从回收的废肥中释放“永久的化学物质”微生物可能起关键作用
Drexel 研究人员正在探索 PFAS“永远的化学物质”可能通过生物固体肥料进入自然环境的途径。
“永远存在的化学物质”无处不在——水、土壤、农作物、动物、97% 的美国人的血液——来自德雷克塞尔大学工程学院的研究人员正试图弄清楚它们是如何到达那里的。他们最近的研究结果表明，有助于分解可生物降解材料和其他废物的微生物可能与臭名昭著的全氟和多氟烷基物质 (PFAS) 一起释放到环境中。
在发表在《环境科学：过程与影响》杂志上的一篇论文中，该小组展示了 PFAS——一种广泛用于防水、耐热和防污产品并与严重的健康问题有关的化学物质——如何从制成的肥料中浸出在微生物分解的帮助下从回收废物中提取。这一发现可能有助于解释 PFAS 如何在全国农田的土壤、农作物和地下水中积累。
“由于目前不可能从环境中消除 PFAS，因此重要的是要了解我们所能了解的一切，了解它如何能够在自然界中如此广泛地持续存在和积累， ”共同作者 Asa Lewis 博士说，作为德雷克塞尔大学的博士生，他与天普大学的环境工程师一起领导了这项研究。“我们的工作表明微生物风化如何适应生物固体的 PFAS 传播途径。”
据环境保护署称，美国大约一半的污水——约 450 万吨——经过处理并转化为污泥，称为生物固体废物。其中大约一半经过进一步处理以去除生物和化学污染物，并转化为肥料产品。在过去的 50 年里，这种肥料已在全国范围内用于农田、住宅花园和景观美化。
但去年的研究表明，尽管经过了处理过程，但 PFAS 仍可存在于生物固体肥料中，这引发了人们对这种广泛使用的担忧。
“我们知道，即使在稳定化处理过程之后，微生物仍存在于生物固体污泥中，鉴于它们在分解生物固体中的有机化合物（如脂肪、蛋白质和多糖残留物）中所起的作用，我们想研究这些微生物如何风化这些随着时间的推移，有机化合物会影响生物固体中 PFAS 的浸出潜力，因为人们认为 PFAS 化合物会粘附在这些化合物上，”该研究的合著者、工程学院副教授 Christopher Sales 博士说。
为此，该团队收集了在废水回收和再利用设施中经过三种处理（好氧消化、厌氧消化或堆肥）之一的生物固体样品。测试每个样品的含量以确定这些不同类型的生物固体中有机物、蛋白质和脂质的初始水平以及 PFAS 浓度。然后将这些样品放置在环境控制室中三个月，以寻找微生物活动的指标，尤其是有机物、脂质和蛋白质的降解，并试图了解这种微生物活动如何影响 PFAS 从生物固体中分离到水中的程度。
研究人员发现，微生物活性水平最高的样品也表现出最高水平的 PFAS 分配——这一指标表明这种生物固体污泥更容易受到 PFAS 浸出的影响。
结果表明，在三个月内，尤其是在实验的前 10 天，PFAS 分配的增加可能是由于微生物分解了生物固体中的蛋白质和脂质，这使得 PFAS 可以像水一样扩散或分配经过。
“这项工作提供的证据表明，导致有机物和生物聚合物降解的微生物风化过程——如脂肪酶活性、蛋白酶活性和耗氧率以及脂质、蛋白质和有机物含量的变化所示——会影响 PFAS 分配并增加生物固体中的浸出潜力，”作者写道。
该团队指出，结果可能表明微生物参与了生物固体在土地应用后从生物固体中浸出的过程，但还需要进一步研究来确认它们如何通过土壤输送到地表水，如河流和湖泊、地下水，以及如何它们会在农作物和动物体内生物积累，而这些农作物和动物可能会在施用生物固体的地方吃草。此外，考虑到降雨、太阳辐射和物理干扰影响土壤风化在户外发挥的作用，自然界中生物固体风化的速率可能与他们的实验室研究有很大不同。
该团队认为，为了让 EPA 等机构就 PFAS 风险和可接受的污染水平提供准确的指导，了解“永远的化学品”的路径是关键信息。
“这项研究提供的证据表明，PFAS 可以通过废水处理中不同的稳定方法从生物固体中浸出，”刘易斯说。“它提供了更多的支持，即需要对废水处理厂进行监管或进行高级处理，以减少对环境的影响。”
编辑：澜澜
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