连载:永生不灭的分子PFAS – 从崭露头角到原形毕露(二)
上回说到,PFAS(全氟/多氟烷基化合物)是由美国化学家JosephH. Simons(约瑟夫·H·西蒙斯)在实验室中创造,之后3M公司从Simons手上买入相关专利,PFAS的致癌魔爪便开始伸向人类。
l 一、PFAS缘起消防
1960年12月19日,美国海军“星座”号航空母舰上,由于甲板上的燃油箱意外泄露引发大火。这场火灾导致50人死亡,数百人受伤,航母舰体和机械遭受重创,经济损失约5000万美元。
1966年10月26日,“奥里斯坎尼”号航母一枚信号弹不慎被点燃,引发大火。火灾最后导致44人死亡,41人受伤,4架攻击机和2架直升机受损。
1966年10月26日上午,“奥里斯坎尼”号航母冒出了浓烟
“奥里斯坎尼”号甲板上遭到烧烤的A-4攻击机
为应对航母和飞行器接二连三的火灾事故,手持PFAS专利的3M公司与美国海军研究所一起共同研制,开发含PFAS成分的水成膜泡沫灭火剂AFFF,并于1966年研制成功。
水成膜泡沫灭火剂AFFF的根本原理是,含氟碳表面活性剂的泡沫水溶液能够在可燃性液体表面快速铺展开来,并形成一层水成膜。该水膜可有效覆盖于燃烧液体表面,并同时从隔绝氧气、抑制蒸发、降低温度三个方面作用于燃烧液体,使其停止蒸发、冷却降温、窒息灭火,进而达到快速扑灭火灾的目的。
AFFF泡沫生成水膜,起到隔绝空气、抑制蒸发、降低温度的作用。
水成膜扑灭液体火灾动画效果
水成膜泡沫灭火剂AFFF凭借其控火速度快、效果显著、储存时间长等特点。在随后的数十年之中,被大多数工业发达国家广泛应用。
二、两利相权取其重,两害相权取其轻。
PFAS最初是为了帮助扑灭大型石油火灾而开发的。然而,随着含PFAS的水成膜泡沫的长期使用,其对土壤、水源、环境所造成的危害性也逐渐显现出来。特别是其中长碳链的全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)由于其生物富集性、生态毒性和健康效应,引起了科学界的广泛关注。
PFAS(全氟/多氟烷基化合物)
PFOA全氟辛酸:分子式C8HF15 O2
PFOA – 2D结构图
PFOA – 3D结构图
全氟辛烷磺酸PFOS分子式:C8HF17O3S
PFOS – 2D结构图
PFOS – 3D结构图
PFOS全氟辛烷磺酸的持久性极强,是最难分解的有机污染物,在浓硫酸中煮一小时也不分解。
PFASs的危害很大,目前研究已经发现的毒性作用就包括:
l 抑制免疫系统;
l 影响线粒体代谢;
l 导致肝细胞损伤、生殖细胞受损,降低繁殖与生育能力、影响胎儿的晚期发育;
l 基因表达的改变、干扰酶活性;
l 破坏细胞膜结构、改变甲状腺功能等。
美国疾病控制与预防中心(CDC)的一份852页的报告指出,PFAS与免疫反应下降有关。这份报告还详细描述了PFAS毒性的生物机制——PFAS阻止细胞相互沟通。
细胞间的沟通受阻会发生什么?
有不少研究发现,PFAS(包括PFOA和PFOS)不仅与免疫力下降,还有癌症相关。PFAS的致癌机制就是通过阻碍细胞间的通讯实现的。一旦细胞间无法正常联络,免疫活动就无法奏效。因为免疫细胞无法识别哪些是肿瘤,所以无法及时将其消灭,进而导致人体自身抵御疾病的免疫系统失效。
美国环境保护署EPA官网对PFOA、PFOS的描述如下:
研究表明,PFOA和PFOS可以在实验动物中引起生殖和发育,肝脏和肾脏以及免疫学作用。两种化学物质均已在动物研究中引起肿瘤。人类流行病学研究最一致的发现是暴露人群的胆固醇水平升高,而有关以下方面的发现更为有限:
婴儿出生体重
对免疫系统的影响
癌症(PFOA导致)
甲状腺激素破坏(PFOS导致)。
虽然PFAS在面世初期对扑救大型液体燃料火灾起着至关重要的作用,但是由于其对环境和人类健康有着多方面极其严重且不可逆转的毒害作用,且长久性的不可降解,全球各个国家和组织便着手制定各类法规条款,对PFAS的生产、流通、销售进行限制。
上期见:连载:地球长寿之王、致癌毒物——PFAS的前世今生(一)!
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驻日冲绳基地泄漏强致癌物,美军:一点点消防泡沫,你也有意见?
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