冰芯樣品。版權：美國航空航天局戈達德航天中心的Ludovic Brucker

北極似乎是一個(ge) 原始的、與(yu) 世隔絕的冰封世界。但人類產(chan) 生的汙染物甚至已經達到了這個(ge) 遠離人類世界的角落，這裏也因此被世界自然基金會(hui) 稱為(wei) 是“環境化學汙染物在全球的匯聚”。現在研究人員發現自上世紀90年代以來，一種幾乎不可降解的化學物質已經在該地區積聚。科學家表明，這種“永久化學物質”毫無疑問也在世界範圍內(nei) 積聚著。目前，我們(men) 尚不完全清楚其對人類健康與(yu) 生態係統的潛在影響。

矛盾的是，這個(ge) 環境問題的起因是為(wei) 了解決(jue) 另一個(ge) 環境問題：臭氧層空洞。根據1987年的《蒙特利爾議定書(shu) 》，各個(ge) 國家同意逐步淘汰消耗臭氧層物質：氯氟烴（CFCs）。但是氯氟烴被應用於(yu) 冰箱、發膠等大量產(chan) 品中，工業(ye) 生產(chan) 需要新的化學物質來替代它們(men) 。於(yu) 是製造商們(men) 將目光投向氫氯氟烴（HCFCs）和氫氟烴（HFCs）等化學物質。

但是，當這些取代氯氟烴的化學物質進入大氣，它們(men) 會(hui) 與(yu) 其它化學物質發生反應，形成幾種短鏈全氟烷基羧酸（scPFCAs）。這些化合物隨後會(hui) 沉降到地球表麵。由於(yu) 這個(ge) 遷移轉化過程，科學家們(men) 曾推測環境中的scPFCAs含量將從(cong) 20世紀90年代早期開始增長。但直到現在，研究人員還沒有足夠的數據來確定這些年來環境中scPFCAs含量的變化。Cora Young是多倫(lun) 多約克大學的化學助理教授，她說，“我們(men) 知道理論上會(hui) 產(chan) 生scPFCAs，但還不清楚在實際情況中到底產(chan) 生了多少。”

圖片來源：Pixabay

為(wei) 了了解短鏈全氟烷基羧酸是否是在1997年《蒙特利爾議定書(shu) 》後就開始在環境中積累，Young和她的同事在加拿大北極地區的兩(liang) 個(ge) 地點采集了冰芯樣品。這種自然樣品就像時間膠囊一樣，可以記錄從(cong) 大氣中沉降下來的化學物質，並將它們(men) 的年際變化保存冰層中。冰芯的深度表明這兩(liang) 份冰芯樣品記錄了數十年尺度的變化：一份是38年，另一份是50年。

通過分析，Young和她的同事發現短鏈全氟烷基羧酸在北極地區的濃度從(cong) 1990年開始顯著升高，彼時正是《蒙特利爾議定書(shu) 》開始生效的時候。例如她們(men) 分析的其中一種短鏈全氟烷基羧酸，它目前在北極地區的年均沉降量是《蒙特利爾議定書(shu) 》生效之前的10倍以上。通過計算機模擬化學物質的積累趨勢並進行對比，研究團隊還得出結論：這些氯氟烴的替代品要麽(me) 是短鏈全氟烷基羧酸積累的唯一成因，要麽(me) 是它們(men) 的主要來源之一。（研究人員發現，為(wei) 不粘鍋等產(chan) 品生產(chan) 化學品的含氟聚合物行業(ye) 是scPFCAs的另一來源。）Young等人的這項研究發表在《地球物理研究快報》（Geophysical Research Letters）上。

Young強調，即使此項研究隻調研了北極冰芯的情況，但毫無疑問短鏈全氟烷基羧酸在整個(ge) 地球環境中都有積累。因為(wei) 它們(men) 的前體(ti) 物，即氯氟烴的替代品，以及與(yu) 它們(men) 反應的其它化學物質在全球範圍的大氣中存在。“如果我們(men) 能夠看到短鏈全氟烷基羧酸的濃度在北極地區增加，那這樣的趨勢也會(hui) 發生在世界各地。”Young補充道。短鏈全氟烷基羧酸的積累會(hui) 給未來帶來潛在的環境問題，因為(wei) 它們(men) 能夠極其持久地存留在環境中。“它們(men) 的特點是有碳氟鍵，這是目前所能形成的最強單鍵，”她解釋說，“這種化學鍵非常牢固，在自然環境中還沒有任何一個(ge) （物理、化學或生物）過程可以破壞它。”Young強調，任何一種在環境中積累的短鏈全氟烷基羧酸都可以存留幾千年。

