- PFAS 是難以分解的污染物，對環境和健康影響重大。
- 德國研究人員開發兩種新方法來破壞 PFAS。
- 第一種方法是水動力空化，能有效分解 PFOS。
- 第二種方法利用冷大氣等離子體，但能量消耗較高。
PFAS 是地球上最頑固的污染物之一。目前已知超過 10,000 種這類合成化學物質，幾乎沒有一種能在自然界中分解。這些物質通過污水進入河流和海洋，並在接受檢測的 98% 人類血液中被發現。其中一些與癌症有關，大多數則其影響尚不明確。所有 PFAS 都會在生物體內積累。德國赫爾姆霍茨德累斯頓-羅森多夫中心 (HZDR) 的研究人員目前已開發出兩種實驗性過程，能夠破壞 PFAS 並摧毀使其難以消除的碳-氟鍵。
相關研究結果發表於《化學工程期刊進展》和《科學報告》上。雖然這兩種方法尚未準備好商業化，但均已產生可供進一步開發的結果。
水動力空化技術
第一種方法是水動力空化。含有 PFAS 的水經過狹窄的通道推進，生成小型氣泡。PFAS 具有表面活性，這意味著它們會自動遷移到表面，包括氣泡的表面。當氣泡遇到下游的高壓時，會發生崩潰。這種崩潰使得氣泡表面的 PFAS 暴露於幾千度攝氏的局部温度激增。同時，崩潰產生的高度反應性羥基自由基會攻擊 PFAS 分子的分解產物。研究人員 Ysabel Huaccallo-Aguilar 博士及其團隊在實驗中對 PFOS 進行測試，這是最持久的 PFAS 化合物之一。
約 37% 溶解的 PFOS 分子以一致的速度分解。該團隊目前正致力於將這一數字提高到 80% 以上，同時還希望能夠使超過一半的結合氟轉化為無機物。
冷大氣等離子體方法
第二種方法則利用冷大氣等離子體結合氣體擴散。氣體被引入受 PFAS 污染的水中，同時在水面生成等離子體。PFAS 附著於上升氣泡的表面。隨著氣泡向上移動，它們循環水流並將 PFAS 帶到表面，等離子體在此處摧毀它們。領導這組實驗的 Amit Kumar 博士發現，這種方法幾乎可以完全降解長鏈和短鏈 PFAS。約 35% 的氟原子以氟化物鹽的形式釋放。與空化不同，等離子體方法在室温下運作，無需催化劑或額外化學品。
然而，這種方法有兩個顯著的缺點。等離子體過程每單位體積消耗的能量遠高於空化，並且會產生一系列尚未調查安全性變化產品，包括氣體化合物。研究人員正在進行測試，以確定這些副產品是否存在健康風險，以及如何防止它們。
HZDR 現在正在將等離子體過程從 50 毫升擴大至 5 升，使用多個電極和技術氣體注入器。下一步是將這兩種方法結合起來。HZDR 水與環境技術部門負責人 Sebastian Reinecke 博士相信，這種結合將超越單獨使用任一方法的效果。他表示：「我相信通過將等離子體中的高度反應性物質與空化的效應相結合，我們將實現高降解率。」如果這種混合方法有效，將為大規模 PFAS 移除提供一條實用途徑，而目前單獨使用任何一種方法均無法實現這一目標。
新技術對 PFAS 去除的潛力
PFAS 污染物的去除一直是環境科學中的一個重大挑戰。這些物質的穩定性使其在自然界中難以降解，對生態和人類健康造成潛在威脅。德國赫爾姆霍茨德累斯頓-羅森多夫中心的研究顯示，通過創新技術，如水動力空化和冷大氣等離子體，或許能為解決 PFAS 污染提供新的途徑。雖然這些方法尚未商業化，但其初步結果顯示出可觀的降解潛力，若能進一步提升效率，將對環境治理帶來積極影響。