导 读
美国制造业巨头3M公司达成一项价值 103 亿美元的初步和解协议，以解决与“永久化学物质”（PFAS）有关的水污染索赔问题。
根据达成的协议，3M 公司将在未来的 13 年内向公共供水系统提供资金，用于测试和处理PFAS的污染。
此前，3M公司因PFAS污染面临数千起诉讼，尽管该公司并未承认责任，但他们表示这笔资金将有助于修复供水系统中检测到的“任何水平”的PFAS污染。
2021年，清华大学环境学院副教授黄俊团队发表在《欧洲环境科学》的一篇论文回顾了30项有关中国饮用水中PFAS的研究，这其中涵盖中国66个城市的526份饮用水样本，这些城市总计有约4.52亿居民。
研究发现，与其他地区相比，华东和西南地区的人群暴露在PFAS中的风险相对较高。长江沿岸的部分城市如自贡、九江和连云港等PFAS水平均超过了发达国家健康相关指南中的标准。
▲ 中国饮用水中PFASs的空间分布
饮用水中PFAS浓度最高的10个城市为自贡（502.9 ng/L）、连云港（332.6 ng/L）、常熟（122.4 ng/L）、成都（119.4 ng/L）、无锡（93.6 ng/L）、杭州（74.1 ng/L）、南宁 (64.1 ng/L)、苏州 (61.3 ng/L)、昆明 (60.4 ng/L) 和巢湖 (59.9 ng/L)。
本文涵括了PFAS的所有内容：它们的起源，对人类健康构成的危险，以及如何从饮用水中去除它们。
什么是PFAS？
全氟和多氟烷基物质，简称PFAS，是指一组超过4700种化学物质的总称，其特征是具有很强的碳氟键。发明于1930至40年代，广泛用于60、70、80年代。
这些化学品在工厂、军事基地、机场和工业场所使用了近一个世纪，直到人们发现这些化学品作为副产品释放到空气中，并可以在环境中长期存在，导致土地、空气和多地天然水源受到广泛的环境污染。
有两种PFAS被认为是最常见和最危险的，现已逐步停止使用：PFOA（全氟辛烷羧酸）和PFOS（全氟辛烷磺酸），在全世界范围内，其也已经在人体血液中被发现。
这两种PFAS化学品传统上用于生产许多常见的消费品，从不粘厨具和纸张到油漆、清洁产品和防污剂、食品包装、防水服装、个人护理的指甲油和化妆品。
这两种化学物质都具有有毒的生物蓄积特性，被认为是“永久的化学物质”，这意味着它们可以在环境中连续数百年存在。
PFAS从何而来？
PFAS污染主要由人类活动造成。主要来源是PFAS加工和制造工厂，以及使用含有这种化学品的消防泡沫的机场和军事基地，还有垃圾填埋场和废水处理设施。
PFAS如何进入水中？
有几种不同的方式可以接触到PFAS，例如使用含有PFAS的产品或在受PFAS污染的空气中呼吸。
然而，最常见的是，PFAS水污染问题。
▲ PFAS水循环
PFOA和PFOS可以通过多种方式进入当地的饮用水供应。在生产或释放PFAS化学品作为副产品的工厂附近，在机场、军事基地或炼油厂附近，消防泡沫中的PFOS和PFOA可能会通过地表径流污染水源。
研究发现，2016年，美国至少有6万人饮用水中的PFAS含量超过了EPA的公共卫生建议标准。
▲ 消防泡沫含有PFAS
与PFAS相关的健康风险
EPA针对PFOS和PFAS的最大污染物水平制定了非强制性的健康建议浓度，指出这些化学物质在公共供水中的含量不应超过70ng/L或ppt（万亿分之一）。
然而，如果在饮用水中摄入较低水平的PFAS，仍可能造成伤害。与饮用水中的PFAS相关的一些常见健康风险包括：
1、癌症
研究表明，饮用PFOA和PFOS可能会增加患恶性肿瘤的风险，因为PFAS污染已被标记为对人体致癌。PFAS接触尤其与胰腺癌、睾丸癌、肾癌和肝癌有关。
2、免疫系统影响
对动物进行的研究发现，PFAS接触可能会降低免疫系统对体内病原体威胁的反应能力，从而降低对疾病的抵抗力。此外，PFAS接触甚至可能阻止身体产生响应疫苗接种所需的抗体水平，鉴于COVID-19大流行，这尤其令人担忧。
3、甲状腺激素破坏
许多研究发现，血液中的PFOA和PFOS可能会破坏内分泌功能并阻止甲状腺正常运作。根据我们迄今为止掌握的数据，PFOA和PFOS可能导致甲状腺细胞中的“积累、细胞毒性、遗传毒性、干扰TH合成、TPO功能和碘摄取”。
4、低出生体重
研究发现，如果发育中的婴儿的父母或父母血液中的PFAS含量很高，那么婴儿更有可能出现早产体重问题，胎龄儿小于胎龄的可能性更高。
不仅婴儿出生体重降低，还发现婴儿在生命的头两年发育迟缓。PFOA和PFOS也与降低妇女怀孕的可能性有关。
如何检测水中的PFAS？
