文|創(chuàng)瞰巴黎 Samuel Belaud
編輯|Meister Xia
Stéphane Vuilleumier
法國斯特拉斯堡大學(xué)微生物學(xué)和環(huán)境生物學(xué)教授
Micha l Ryckelynck
法國斯特拉斯堡大學(xué)生物化學(xué)教授
導(dǎo)讀
PFAS(全氟和多氟烷基物質(zhì))屬“有毒永久化學(xué)物質(zhì)”,且含有難以降解的碳氟鍵,對(duì)環(huán)境造成的污染問題日益凸顯,全球各地水源、土壤遭受侵害。法國學(xué)者運(yùn)用微生物技術(shù)尋找降解PFAS的細(xì)菌,但面臨巨大挑戰(zhàn)。文章強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科合作的重要性,呼吁產(chǎn)業(yè)界共同努力,尤其提到監(jiān)管的必要性。社會(huì)是否具備停止PFAS使用的條件,以及如何在保障經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)平衡公共衛(wèi)生和環(huán)保?科技創(chuàng)新、監(jiān)管政策和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐在解決PFAS污染中起到了怎樣的作用?
一覽:
- PFAS指全氟和多氟烷基物質(zhì),又稱“有毒永久化學(xué)物質(zhì)”,由于在環(huán)境中難以天然降解,讓學(xué)者、民眾頭疼不已。
- 2023年初,幾家歐洲主流媒體聯(lián)合進(jìn)行了一項(xiàng)大規(guī)模調(diào)查,繪制了一份詳細(xì)的歐洲大陸PFAS污染分布圖,包含數(shù)萬個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位。
- 盡管PFAS明顯有害,但由于目前沒有替代品,所以仍在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。
- 法國斯特拉斯堡大學(xué)的學(xué)者正試圖尋找能夠降解PFAS的細(xì)菌。
- 應(yīng)對(duì)PFAS污染需要跨學(xué)科合作。法國國家科學(xué)研究中心(CNRS)已成立了一個(gè)工作組,研究PFAS的檢測和凈化手段,并開發(fā)替代品。
- 消滅PFAS污染,不能光靠技術(shù)創(chuàng)新,還需加強(qiáng)對(duì)這些有害物質(zhì)的管控。
PFAS,指全氟和多氟烷基物質(zhì),存在于許多日常物品中:衣物、電池、泡沫滅火劑、紙張、甚至食品包裝塑料。由于在環(huán)境中難以天然降解,PFAS也被稱為“有毒永久化學(xué)物質(zhì)”。地球上PFAS污染幾乎是無孔不入,讓學(xué)者、民眾頭疼不已。雖然生物家們正積極尋找能降解PFAS的微生物,但僅靠科研不足以解決此問題,還需要全社會(huì)和監(jiān)管部門的共同努力。
法國的PFAS污染數(shù)據(jù)觸目驚心:蒙鎮(zhèn)貝恩村的井底水PFAS濃度為1433納克/升;奧萊龍島對(duì)岸的拉特朗布拉德鎮(zhèn)井眼水PFAS濃度為1546納克/升;里昂南部的工業(yè)中心皮埃爾貝尼特附近的雞蛋清PFAS濃度為2399納克/千克。這幾個(gè)地方是法國PFAS污染最嚴(yán)重之處。
01 無處不在的PFAS
2023年初,法國《世界報(bào)》和英國《衛(wèi)報(bào)》等幾家歐洲主流媒體聯(lián)合進(jìn)行了一項(xiàng)大規(guī)模調(diào)查,繪制了一份詳細(xì)的歐洲大陸PFAS污染分布圖[1],揭示了歐洲的水源、水底沉積物、風(fēng)沉積物和土壤的嚴(yán)重污染情況。圖中列出了數(shù)以萬計(jì)的點(diǎn)位,包括2100余個(gè)有害物質(zhì)濃度遠(yuǎn)超過安全標(biāo)準(zhǔn)(100納克/升)的點(diǎn)位。
不過,該圖僅包括已知存在污染、有監(jiān)測數(shù)據(jù)的點(diǎn)位,且只涵蓋了十余種最主要的PFAS。根據(jù)一份最新發(fā)布的PFAS定義,符合標(biāo)準(zhǔn)的有害物質(zhì)多達(dá)幾百萬種[2],因此實(shí)際的PFAS污染水平遠(yuǎn)高于圖中所示。法國斯特拉斯堡大學(xué)教授、微生物學(xué)專家Stéphane Vuilleumier說:“PFAS污染遍布全球的每一個(gè)角落。”
盡管有科研結(jié)果表明即使低濃度的PFAS也對(duì)人體有害,但由于沒有合適的替代品,工業(yè)生產(chǎn)中仍大量使用PFAS。Vuilleumier教授指出:“PFAS有干擾內(nèi)分泌的不良作用,會(huì)影響免疫系統(tǒng)和荷爾蒙分泌[3],相關(guān)證據(jù)越來越多[4]?!?/p>
02 “牢不可破”的碳氟鍵
PFAS污染之所以如此頑固,是因?yàn)樗鼈兒袩o法被生物分解的碳氟鍵。斯特拉斯堡大學(xué)教授、生物化學(xué)/微流體專家Michael Ryckelynck解釋道:“自然界中含氟的有機(jī)化合物非常少?!?020年,Ryckelynck與Vuilleumier兩位教授開始尋找能夠分解碳氟鍵的細(xì)菌(脫氟細(xì)菌)。然而,世界上的細(xì)菌超過10億種,要找到理想的對(duì)象無異于大海撈針。
圖片來源:Emilie GEERSENS、 Michael RYCKELYNCK
