科学家发现能分解某些"永久化学物质"(PFAS)的细菌

开济谈国际 2023-07-25 08:30:00

加利福尼亚大学河滨分校的科学家们发现了两种细菌,它们可以降解一类顽固的污染物,即"永久化学品"或全氟辛烷磺酸。这些天然存在的细菌可以打破这些污染物中的化学键,使其变得无害,并为清理工业污染物提供了一种经济有效的生物方法。

伯恩斯工程学院助理教授门玉洁和她的团队发现,这些细菌能够清除特定亚类的全氟和多氟烷基物质,即所谓的全氟辛烷磺酸,尤其是那些在其化学结构中含有一个或多个氯原子的物质。他们的研究结果发表在科学杂志《自然-水》上。

由于碳-氟键异常牢固,有害健康的化学物质会在环境中持续存在几十年甚至更长的时间。值得注意的是,加州大学洛杉矶分校的研究小组发现,细菌能裂解污染物的氯碳键,从而引发一系列反应,破坏永久化学结构,使其变得无害。

加州大学河滨分校助理教授门玉丽和研究生金乔森。图片来源:UCR 张思卓摄

"我们发现,细菌可以先进行碳-氯键裂解,产生不稳定的中间产物,"门玉丽说。"然后这些不稳定的中间产物会发生自发的脱氟反应,也就是碳-氟键的裂解。"

氯化全氟辛烷磺酸是由数千种化合物组成的永远的化学家族中的一大类。它们包括工业中使用的各种不易燃液压油,以及用于制造化学性质稳定的薄膜的化合物,这些薄膜在各种工业、包装和电子应用中用作防潮层。

门氏研究小组发现的两种细菌--嗜氨脱硫弧菌(Desulfovibrio aminophilus)和孢子菌(Sporomusa sphaeroides)--是天然存在的,已知它们生活在地下水可能受到全氟辛烷磺酸污染的地下微生物群中。为了加快清理工作,可以向地下水中注入甲醇等廉价营养物质,以促进细菌生长。这将大大增加细菌的存在,从而更有效地破坏污染物,如果细菌尚未存在,可以在受污染的水中接种其中一种细菌。

生物净化过程的概念图。图片来源:埃文-菲尔兹(Evan Fields)绘制的 UCR 图像

Men是该论文的通讯作者,UCR化学与环境工程研究生Bosen Jin是论文的第一作者,UCR 的其他共同作者包括博士后高金玉、前博士后刘华清、前研究生车顺和于耀春,以及副教授刘金勇。

这项研究拓展了早先的研究成果,她在研究中证明微生物可以分解一类顽固的全氟辛烷磺酸,即氟化羧酸。长期以来,微生物一直被用于溢油和其他工业污染物的生物净化,包括她研究的工业溶剂三氯乙烯(TCE)。

但是,关于利用微生物净化全氟辛烷磺酸的研究还处于起步阶段,她的发现带来了巨大的希望,因为如果有有效的食污染物微生物,生物处理通常比化学处理成本更低、更环保。吞噬污染物的微生物还可以注入地下难以到达的位置。

最新的 PFAS 研究正值美国环保署颁布新法规,推动清理全国各地受 PFAS 污染的地下水点之际,因为这些化学物质与一系列不良健康影响有关,包括癌症、肾病和激素紊乱。

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