PFOA和PFAS是人眼看不见的，也不会在水中品尝或闻到他们。这使得它们更加危险，就像让在一杯不含PFOA和PFOS的水和一杯含有危险高水平这些化学物质的水之间做出选择。
然而，在研究如何从水中去除PFOA之前，需要确定水中实际上含有它。考虑到污染不是肉眼可见的，最好的方法是测试。对水进行测试的最有效方法是将样品送到国家认证的实验室。
▲ 用于检测PFAS的质谱分析法
实验室将彻底分析您的水，并生成一份详细的报告，准确告诉水被PFOA和PFOS污染的程度，以PPT（万亿分之一）或者ng/L为单位。
国家认证的实验室测试费用通常在 100 美元到 300 美元之间，所以它并不便宜，但让水测试可能会提供信息，当涉及到人体健康时，证明是无价的。
去除饮用水中PFAS的方法
如果想从自来水中去除PFOA和PFOS，有许多水处理系统可以胜任这项工作。
1、活性炭过滤器
活性炭过滤器，通常是颗粒活性炭或固体碳块滤芯，在去除饮用水源中的PFOA和PFOS方面特别有效。
▲ 用于去除PFAS的典型地下水井活性炭过滤系统
根据EPA的说法，如果您正在处理PFAS污染，活性炭过滤器是第一个也是研究最多的水处理选项。
颗粒活性炭滤水器可吸附许多常见的水污染物，包括氯、铅和 PFAS。
活性炭具有高度多孔性和大表面积，自然是一种有效的过滤选择，将较大的污染物捕获在过滤器孔中，只允许较小的水颗粒通过。
▲ PFAS吸附在碳表面
根据研究人员的说法，颗粒活性炭可以在有限的时间内100%有效。这取决于几个因素，例如水温和流速，碳床的深度以及您需要去除的PFAS类型。可以选择许多不同的GAC处理技术，用于地下井水或市政水处理的GAC过滤器。
2、离子交换系统
另一种去除自来水PFAS的水处理解决方案是离子交换。离子交换系统由一个装有阴离子交换树脂的罐组成，阴离子交换树脂通常由不溶性碳氢化合物制成。
▲ 离子交换树脂去除PFAS过程
离子交换树脂有两种类型：阴离子树脂和阳离子树脂。阳离子树脂带负电，使其成为去除带正电杂质的更好选择，而带正电的阴离子树脂可有效去除带负电的杂质。
两种树脂床都像磁铁一样工作，吸引特定的污染物，这些污染物粘附在其表面，无法与水颗粒一起从水箱中排出。
PFAS通常带负电荷，这使得阴离子树脂成为去除PFAS的最佳选择。这种解决方案往往比活性炭水处理具有更高的能力或容量，但它的前期成本更高。
▲ 处理高达3,000加仑/分钟PFAS污染地下水的离子交换系统
与活性炭滤水器一样，离子交换系统可以非常有效地去除饮用水PFAS，但同样，该过程的有效性可能在某种程度上取决于水的流速和温度，树脂床的深度和质量，饮用水中的其他污染物等。
3、反渗透系统
反渗透过滤系统通常被认为是当今市场上最彻底和最广泛的滤水器之一。
在反渗透过程中，水通过半透膜以高压输送，该膜具有约0.0005微米的微小孔。虽然PFAS的大小各不相同，但它们通常比这些膜孔大得多，并且无法与水颗粒一起通过过滤。
▲ 市政饮用水的反渗透过滤系统
反渗透过滤器通常可以大大减少PFOA和PFOS，高达90%左右。在反渗透过程中，挥之不去的PFAS和水中数百种其他微量污染物会被处理掉。
▲ 反渗透去除PFAS过程
值得一提的是，由于系统的设计，反渗透处理确实要浪费过滤过程中约20%的水。
哪些滤水器最适合去除PFOS和PFOA？
如果只想要去除PFAS的处理系统，那么碳过滤或离子交换系统可能会提供理想的解决方案。
但是，如果喜欢去除PFAS并净化饮用水的想法，使其完全安全并最大程度地减少各种污染物对健康的影响，那么反渗透过滤器可能是更好的选择。
反渗透过滤器往往是最昂贵的，而碳过滤器通常有更广泛的选择，有些比其他的更实惠。
PFOS和PFOA去除常见问题
1、是否有其他技术能够去除PFAS？
有。例如，蒸馏在从水中去除这种化学物质方面往往非常有效——甚至比过滤器更有效。但与快速的解决方案不同，蒸馏器可能需要长达 4 小时才能生产出一批不含化学物质的水，因此它远非快速简便的清洁水解决方案。
2、沸水会去除PFAS吗？
不，单独煮沸不会去除PFOS和PFOA，因为没有蒸发和冷凝或过滤过程可以去除化学物质。事实上，煮沸水只会导致一些水颗粒蒸发，导致一小批水中的PFAS浓度相同。
3、如何知道是否有PFAS接触的风险？
当地应该有关于水质的信息，如果没有，安排国家认证的实验室检测是准确了解水中成分的最佳方式。
（来源：水世界订阅）
招贤纳士 |《水处理技术》审稿专家持续招募中
有梦一起来|2024全国膜技术青年科学家大会加速报名
