科学家发现可消灭“永久化学”污染物的微生物

人们对 PFAS 在我们环境中的命运知之甚少，但新研究发现废水中的细菌可以降解特定类型的“永久化学物质”。

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某些细菌可以降解赋予“永久化学物质”较长保质期的牢固键，这暗示了潜在的低成本处理方法，可以清除水中的相关 PFAS。

PFAS（即全氟烷基和多氟烷基物质）是许多产品中都含有的人造化合物。它们含有不易分解的强化学键，因此很难从我们的身体和环境中去除。

PFAS与多种健康影响相关，今年四月，环境保护局对六种常见 PFAS 的浓度设定了限制在饮用水中。这一举措凸显了需要有效的方法来净化受污染的水域。

现在，在《科学进展》杂志 7 月 17 日发表的一项研究中，研究人员首次报告说，四种醋杆菌可以降解某些 PFAS 中的键。其中包括不饱和 PFAS，其化学结构使其比所谓的饱和 PFAS 更容易分解。这些化学品的例子包括 PFMeUPA 和 FTMeUPA，它们尚未受到 EPA 的监管。

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“利用微生物降解 PFAS 是废水处理和废物管理领域最受欢迎的技术之一，”内布拉斯加大学林肯分校工程副教授 Nirupam Aich（未参与该研究）研究，在一封电子邮件中告诉《生活科学》。

已经有一些有效的方法来处理 PFAS，包括过滤和热处理。然而，使用涉及细菌的生物学方法可能具有独特的优势。研究作者表示，这种方法成本低廉，并且很容易注入地表以下的地下水中，而许多现有的处理方法很难应用。地下水供应美国大约三分之一的饮用水。

新研究中强调的微生物可以分解一些不饱和 PFAS 中的碳-氟键。这一过程称为脱氟，由酶驱动，分解化学键，从而释放氟化物原子。这些原子通常会杀死细菌。但研究人员发现，醋杆菌物种具有特殊的通道，可以将氟化物从细胞中泵出并排入环境中，从而使细菌能够生存。

加州大学化学与环境工程系副教授 Yujie Men 是该研究的资深作者，这可能是细菌进化出的一种防御机制的一部分，该机制是细菌进化来解毒化合物的，否则这些化合物会杀死它们。加州大学河滨分校，在一封电子邮件中告诉《生活科学》。

在确定了脱氟酶后，研究小组搜索了基因组数据库，看看其他醋酸杆菌是否也有相同的酶和泵。他们在北美、欧洲以及非洲和亚洲部分地区的废水样本中发现了脱氟醋杆菌。研究作者指出，其他线索表明它们也可能存在于土壤和地下水中。门说，醋杆菌物种常见于废水中，但人们对它们及其脱氟酶知之甚少。

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在之前的工作中，Men 和同事发现了其他细菌，它们可以分解某些 PFAS 中的碳-氯键，引发脱氯反应，然后永久破坏化学物质。科学家们最近的发现增加了已知可被微生物降解的 PFAS 化合物的数量。

Men 说，这一系列研究可以指导寻找更多的 PFAS 降解细菌，从而发现新的酶并开发加速这些自然过程的生物技术。

艾奇说，微生物降解 PFAS 通常是指在废水处理中使用微生物降解 PFAS，然后对水进行消毒并返回饮用水源。这种方法的主要挑战是能够分解碳氟键的微生物非常稀有。即使微生物能够降解化学物质，降解速度也可能很慢。

艾奇说，这项研究是第一个深入了解可以分离和改进以提高降解率的特定机制和细菌酶的研究之一。

研究人员目前正在研究材料-微生物界面，将细菌的脱氟能力与增强 PFAS 分解的材料结合起来。领导这项研究的加州大学洛杉矶分校化学和生物化学副教授Chong Liu说，这些材料的特性会随着电场的变化而变化，这使得它们能够破坏细菌酶留下的任何副产物。在接口上。因此，材料-微生物界面为 PFAS 提供了快速的一击二击，刘在一封电子邮件中告诉《Live Science》。

门说，需要更多的研究来揭示脱氟酶的确切生物化学及其在更大范围内的潜在影响。

“单个微生物不太可能成为 PFAS 污染的全球解决方案，”她指出。尽管如此，他们的工作指出了在生物技术中使用细菌的途径，这些细菌可以单独工作或与其他方法结合使用。