文｜創(chuàng)瞰巴黎 Samuel Belaud

編輯｜Meister Xia

Stéphane Vuilleumier

法國斯特拉斯堡大學(xué)微生物學(xué)和環(huán)境生物學(xué)教授

Micha l Ryckelynck

法國斯特拉斯堡大學(xué)生物化學(xué)教授

導(dǎo)讀

PFAS（全氟和多氟烷基物質(zhì)）屬“有毒永久化學(xué)物質(zhì)”，且含有難以降解的碳氟鍵，對環(huán)境造成的污染問題日益凸顯，全球各地水源、土壤遭受侵害。法國學(xué)者運(yùn)用微生物技術(shù)尋找降解PFAS的細(xì)菌，但面臨巨大挑戰(zhàn)。文章強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科合作的重要性，呼吁產(chǎn)業(yè)界共同努力，尤其提到監(jiān)管的必要性。社會是否具備停止PFAS使用的條件，以及如何在保障經(jīng)濟(jì)利益的同時平衡公共衛(wèi)生和環(huán)保？科技創(chuàng)新、監(jiān)管政策和產(chǎn)業(yè)實踐在解決PFAS污染中起到了怎樣的作用？

一覽：

• PFAS指全氟和多氟烷基物質(zhì)，又稱“有毒永久化學(xué)物質(zhì)”，由于在環(huán)境中難以天然降解，讓學(xué)者、民眾頭疼不已。
• 2023年初，幾家歐洲主流媒體聯(lián)合進(jìn)行了一項大規(guī)模調(diào)查，繪制了一份詳細(xì)的歐洲大陸PFAS污染分布圖，包含數(shù)萬個監(jiān)測點(diǎn)位。
• 盡管PFAS明顯有害，但由于目前沒有替代品，所以仍在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。
• 法國斯特拉斯堡大學(xué)的學(xué)者正試圖尋找能夠降解PFAS的細(xì)菌。
• 應(yīng)對PFAS污染需要跨學(xué)科合作。法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）已成立了一個工作組，研究PFAS的檢測和凈化手段，并開發(fā)替代品。
• 消滅PFAS污染，不能光靠技術(shù)創(chuàng)新，還需加強(qiáng)對這些有害物質(zhì)的管控。

PFAS，指全氟和多氟烷基物質(zhì)，存在于許多日常物品中：衣物、電池、泡沫滅火劑、紙張、甚至食品包裝塑料。由于在環(huán)境中難以天然降解，PFAS也被稱為“有毒永久化學(xué)物質(zhì)”。地球上PFAS污染幾乎是無孔不入，讓學(xué)者、民眾頭疼不已。雖然生物家們正積極尋找能降解PFAS的微生物，但僅靠科研不足以解決此問題，還需要全社會和監(jiān)管部門的共同努力。

法國的PFAS污染數(shù)據(jù)觸目驚心：蒙鎮(zhèn)貝恩村的井底水PFAS濃度為1433納克/升；奧萊龍島對岸的拉特朗布拉德鎮(zhèn)井眼水PFAS濃度為1546納克/升；里昂南部的工業(yè)中心皮埃爾貝尼特附近的雞蛋清PFAS濃度為2399納克/千克。這幾個地方是法國PFAS污染最嚴(yán)重之處。

01 無處不在的PFAS

2023年初，法國《世界報》和英國《衛(wèi)報》等幾家歐洲主流媒體聯(lián)合進(jìn)行了一項大規(guī)模調(diào)查，繪制了一份詳細(xì)的歐洲大陸PFAS污染分布圖[1]，揭示了歐洲的水源、水底沉積物、風(fēng)沉積物和土壤的嚴(yán)重污染情況。圖中列出了數(shù)以萬計的點(diǎn)位，包括2100余個有害物質(zhì)濃度遠(yuǎn)超過安全標(biāo)準(zhǔn)（100納克/升）的點(diǎn)位。

不過，該圖僅包括已知存在污染、有監(jiān)測數(shù)據(jù)的點(diǎn)位，且只涵蓋了十余種最主要的PFAS。根據(jù)一份最新發(fā)布的PFAS定義，符合標(biāo)準(zhǔn)的有害物質(zhì)多達(dá)幾百萬種[2]，因此實際的PFAS污染水平遠(yuǎn)高于圖中所示。法國斯特拉斯堡大學(xué)教授、微生物學(xué)專家Stéphane Vuilleumier說：“PFAS污染遍布全球的每一個角落?！?/p>

盡管有科研結(jié)果表明即使低濃度的PFAS也對人體有害，但由于沒有合適的替代品，工業(yè)生產(chǎn)中仍大量使用PFAS。Vuilleumier教授指出：“PFAS有干擾內(nèi)分泌的不良作用，會影響免疫系統(tǒng)和荷爾蒙分泌[3]，相關(guān)證據(jù)越來越多[4]。”

