桑迪亚科学家在解决PFAS污染方面取得突破

桑迪亚国家实验室的一个团队正在开发材料来解决世界上最大的问题之一：人类通过受污染的水和其他产品接触到一组称为PFAS 的化学物质。桑迪亚现在投入更多资金，将他们的研究提升到一个新的水平。

“它经常出现在新闻中。我们似乎每天都听说另一种产品受到污染。我们看到了含有 PFAS 的苏打水、含有 PFAS 的卫生纸，所以这不仅仅是地下水问题;它无处不在，”桑迪亚的化学家 Andrew Knight 说，他热衷于解决 PFAS 污染问题。“全世界都清楚这是一个日益严重的问题。这是一个大规模的国家安全问题。”

什么是 PFAS?

PFAS 是全氟烷基和多氟烷基物质的缩写，是一组用于制造耐热、耐油、耐污渍和防水的含氟聚合物产品的化学品。它们也被称为“永久性化学物质”，因为它们不会在环境中分解，但可以穿过土壤和水并在野生动物和人类体内积累。

虽然疾病控制和预防中心尚未确定低水平 PFAS 对人类健康的影响，但科学家们已经记录了受试人群中的 12 种 PFAS 和每个受试人群中的 4 种 PFAS，这表明人口中存在广泛的 PFAS 暴露. 使用高水平 PFAS 暴露对实验室动物进行的测试 表明，患癌症、肝损伤和免疫系统受损的风险增加。

PFAS 存在于特氟龙、快餐包装、杀虫剂、眼妆、清洁产品、牙线和洗发水等产品中。然而，近年来发现的最大污染之一是空军基地地下水，这是使用含 PFAS 的灭火泡沫造成的。

创建一个独特的解决方案

Knight 一直与专门研究材料科学的 Ryan Davis 合作，开发一种过滤器，不仅可以大规模消除水中的 PFAS，而且可以在家庭环境中使用。“这可能是可以部署用于重大补救措施的东西，也可以是可以放在水槽下的东西。如果初始处理已经完成，那么在最终使用之前，您可以对通过水处理设施通过水龙头的水进行过滤，”Knight 说。

为此，团队必须以不同的方式处理事情。PFAS 不会自行降解，因为碳氟键非常牢固。它们也不是唯一存在的污染物。在吸收努力期间，这会导致一种竞争。“我们正在努力设计在吸收 PFAS 方面更具选择性的材料。传统方法涉及树脂或颗粒状活性炭的离子交换。虽然这些可以有效吸收一些 PFAS，但它们缺乏特异性和多功能性，”Knight 说。

凭借桑迪亚技术成熟计划最近授予的 100,000 美元资金，该团队希望建立其数据以显示材料的工作情况。目标是将该产品商业化，以去除水中 99% 的 PFAS。“我们在桑迪亚的分析实验室比一般的分析实验室配备得更好，具有安德鲁的合成能力和我们的分析能力。这真的是一场完美的比赛，”戴维斯说。

受自然启发的不同方法

该项目只是桑迪亚研究人员致力于解决 PFAS 污染的几个项目之一。他们与地球科学家 Mark Rigali 和材料科学家 Jessica Kustas 一起，与当地一家企业合作，尝试一种不同的方法，而不仅仅是捕获 PFAS。“这是一对一的打击，因为我们正在结合两种不同的技术来开发比单独使用任何一种技术都更有效的东西，”Rigali 说。他们使用的材料灵感来自大自然。Rigali 对 PFAS 在人体内的表现特别感兴趣。他在医学文献中寻找指导，并产生了通过模仿 PFAS 在人类中的行为来创造一种靶向和吸收 PFAS 的材料的想法，这种方法看起来很有希望。

他们的一些工作由新墨西哥州技术准备计划 提供的 150,000 美元资金支付 。通过该计划，桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室可以提供技术援助，帮助私营公司成熟技术。在这种情况下，研究人员正在与总部位于新墨西哥州的 Sigma Advanced Technologies, LLC 合作。