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調理器具から化粧品、衣類、カーペットに至るまで、化学物質はどこにでも存在します。何十年もの間、それらは環境、水、そして私たちの体内に蓄積されてきました。
今回、カナダの研究者らは、飲料水から有毒化合物を除去する実用的な方法を開発したと発表した。
「これが壊れる自然な方法はありません」と、ブリティッシュコロンビア大学応用科学部の化学生物工学准教授であり、この技術を開発したチームの上級研究員であるヨハン・フォスター氏は言う。
「彼らは見つけた [forever chemicals] 氷河から山の湖、シャチまであらゆる場所で。」
しかし、フォスターのチームは、木材チップを塩化鉄溶液に浸し、高温で燃やすことにより、化学物質を永久に捕捉して破壊できる新しいタイプの活性炭を製造することができました。
「私たちは水を浄化しています」と、このプロジェクトに取り組んでいるUBC修士課程の学生、パニ・ロスタミは語った。 「私たちは環境に非常に悪いもの、つまり汚染物質を、害を及ぼさないものに変えています。」
の UBCの研究者らによる結果が最近報告された の査読済み論文で 自然コミュニケーション工学。
広範囲に使用され、広範囲に問題が発生
1950 年代以来、フォーエバーケミカルは、その撥水性と防汚性の特性により、さまざまな家庭用品や工業プロセスに使用されてきました。
「永遠の化学物質」という用語は、正式にはパーフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル物質 (PFAS) として分類される、10,000 を超える異なる合成化合物のグループを指します。
これらは従来の方法では分解するのがほぼ不可能であり、何十年にもわたって環境中に蓄積され続けています。
「体内では分解されません。日光だけでは分解されません」とフォスター氏は言う。 「つまり、それは蓄積するだけです。環境、水、または人体の中に蓄積します。」
PFAS は生体蓄積性です。つまり、PFAS は体が分解して排泄するよりも早く生体に吸収されます。
「それは私たち全員の中にあります」とサイモン・フレイザー大学の環境微生物学の助教授ジェーン・ファウラーは言う。 「すべての血液サンプルや母乳などから検出できます。」
永遠の化学的ジレンマ
フォスター氏は、化学物質は独特で非常に安定した化学組成を持っていると永遠に言う。
「炭素とフッ素の結合により、分解が非常に困難になります」とフォスター氏は言う。 「それは素晴らしく強い結合であり、それが素晴らしい化学物質であるだけでなく、永遠の化学物質でもあります。」
炭素とフッ素の結合は、化学で知られているものの中で最も強力なものの 1 つであり、PFAS には数十もの結合が存在する可能性があります。これにより、分解が非常に困難になります。
通常の条件下では、PFAS 分子内の強い結合を切断するには多量のエネルギーが必要となるため、破壊は非現実的です。
「あなたは暑いです [PFAS-contaminated water] 大きな圧力がかかると370度まで上昇すると、劣化が始まります」とフォスター氏は語った。「しかし、特に飲料水の問題は、 [PFAS are] 非常に少量なので、すべての飲料水をその温度まで加熱するのは非現実的です。」
現在、処理施設が飲料水から PFAS を除去する唯一の選択肢は、PFAS を次の方法で捕捉することです。 活性炭やイオン交換などの技術。
「これらの技術はPFASを除去し、飲料水供給から捕捉しますが、問題を排除するものではありません」とメトロバンクーバー水道サービスの品質管理ディレクター、インダー・シン氏は述べた。
「PFAS 化合物の潜行性の性質により、それらは単に環境に排出されるだけです。」
罠にはめて破壊する
UBC で開発された新しい方法は、大規模なエネルギー投入を必要とせずに PFAS を捕捉して除去することを目的としています。
「これは 2 つの技術をもたらします」とメリーランド大学ボルチモア郡化学工学部のウパル・ゴーシュ教授は述べています。
「こうした取り組みが進行しているのを見るのがとても楽しみです…私たちは長期的にこれらの化合物を分解する能力を手に入れたいと考えています。」
基本的に、鉄に浸して焦げた木材チップ、つまり「バイオ炭」は、より効果的な活性炭として機能し、水から PFAS 分子を捕らえます。鉄は触媒として機能し、炭素とフッ素の強い結合を切断しやすくします。