02 “牢不可破”的碳氟鍵

PFAS污染之所以如此頑固，是因為它們含有無法被生物分解的碳氟鍵。斯特拉斯堡大學(xué)教授、生物化學(xué)/微流體專家Michael Ryckelynck解釋道：“自然界中含氟的有機(jī)化合物非常少?！?020年，Ryckelynck與Vuilleumier兩位教授開始尋找能夠分解碳氟鍵的細(xì)菌（脫氟細(xì)菌）。然而，世界上的細(xì)菌超過10億種，要找到理想的對象無異于大海撈針。

圖片來源：Emilie GEERSENS、 Michael RYCKELYNCK

注：微流控技術(shù)用于微生物除氟活性研究：使用微芯片，可制備含有細(xì)菌的油包水小液滴，體積只有幾皮升（一皮升是十億分之一毫升）。左圖A中的箭頭指示的是液滴中生長的細(xì)菌。右圖B中的綠色是細(xì)菌進(jìn)行脫氟反應(yīng)時液滴發(fā)出的熒光。

據(jù)Ryckelynck教授介紹：“目前的微流體學(xué)技術(shù)能夠在皮升（pL，10的負(fù)12次方升）級別上進(jìn)行快速測試和反應(yīng)?！边@意味著實驗可以一次性地分析大量樣本?！拔覀儾⒎穷A(yù)先挑選好特定的酶和細(xì)菌然后逐一測試，而是以每小時200萬次的速度分析大量樣本，從中尋找具有脫氟能力的細(xì)菌。”研究者們設(shè)計了一個“分析通道”，讓候選細(xì)菌在通過的途中與PFAS和氟化物檢測器相互作用。如果某個細(xì)菌能夠降解該碳氟鍵，就會有氟離子釋放出來，從而被熒光檢測發(fā)現(xiàn)，以便后續(xù)識別、提取和深入研究。

03 多方合力

初步結(jié)果顯示，兩位學(xué)者的降氟探測器效果良好[5]?，F(xiàn)在，課題組專注于處理來自污染地區(qū)的環(huán)境樣本，以發(fā)現(xiàn)有潛力的細(xì)菌并提升其降解能力。尋找PFAS分解菌已成為全球科學(xué)界共同追求的目標(biāo)，然而PFAS污染不可能靠單一技術(shù)解決。Ryckelynck教授說：“跨學(xué)科合作是成功的關(guān)鍵因素，我們的檢測方法可以結(jié)合其他研究機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新成果共同使用，例如能捕獲和儲存PFAS的吸附膜[6]，或者降解PFAS的物理化學(xué)工藝?！?/p>

“目前產(chǎn)業(yè)界無法減少PFAS使用，因為牽扯到的經(jīng)濟(jì)利益過于龐大?！?/p>

最近，法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）在其“橫向合作與跨學(xué)科合作倡議”旗幟下成立了一個跨學(xué)科工作組[7]，集聚化學(xué)、物理、生物、工程、社會學(xué)、數(shù)學(xué)等多領(lǐng)域?qū)＜遥铀傺邪l(fā)有效、創(chuàng)新的解決方案，以檢測、消除PFAS污染，并用無害物質(zhì)替代PFAS。

04 監(jiān)管的必要性

2024年3月，工作組將組織研討會匯集各學(xué)科的洞見，并與產(chǎn)業(yè)界互動。Vuilleumier 教授指出：“消除PFAS污染，工業(yè)界的努力不可或缺?！睂W(xué)界應(yīng)與企業(yè)建立互信合作關(guān)系，以便獲取土壤、沉積物和水體樣本進(jìn)行分析處理。而企業(yè)界也應(yīng)密切關(guān)注科研進(jìn)展，掌握新型替代品以及污染控制技術(shù)的研發(fā)動態(tài)。

同時，Vuilleumier 教授還指出目前仍無法減少PFAS的使用，“因為牽扯到的工業(yè)經(jīng)濟(jì)利益過于龐大。”PFAS是全球制造業(yè)的重要原料。“電動汽車電池若想增產(chǎn)，就必須用到PFAS。在巨大的需求面前，尋找應(yīng)對方案便會更加艱難?！比欢?，不能因為未來可能會發(fā)現(xiàn)“去污染細(xì)菌”，就在當(dāng)下放縱污染。作為學(xué)者，必須在科研之余放寬眼界，思考社會是否具備充足的條件停止使用PFAS。在法國，有些學(xué)者已經(jīng)開始呼吁改變法規(guī)，讓未來的過渡更加平穩(wěn)。“限用PFAS會在社會上引起經(jīng)濟(jì)損失，而PFAS污染物繼續(xù)排放則會對公共衛(wèi)生造成威脅，決策者必須在二者之間找到平衡?！?/p>

無論結(jié)果如何，科學(xué)家們都在積極努力，既在污染控制方面大膽創(chuàng)新，又在為決策者獻(xiàn)言獻(xiàn)策，以遏制永久污染物的擴(kuò)散。

參考資料

1. https://www.lemonde.fr/les-decodeurs/article/2023/02/23/polluants-eternels-explorez-la-carte-d-europe-de-la-contamination-par-les-pfas_6162942_4355770.html

2. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c04855

3. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2105018118

4. https://www.mdpi.com/1422–0067/22/4/2148

5. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.2c00248

6. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383586623017082

7. https://miti.cnrs.fr/appel-a-projets/depollution/