但是對於(yu) 這項研究中監測到的短鏈全氟烷基羧酸的潛在毒性，學界還有一些分歧。一些專(zhuan) 家指出，當它們(men) 在環境中的含量遠遠超過目前的監測值時，它們(men) 才會(hui) 對生物體(ti) 造成危害。瑞典斯德哥爾摩大學的環境有機化學教授Ian Cousins不是Young研究的參與(yu) 者，他表示，“根據我們(men) 現有的資料目前觀測到的scPFCAs濃度是無毒的，其在野生動物或人類中也不具生物累積性（即在越高級消費者的體(ti) 內(nei) ，累積濃度越高）。所以，在大氣中短鏈全氟烷基羧酸積累到足夠高水平之前，它們(men) 不太可能對人類或其他生物體(ti) 造成任何毒害作用。”不過他也指出，未來研究人員可能會(hui) 在它們(men) 的毒理方麵有新發現。化工行業(ye) 的代表表示，至少該研究中的一種短鏈全氟烷基羧酸，三氟醋酸（TFA），是對生物體(ti) 沒有毒害作用的。歐洲氟碳化合物技術委員會(hui) （European Fluorocarbons Technical Committee，EFCTC）是歐洲氟碳化合物製造商的代表，它在給《科學美國人》（Scientific American）的一份聲明中寫(xie) 道：“現有的科學研究已經表明，三氟醋酸對處於(yu) 食物鏈較頂端的生物（包括人類）的風險是可以忽略的。它既不會(hui) 在水生生物體(ti) 中有生物富集，也不會(hui) 在食物鏈中有生物放大。”同時歐洲氟碳化合物技術委員會(hui) 稱，總體(ti) 上這些表明TFA無害的研究是可信的。

含氯氟烴。圖片來源：Pixabay

另一些專(zhuan) 家認為(wei) ，目前還沒有足夠的研究能真正證明短鏈全氟烷基羧酸是否有生物毒性，特別是當生物體(ti) 長期暴露在低劑量短鏈全氟烷基羧酸時。東(dong) 卡羅萊納大學布羅迪醫學院（Brody School of Medicine）藥理學和毒理學副教授Jamie DeWitt（他不是論文的參與(yu) 者）表明，“如果這些化學物質在環境中存在很長一段時間，人類和其它生物體(ti) 將會(hui) 持續暴露其中。問題是，長時間、低劑量的暴露是否會(hui) 突破身體(ti) 的防線，對身體(ti) 產(chan) 生毒性？這個(ge) 問題的答案是未知的。”相關(guan) 信息的缺乏是因為(wei) 這類毒理研究很難開展。南卡羅萊納大學的環境化學家John Ferr也同樣認為(wei) ，短鏈全氟烷基羧酸的潛在危害還不完全清楚。他說，“事實上，目前的這些研究並不一定表明它們(men) 就沒有毒害，即很難說它們(men) 到底有多重要。即使一個(ge) 影響在目前可能是未知的，但這並不意味著它在未來仍是未知的。”

綜上，大多數專(zhuan) 家似乎認同短鏈全氟烷基羧酸極其持久地存留在環境中是令人擔憂的。Cousins表示，“我認為(wei) 向環境釋放這些永遠不會(hui) 被自然降解的物質是不好的。可以肯定的是，如果你繼續向環境釋放它們(men) ，遲早會(hui) 產(chan) 生危害。然後你必須等待很長一段時間來停止這種危害，因為(wei) 汙染是不可逆的。”

作者：Annie Sneed

翻譯：黃灝

審校：曾小歡

引進來源：科學美國人

引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/forever-chemicals-are-building-up-in-the-arctic-and-likely-worldwide/


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