全新上线!PFAS 热点议题(一):PFAS种类与不同的环境影响
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近年来,PFAS已经在国外引发了环保界的关注。然而在国内,人们对于PFAS的认知还处于比较初级的阶段。全氟和多氟化合物(PFAS)是一类包含上千种不同结构的直线型或分支型有机化合物的统称,这类化合物中的共同特征是一个或多个碳原子的全氟化,即不与其他碳原子或官能团连接的价键均为碳氟键。一般地,PFAS的化学式可以表示为CnF2n+1。
不同的PFAS物质具有很大的化学和物理性质差异。它们被广泛应用于工业生产,消防泡沫,以及消费产品中。尽管毒物学研究发现PFAS的生物累积特性和对人体健康的潜在风险引发了一定的担忧,但直到近十年前对低浓度的PFAS检测方法在经济上和技术上变得可行之前它们都未能引起足够的关注度。PFAS的物理和化学性质使得它们能在环境中游走且长期存在,因此无论是分析监测还是治理都十分地棘手。直到21世纪10年代,业界都缺乏用以检测一般环境下PFAS浓度的商业化方法。
这一些列的热点话题文章将分为六个部分逐渐更新,以详细介绍PFAS的:
1)种类与不同的环境影响
2)主要排放途径
3)环境中发生的迁移转化
4)治理手段
5)检测与暴露研究
以及6)国际上的相关法律法规。
本篇将介绍第一部分,即PFAS的种类与不同的环境影响。
PFAS的种类
英文名词PFAS 全称“全氟和多氟烷基化合物”, 是以英文复数形式存在的一个词汇,特指这类化合物中以全氟烷化合物和多氟烷基化合物的形态存在的化学物质们。
PFAS中含有大量物理性质和化学性质不同的物质,其中包括有气态(例如全氟丁烷),液态(例如氟调聚物醇),和固态物质。PFAS固态物质可以根据分子结构被进一步分类为两大类:非聚合物,与聚合物(例如聚四氟乙烯)。
由于PFAS独特的化学和物理性质,它们从1950年起就开始在工业生产中被大幅使用。一直以来,PFAS主要通过工业生产(包括生产PFAS的过程和处理PFAS的过程),有意排放(如消防泡沫),固废处理以及废水处理的过程中被排放到环境中,并引起环保方面的问题。
消防泡沫中含有的PFAS物质会被直接释放到环境中
需要注意的是,并非所有的PFAS都会直接造成环境问题。本系列文章主要放眼于那些在环境中最常探测到的非聚合PFAS和那些潜在转换成环境痼疾的PFAS。对比其他一些氟化聚合PFAS(例如聚四氟乙烯PTFE,氟化乙烯丙烯 FEP,全氟烷氧基聚合物PFA,乙烯四氟乙烯ETFE)来说,非聚合PFAS(全氟和多氟)和一些支链氟化聚合PFAS对环境有更严重的危害。
氟化聚合PFAS确实对环境造成的影响较小,这是因为它们在自然环境中相对稳定,不易溶解和不易被生物利用的特性,但是生产制造过程中的不当废弃处理也可让它们造成环境危害。例如不正当排放的氟化聚合PFAS最终会分解成具有环境危害性的非聚合PFAS从而对环境产生更大的影响。
此外,如今长期的慢性排放PFAS正在引起全球范围内的低浓度的PFAS污染。人类活动引起的不可避免的PFAS“背景”污染也是一个日益严重环境问题。
聚四氟乙烯(PTFE),即特氟龙,是一种被广泛应用在不粘锅涂层上的聚合PFAS
引发关注
人类对于PFAS的研究和理解可分为几个阶段:初期探索阶段,商业推广阶段,引发问题阶段,减少使用与替换阶段。现如今人们对PFAS的认知取决于具体的地区,总体而言大致处于引发问题阶段的后期以及减少使用与替换阶段的前期。最早PFAS对人体健康影响的研究可追溯到1970年代,那时是从工人的血液中检测出的PFAS。之后的几十年中,PFAS对于健康和环境问题逐渐引起人们的关注,越来越多的检测和分析技术在进步,相关的学术,政策和法律也在发展。对于PFAS问题的认知取决于检测手段的发展,特别是在检测手段的最低检出限方面的进步。全氟辛烷磺酸PFOS和全氟辛酸PFOA是最先引起人们关心的两种PFAS,之后的是另外四种全氟烷基酸PFAAs。而自2000年以来测试手段的快速发展使得越来越多的PFAS得到关注。测试手段的最低检出限的不断升级让最新的几种化合物也得到了关注,包括氟调聚物(Flurotelomer),全氟醚(Perfluoroether)和全氟聚醚(Perfluoropolyether)。
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