注:微流控技術(shù)用于微生物除氟活性研究:使用微芯片,可制備含有細(xì)菌的油包水小液滴,體積只有幾皮升(一皮升是十億分之一毫升)。左圖A中的箭頭指示的是液滴中生長的細(xì)菌。右圖B中的綠色是細(xì)菌進(jìn)行脫氟反應(yīng)時(shí)液滴發(fā)出的熒光。
據(jù)Ryckelynck教授介紹:“目前的微流體學(xué)技術(shù)能夠在皮升(pL,10的負(fù)12次方升)級(jí)別上進(jìn)行快速測試和反應(yīng)。”這意味著實(shí)驗(yàn)可以一次性地分析大量樣本?!拔覀儾⒎穷A(yù)先挑選好特定的酶和細(xì)菌然后逐一測試,而是以每小時(shí)200萬次的速度分析大量樣本,從中尋找具有脫氟能力的細(xì)菌?!毖芯空邆?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)“分析通道”,讓候選細(xì)菌在通過的途中與PFAS和氟化物檢測器相互作用。如果某個(gè)細(xì)菌能夠降解該碳氟鍵,就會(huì)有氟離子釋放出來,從而被熒光檢測發(fā)現(xiàn),以便后續(xù)識(shí)別、提取和深入研究。
03 多方合力
初步結(jié)果顯示,兩位學(xué)者的降氟探測器效果良好[5]?,F(xiàn)在,課題組專注于處理來自污染地區(qū)的環(huán)境樣本,以發(fā)現(xiàn)有潛力的細(xì)菌并提升其降解能力。尋找PFAS分解菌已成為全球科學(xué)界共同追求的目標(biāo),然而PFAS污染不可能靠單一技術(shù)解決。Ryckelynck教授說:“跨學(xué)科合作是成功的關(guān)鍵因素,我們的檢測方法可以結(jié)合其他研究機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新成果共同使用,例如能捕獲和儲(chǔ)存PFAS的吸附膜[6],或者降解PFAS的物理化學(xué)工藝?!?/p>
“目前產(chǎn)業(yè)界無法減少PFAS使用,因?yàn)闋砍兜降慕?jīng)濟(jì)利益過于龐大?!?/p>
最近,法國國家科學(xué)研究中心(CNRS)在其“橫向合作與跨學(xué)科合作倡議”旗幟下成立了一個(gè)跨學(xué)科工作組[7],集聚化學(xué)、物理、生物、工程、社會(huì)學(xué)、數(shù)學(xué)等多領(lǐng)域?qū)<遥铀傺邪l(fā)有效、創(chuàng)新的解決方案,以檢測、消除PFAS污染,并用無害物質(zhì)替代PFAS。
04 監(jiān)管的必要性
2024年3月,工作組將組織研討會(huì)匯集各學(xué)科的洞見,并與產(chǎn)業(yè)界互動(dòng)。Vuilleumier 教授指出:“消除PFAS污染,工業(yè)界的努力不可或缺?!睂W(xué)界應(yīng)與企業(yè)建立互信合作關(guān)系,以便獲取土壤、沉積物和水體樣本進(jìn)行分析處理。而企業(yè)界也應(yīng)密切關(guān)注科研進(jìn)展,掌握新型替代品以及污染控制技術(shù)的研發(fā)動(dòng)態(tài)。
同時(shí),Vuilleumier 教授還指出目前仍無法減少PFAS的使用,“因?yàn)闋砍兜降墓I(yè)經(jīng)濟(jì)利益過于龐大?!盤FAS是全球制造業(yè)的重要原料?!半妱?dòng)汽車電池若想增產(chǎn),就必須用到PFAS。在巨大的需求面前,尋找應(yīng)對(duì)方案便會(huì)更加艱難?!比欢荒芤?yàn)槲磥砜赡軙?huì)發(fā)現(xiàn)“去污染細(xì)菌”,就在當(dāng)下放縱污染。作為學(xué)者,必須在科研之余放寬眼界,思考社會(huì)是否具備充足的條件停止使用PFAS。在法國,有些學(xué)者已經(jīng)開始呼吁改變法規(guī),讓未來的過渡更加平穩(wěn)。“限用PFAS會(huì)在社會(huì)上引起經(jīng)濟(jì)損失,而PFAS污染物繼續(xù)排放則會(huì)對(duì)公共衛(wèi)生造成威脅,決策者必須在二者之間找到平衡?!?/p>
無論結(jié)果如何,科學(xué)家們都在積極努力,既在污染控制方面大膽創(chuàng)新,又在為決策者獻(xiàn)言獻(xiàn)策,以遏制永久污染物的擴(kuò)散。
參考資料
1. https://www.lemonde.fr/les-decodeurs/article/2023/02/23/polluants-eternels-explorez-la-carte-d-europe-de-la-contamination-par-les-pfas_6162942_4355770.html
2. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c04855
3. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2105018118
4. https://www.mdpi.com/1422–0067/22/4/2148
5. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.2c00248
6. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383586623017082
7. https://miti.cnrs.fr/appel-a-projets/depollution/