為什麼該國一些最乾淨的湖泊會形成富含 PFAS 的泡沫

紐約的手指湖上偶爾會出現一種奇怪的現象：白色泡沫，有時呈現數英里長的條狀，幾乎就像一台巨大的洗衣機倒入水中。

位於索杜斯的全球水生研究中心的創始人理查德·W·史密斯說：“這些湖泊出現藻華現象的時間還不到十年；這是一個非常新的問題。”

史密斯和同事史黛拉·C·伍德德都是賓厄姆頓大學地球科學系的附屬教員。出現泡沫狀白色後在卡南代瓜湖，卡南代瓜湖流域協會 (CLWA) 聘請了一家環境諮詢公司來調查泡沫及其與藻華的關係。

到目前為止，他們的研究已經將他們帶到了卡南代瓜和後來的斯卡尼阿特勒斯，這些都是全國最乾淨的湖泊。像許多手指湖一樣，它們流得很深，通常提供燃料的營養很少。

「這不是我們在乾淨的湖泊上看到的東西，」史密斯說。 「這是一個真正優質的水源，可以提供卡南代瓜市及週邊社區。 Skaneateles 湖為錫拉丘茲提供飲用水。

他們首先對泡沫進行取樣並觀察其化學成分。事實證明，藻類會產生一種富含糖的物質，最終停留在水的頂層毫米處，稱為表面微層。在那裡，黏液狀物質與其他物質相互作用——通常是污染物，包括全氟烷基物質和多氟烷基物質（PFAS）、多氯聯苯（PCB）、重金屬和有機毒素。

「有很多化合物不太溶於水，但它們最終會變成這樣。。當空氣被困在表面微層中時，上層的化學性質正好適合形成泡沫，」史密斯說。

泡沫在湖中央形成並沿著海岸吹起，沿途吸收表面活性化合物。一旦到達海岸線，泡沫就會停留數天，直到被雨水、風或海浪擊碎。

雖然藻類細胞被困在泡沫中，但人類產生的化合物更令人擔憂。有些物質，如 PFAS，被稱為“永遠的化學物質”，因為它們在自然界中不會分解。

潛在風險

史密斯和伍德德分析了泡沫中的 PFAS。與 CLWA 合作的公民科學家報告了在卡南代瓜湖上觀察到的泡沫，這使得史密斯和伍德德能夠做出反應並從三個地點採集樣本。

PFAS 由散佈著氟原子的碳鏈組成。雖然研究人員通常只會尋找幾十種，但工業中使用的潛在化合物有數千種。當監管機構限制某些化合物的使用時，通常會設計結構略有不同的其他化合物來取代它們。

這些化學物質以不粘和防水而聞名，在現代生活中無處不在：塗料鍋和雨衣，混合到防曬霜中，並且（並非巧合）是用於阻止機場發動機燃油火災的消防泡沫的關鍵成分。

Smith 和 Woodard 測試了 30 種已知化合物；泡沫樣本中發現了 18 個。只有少數符合環保署現行飲用水法規。

好消息：湖水本身的濃度非常低，只有萬億分之 5.4。然而，泡沫中的水卻是另一回事，其含量是其 70 多倍，達到萬億分之 381 至 387 份。

這個濃度可能不足以產生泡沫，但研究人員想知道 PFAS 是否在穩定泡沫方面發揮了作用。在計畫的下一階段，他們將把水樣本帶到賓厄姆頓大學系統科學和工業工程助理教授 Yuxin Wang 處，並測量表面微層中 PFAS 的濃度。目標是在泡沫形成之前確定化學物質的濃度，因為泡沫本身由 90% 的空氣和 10% 的水組成。

之後，他們將研究這些化學物質如何最終進入表面微層。例如：它們是由當地溪流攜帶、從空中沉積還是從水中攪動？沉積物？如果小溪和河流攜帶它們，那麼它們是哪些以及濃度是多少？

據 EPA 稱，自 20 世紀 40 年代以來，PFAS 就被用於工業和商業產品中，如今在地球各地的環境中都可以找到 PFAS，並且隨著時間的推移，PFAS 會在體內積累。他們的仍在研究中，但研究表明這些化合物與癌症和肥胖風險增加、免疫力和生育能力下降以及兒童發育遲緩有關。

「毫不奇怪，你會在泡沫中發現它們的濃度更高。這就是我們想知道其中含有多少 PFAS 的原因之一，因為這種泡沫正在吹到人們的海岸線上，」伍達德說。 “寵物和孩子可能會在裡面玩耍或涉水穿過。”