新成果:科學家找到降解「永生化學品」方法

【2022年08月24日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌綜合報導)一種日常生活中常用的化學品,因其難以降解被稱為「永生化學品」。因不能降解,其毒性會長期殘留在土地和水源裡,嚴重影響人們身體健康。日前,美國科學家終於在實驗室裡找到一種降解這種化學物的方法。

這種化學物質叫全氟羧酸(perfluorocarboxylic acids,PFAS)化合物,在1930年代被製造出來。因其在防水和防油脂方面表現佳,被用於日常用品中,如包裝紙、洗髮乳、不沾鍋、塑料瓶和滅火器等。然而人們後來發現,這種化學物質會污染土壤、飲用水和農產品,被人體吸收後會引發肝癌、低出生體重和免疫力下降等嚴重問題。

美國西北大學(Northwestern University)的一個研究團發現,PFAS無法被降解的主要原因,在於這些物質擁有強大的碳氟鍵(C-F),使它能夠抵抗燃燒、超聲處理、等離子氧化和電化學等降解方式。

實驗中,研究人員在PFAS化合物中選擇了裡面常見的全氟烷基羧酸(perfluoroalkyl carboxylic acids,PFCA),可以通過氫氧化鈉進行脫氟。PFCA在特定溶劑中脫羧產生反應,並在24小時內降解為氟離子。

研究人員將PFCA放入80°C至120°C含有氫氧化鈉(NaOH)和二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)的溶液中,並在常壓(1個大氣壓)的狀態,使其變成全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)。

實驗結果證明,PFOA最容易達成完全降解的動作,而碳氟化合物副產物的形成最少,同時降解的速度也是所有PFCA化合物中最快速的,可以在相對溫和的條件下和使用廉價且常見的化學試劑中進行操作。

存在氫氧化鈉和二甲基亞碸的PFOA溶液會漸漸的降解為氟化物和三氟乙酸(trifluoroacetic acid)根離子。隨之在這些混合物中,再加入乙醇酸(Glycolic acid)對其進行二次降解,讓這些物質最終形成可以被回收的化學物質。

這些降解反應可以在幾個小時到數天內完成。另外,科學家同時發現PFOA在不同的溫度會影響降解度速度,在120°C的溫度下降解最佳,只需216小時就能降解完畢,而80°C的溫度則降解最為緩慢,需要數天的時間才能降解完畢。

該實驗報告發表8月18日發表在《科學》雜誌上。

參與這項研究的西北大學化學家威廉·R·迪克特爾(William R. Dichtel)博士對《紐約時報》表示,「要使其在實驗室範圍之外發揮作用,還有很多工作要做。到那時我們就可以真正談論其實用性」。

目前,美國環境保護署(US Environmental Protection Agency)至今已列出超過12,000種的PFAS化學物質,而這項研究只研究PFAS冰山一角。迪克特爾博士表示,「雖然其它類別的PFAS沒有相同的弱點,但只要是物品都會有破綻。如果我們可以辨識出來它們是什麼,就有辦法摧毀。」

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