特殊細菌成PFAS污染物剋星 有望治理污染問題

【2025年02月20日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)美國一個研究小組發現了一種細菌,它可以分解和轉化至少三種永久化學物質「全氟和多氟烷基物質」(PFAS),更重要的是它可以分解和轉化鍵斷裂過程中產生的一些有毒副產物,這有望解決PFAS造成的污染問題。

PFAS於1950年代被廣泛用於不沾鍋塗層、防水、防油污塗層、食品包裝、消防泡沫、化妝品等產品。研究發現,它難以被環境或細菌降解,因本身強大的碳氟鍵能夠抵抗燃燒、超聲處理、等離子氧化和電化學等降解方式,因此被稱為「永久化學物質」。

科學家希望利用微生物解決PFAS對水源和土壤造成的污染問題,以此降低它對人體造成的傷害。不過,科學家對微生物降解氟化合物(尤其是PFAS)的資訊了解有限,需要做更多實驗去驗證哪些微生物能夠實行降解任務。

美國布法羅大學(University at Buffalo,UB)和葡萄牙天主教大學(Catholic University of Portugal)研究團隊發現一種細菌名為「Labrys portucalensis F11」可以降解三種PFAS污染物。它還可以把降解後的物質當作食物來源做進一步降解。該項研究成果於1月份被發表到《整體環境科學》雜誌上。

他們使用的F11細菌源於歐洲葡萄牙一片受工業污染的土壤。科學家發現,F11具有從藥物污染物中去除氟的能力,但從未在PFAS上進行去除測試。

這次,實驗人員先把PFAS家族中的氟辛烷磺酸(PFOS)、6:2-氟調聚物磺酸(6:2 FTS)和5:3-氟調聚物羧酸(5:3 FTCA)分別放入燒瓶中,再放進F11細菌後將燒瓶密封,且靜置近200天以觀察細菌分解這些化學物質的情況。

結果顯示,194天時PFOS的去除率高達96%,而100天時5:3 FTCA和6:2 FTS分別被移除58%和21%。儘管瓶中還殘留一些PFAS,但這代表F11可以分離PFAS的氟原子,並把裡面的碳原子代謝掉。

另外,他們還發現,PFOS被細菌分解成氟庚磺酸(PFHpS)、全氟己磺酸(PFHxS)、全氟己酸(PFHxA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟丁酸(PFBA)和全氟丙酸(PFPrA)等物質。

這次選用PFOS作為實驗對象,主要原因是它經常在環境、生物樣本中被檢測到,且本身具有很高的生物累積毒性,目前已經被美國環保署(EPA)指定為危險物質。

布法羅大學的研究人員表示,這項研究是一個良好的開端,該團隊正進一步計劃研究如何讓細菌F11可以更快地消耗PFAS,且最終希望把它正式投入到受PFAS污染的土壤和水源中,以此解決污染問題。

該研究的通訊作者、紐約州立大學傑出教授、布法羅大學化學系主席兼能源、環境與水資源研究與教育(RENEW)研究所所長戴安娜·阿加(Diana Aga)博士對該校新聞社說道,「PFAS的碳和氟之間的鍵非常強,大多數微生物無法分解它們,而F11展示切斷碳氟強鍵和吞噬碳的能力。」

「我認為一些細菌在化學污染環境中產生變異,讓它們擁有了特殊的機制,將化學污染物變成可利用的養分。」阿加博士接著說。

該研究的第一作者、阿加實驗室的博士生明杜拉·維賈亞赫納(Mindula Wijayahena)則表示,「以前多項研究只關心PFAS的降解,沒有關心PFAS分解後的副產物。這次我們研究PFAS分解後的副產物,還發現這些東西也能被細菌進一步降解。最重要的是,F11不僅將PFOS切成一段一段,且能從這些小塊中去除氟離子。」

阿加博士對此解釋,「需要注意的是,這些樣本中可能還存在其它代謝物,這些代謝物非常微小,以至於目前的檢測方法無法檢測出來。」「我們可以在廢水活性污泥系統中加入特殊的菌株,以此達到加速去除有害化合物的目的,因為目前生物強化是一種很有前景的方法。」

這項工作得到了美國國立衛生研究院下屬的國家環境健康科學研究所的支持。其他合作者包括葡萄牙天主教大學、匹茲堡大學和沃特斯公司。

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