为什么该国一些最干净的湖泊会形成富含 PFAS 的泡沫

纽约的手指湖上偶尔会出现一种奇怪的现象：白色泡沫，有时呈数英里长的条状，几乎就像一台巨大的洗衣机倒入水中。

位于索杜斯的全球水生研究中心的创始人理查德·W·史密斯说：“这些湖泊出现藻华现象的时间还不到十年；这是一个非常新的问题。”

史密斯和同事斯特拉·C·伍德德都是宾厄姆顿大学地球科学系的附属教员。出现泡沫状白色后在卡南代瓜湖，卡南代瓜湖流域协会 (CLWA) 聘请了环境咨询公司来调查泡沫及其与藻华的关系。

到目前为止，他们的研究已经将他们带到了卡南代瓜和后来的斯卡尼阿特勒斯，这些都是该国最干净的湖泊。像许多手指湖一样，它们流得很深，通常提供燃料的营养物质很少。

“这不是我们在干净的湖泊上看到的东西，”史密斯说。 “这是一个真正优质的水源，可以提供卡南代瓜市及周边社区。 Skaneateles 湖为锡拉丘兹提供饮用水。”

他们首先对泡沫进行取样并观察其化学成分。事实证明，藻类会产生一种富含糖的物质，最终停留在水的顶层毫米处，称为表面微层。在那里，粘液状物质与其他物质相互作用——通常是污染物，包括全氟烷基物质和多氟烷基物质（PFAS）、多氯联苯（PCB）、重金属和有机毒素。

“有很多化合物不太溶于水，但它们最终会变成这样。。当空气被困在表面微层中时，上层的化学性质正好适合形成泡沫，”史密斯说。

泡沫在湖中央形成并沿着海岸吹起，沿途吸收表面活性化合物。一旦到达海岸线，泡沫就会停留数天，直到被雨水、风或海浪击碎。

虽然藻类细胞被困在泡沫中，但人类产生的化合物更令人担忧。有些物质，如 PFAS，被称为“永远的化学物质”，因为它们在自然界中不会分解。

潜在风险

史密斯和伍德德分析了泡沫中的 PFAS。与 CLWA 合作的公民科学家报告了在卡南代瓜湖上观察到的泡沫，这使得史密斯和伍德德能够做出反应并从三个地点采集样本。

PFAS 由散布着氟原子的碳链组成。虽然研究人员通常只会寻找几十种，但工业中使用的潜在化合物有数千种。当监管机构限制某些化合物的使用时，通常会设计结构略有不同的其他化合物来取代它们。

这些化学物质以不粘和防水而闻名，在现代生活中无处不在：涂料锅和雨衣，混合到防晒霜中，并且（并非巧合）是用于阻止机场发动机燃油火灾的消防泡沫的关键成分。

Smith 和 Woodard 测试了 30 种已知化合物；泡沫样品中发现了 18 个。只有少数符合环境保护局现行饮用水法规。

好消息：湖水本身的浓度非常低，仅为万亿分之 5.4。然而，泡沫中的水却是另一回事，其含量是其 70 多倍，达到万亿分之 381 至 387 份。

这个浓度可能不足以产生泡沫，但研究人员想知道 PFAS 是否在稳定泡沫方面发挥了作用。在项目的下一阶段，他们将把水样带到宾厄姆顿大学系统科学和工业工程助理教授 Yuxin Wang 处，并测量表面微层中 PFAS 的浓度。目标是在泡沫形成之前确定化学物质的浓度，因为泡沫本身由 90% 的空气和 10% 的水组成。

之后，他们将研究这些化学物质如何最终进入表面微层。例如：它们是由当地溪流携带、从空中沉积还是从水中搅动？沉积物？如果小溪和河流携带它们，那么它们是哪些以及浓度是多少？

据 EPA 称，自 20 世纪 40 年代以来，PFAS 就被用于工业和商业产品中，如今在地球各地的环境中都可以找到 PFAS，并且随着时间的推移，PFAS 会在体内积累。他们的仍在研究中，但研究表明这些化合物与癌症和肥胖风险增加、免疫力和生育能力下降以及儿童发育迟缓有关。

“毫不奇怪，你会在泡沫中发现它们的浓度更高。这就是我们想知道其中含有多少 PFAS 的原因之一，因为这种泡沫正在吹到人们的海岸线上，”伍达德说。 “宠物和孩子可能会在里面玩耍或涉水穿过。”