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导报课堂 | 剪不断理还乱的PFAS —— PFAS到底是什么

6月1日


全氟和多氟烷基物质(PFAS)是一类人工合成的含氟有机化合物。多年来,PFAS的定义与品类数量不断更新,从早期预估的数千种,到最新研究证实其品类已多达35万种,广泛渗透于工业生产与日常生活诸多场景。本期主要讲述PFAS的定义沿革、主要物质和应用场景。

定义沿革

2018年,由经济合作与发展组织(OECD)和联合国环境规划署(UNEP)牵头的“全球全氟化合物(PFC)小组”发布了一份包含超过4700种PFAS的清单,给出了PFAS的修订定义:“PFAS是含有至少一个完全氟化的甲基或亚甲基碳原子(没有任何H/Cl/Br/I原子附着在其上)的氟化物质”。按这个定义,理论上可以涵盖的PFAS种类达一万多种,是一个非常复杂的群体。

2021年,OECD/UNEP再次明确:PFAS是指至少含有一个完全氟化的甲基(-CF3)或亚甲基(-CF2-)碳原子(不含H/Cl/Br/I)的氟化物。但某些在环境条件下可完全分解的特定结构物质被排除在外。有专家估算,实际的PFAS数量大约在4000~6000种左右,包括全氟烷基羧酸类、全氟烷基磺酸类、全氟烷基磺酰胺类、全氟调聚物类和全氟烷基磷酸酯类等。其中PFOS和PFOA是研究和应用最为广泛的两种PFAS。

但最近的一份由美国化学会(ACS)发布的报告中称,其依托美国化学文摘社(CAS)的支持,对逾百万篇科学文献中出现的超过2400万种符合OECD/UNEP定义的PFAS的化学结构进行汇总、归类分析之后确认,实际的PFAS数量可达35万种之多,远超常被引用的1万~1.5万种的估计值。

主要物质


PFOS及PFOA基本性质

PFOS是各类衍生物及含有这些衍生物的聚合体的代名词。它以阴离子形式存在于盐、衍生体和聚合体中。但是当PFOS被外界发现时,是以经过降解的PFOS形态存在的。而那些可分解成PFOS的物质则被统称作PFOS相关物质。

PFOA和PFOS一样,也是全氟有机化合物家族中最具代表性的化合物之一。但相对于PFOS,以前PFOA受到的关注较少,环境与健康风险十分隐蔽。虽然人们早就知道PFOA也是一种难以降解的持久性有机污染物,和PFOS具有相似的生物毒性和环境危害。但由于当时的研究并不完整,尤其对其是如何进入环境和如何对人体健康产生危害的过程缺乏足够的科学数据支撑,难以从立法层面对PFOA进行有效的管控。但随着不粘锅迅速风靡市场,PFOA的大规模使用就像打开了“潘多拉魔盒”,PFOA在环境中的扩散很快变得不可收拾。

应用场景


PFAS的主要应用场景

PFAS主要采用电化学氟化法生产,碳氟键的键能高达486 kJ/mol,需1000℃以上才能断裂(四氟化碳),具有极强的化学稳定性、热稳定性和优良的表面活性功能,可赋予产品防油、防水、防污、耐化学品和耐高温等特性,在酸、碱或生物环境中均难以降解,被广泛用于消防、电镀、食品包装材料、纺织品、半导体等工业和消费品领域,如户外服装、冲锋衣、防护服、雨衣、帐篷、背包、鞋材、户外装饰织物、广告布和汽车内饰等的防水、防油和防污处理;不粘锅、烤盘的不粘涂层;纸杯、披萨盒、汉堡纸等食品包装用纸张或纸板成品的防油涂层;化妆品和护理用品(粉底液、防晒霜等)的配方成分(增加延展性);泡沫灭火剂和电子电器产品的防水涂层等。

下期我们将详细介绍“PFAS在纺织防水防油整理中的应用历程”,敬请关注!

(来源:纺织导报官微)

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