，这使它们能够无限期地存在于环境中，因此被称为“永远的化学物质”。在许多其他产品中也发现了PFAS化合物，它现在污染了全国许多地方市政供水系统使用的地下水。

由于它们与某些癌症和其他疾病的高风险有关，美国环保署上个月实施了一项新规定，要求自来水公司在某些PFAS化合物的含量超过万亿分之四时减少污染。

PFAS清除技术的突破

幸运的是，加州大学河滨分校(UC Riverside)和纽约州波茨坦克拉克森大学(Clarkson University)的科学家合作发现了一种清除这些污染物的新策略。

本月的《自然水》杂志详细介绍了这种方法。UCR副教授刘金勇解释说，它涉及到用紫外线、亚硫酸盐和一种称为电化学氧化的过程来处理严重污染的水。

“在这项工作中，我们继续研究基于紫外线的处理方法，但这一次，我们与克拉克森大学的电化学氧化专家合作，”刘说，他已经发表了近20篇关于处理污染水中PFAS污染物的论文。“我们把这两个步骤结合在一起，我们几乎完全破坏了被泡沫污染的各种水样中的PFAS。”

刘说，与克拉克森大学助理教授杨洋领导的团队的合作解决了主要的技术问题。例如，泡沫含有各种其他浓缩有机化合物，可以阻止PFAS化合物中强氟-碳键的断裂。

然而，Liu和Yang发现电化学氧化也会分解这些有机物。他们的工艺还允许这些反应在室温下发生，而不需要额外的热量或高压来刺激反应。

现实世界的应用和未来的方向

“在现实世界中，被污染的水可能非常复杂，”刘说。“它含有很多可能会减缓反应的东西。”

从薯片袋到不粘锅，PFAS化合物已被用于数千种产品中，但灭火泡沫是地下水中PFAS污染的主要来源，因为几十年来，PFAS一直被用于扑灭数百个军事基地和商业机场的航空燃油火灾。这些泡沫也经常用于轻微的燃料泄漏，作为防止火灾的预防措施。

这种泡沫在燃烧的汽油和其他易燃液体周围形成一层水膜，迅速剥夺火焰中的氧气并将其熄灭。由于PFAS的广泛使用，国防部下令对全国715个军事场所进行PFAS释放评估，到去年年底，发现其中574个场所需要根据联邦法律的要求进行进一步调查或清理。

上个月，美国环保署实施了一项新规定，要求自来水公司在某些PFAS化合物的含量超过万亿分之四时减少污染，这使得PFAS的清理工作变得更加紧迫。

刘说，他和杨一起开发的方法非常适合清洗被严重污染的水，这些水被用来冲洗水箱、软管和其他消防设备。该方法也可用于处理含有pfas泡沫的剩余容器。

他们的方法也可以帮助自来水公司处理地下水污染。受污染的地下水通常通过离子交换技术进行处理，在这种技术中，PFAS分子会在大型处理罐中滴在树脂珠上。刘说，由刘和杨开发的紫外线和电化学氧化方法也可以帮助珠子的再生，这样它们就可以被回收利用。

刘说:“我们希望对树脂进行可持续管理。”“我们想重新利用它。”

参考文献:“集成光电化学过程对水成膜泡沫中PFAS的近乎完全破坏”，作者:关云桥，刘泽坤，杨南阳，杨沙沙，Luz Estefanny Quispe-Cardenas，刘金勇，杨洋，2024年4月31日，Nature Water。DOI: 10.1038 / s44221 - 024 - 00232 - 7

这项研究得到了美国国防部战略环境研究与发展项目的资助。