「PFAS化合物が触媒に付着すると、基本的には反応によって触媒がどんどん小さくなり、人体に影響を与えない無害な化合物に分解される」とフォスター氏は語った。
この材料を粉末に粉砕すると、PFAS の一般的なタイプであるペルフルオロオクタン酸 (PFOA) の 85 パーセント以上を 3 時間以内に破壊することができました。これらの結果は、周囲の太陽光をシミュレートするために低レベルの紫外線下で収集されましたが、暗闇では反応の効率がわずかに低下するだけです。
「それは有望だと思う」とファウラー氏は語った。 「水からPFASを取り出すだけでなく、PFAS分子の分解を開始して、新たな老廃物を生成するだけではないのです。」
チームは現在、事業の拡大を目指しています。フォスター氏によると、彼らはバイオ炭の生産を支援してくれるBC州内陸部の産業パートナーを見つけたという。
カナダ保健省がPFASに対処するために「珍しい」動きをする
先月珍しい動きとして、カナダ保健省は次のように発表した。 飲料水中のPFASレベルに対する新たなより厳格な目標。拘束力はありませんが、これは各タイプの PFAS を個別に規制することから、グループとして対処することへの政策の転換を示しています。
これは、次のような場所での厳格な規制の発行に続きます。 米国 そして 欧州連合。
これらの新しい目標は、2018年と2019年に発行された、少数の個々のPFAS分子のみに焦点を当てたカナダ保健省の公式ガイドラインを補足することを目的としています。
これらのガイドラインは、飲料水の水質を規制する州および準州に対し、PFOS（PFASの一般的な種類）のレベルを1リットルあたり600ナノグラムに制限するよう求めている。これは、米国の新しい規制である 1 リットルあたりわずか 4 ナノグラムの 150 倍です。
カナダ保健省の水質プログラムの研究マネージャー、ステファニー・マクファディエン氏は、「まれな例だが、PFASもその1つであったが、科学は非常に急速に進歩している」と述べた。
バンクーバーの研究者らは、「永遠の化学物質」としても知られる高耐性のPFASを、環境や私たちの体に排出される前に飲料水から除去する新技術を使って破壊する方法を発見したと発表した。
マクファディン氏は、カナダ保健省が新たなガイドラインの開発を継続する一方で、その目的はその新たな証拠を州や準州に伝えることを目的としており、そのプロセスには通常4～7年かかると述べた。
「だから、行動しない、まあ、とにかく行動していないように見せるというのは、合理的なアプローチとは思えませんでした。」
マクファディン氏は、問題の一部はデータ不足にあると強調した。定期的に飲料水中のPFAS検査を行っている自治体はほとんどないが、その状況は変わり始めていると同氏は語った。その間、カナダ保健省は学術研究に依存してきました。
例えば、 ケベック州の水道水を調べたある研究 サンプルの 99.3 パーセントで PFAS が検出されました。
「これには誰もが驚いたと思います」とマクファディン氏は語った。 「それはあらゆるもの、あらゆる場所に存在します…おそらく、問題の規模に比べればプラスチックだけではないかと思います。」
カナダ全土の数十のホットスポット
カナダではほとんどが PFAS ホットスポット 広く使用されている工業地帯、または空港やカナダ軍基地の周囲にあります。
「消火訓練が行われ、消火泡が使用された場所ならどこでも」とファウラー氏は説明した。 「彼らはごく最近まで、この種のフォームに非常に高濃度でそれを使用していました。」
これらのホットスポットの多くは、 CBCの調査で明らかになった 2020年に。
カナダのいくつかの都市でも、飲料水中の高濃度のPFASが近年話題になりました。
カナダ保健省のマクファディン氏は、飲料水源に関しては、ほぼすべての地域社会が影響を受ける可能性があると述べた。地下水が最も影響を受けやすい傾向がありますが、地表水も汚染される可能性があります。
メトロバンクーバーの「ユニークな」飲料水
しかし、メトロバンクーバーでは、飲料水は保護された山の貯水池から来ています。
ノースバンクーバーのシーモア・キャピラノ浄水場でシン氏は、「メトロバンクーバーの飲料水は非常に独特だ。産業も商業経営も存在しない」と語った。 「したがって、PFAS汚染物質の唯一の発生源は空輸だろう。そして、PFAS汚染物質を大気中に放出する特定の産業がない限り、リスクは最小限である。」
メトロバンクーバーが年2回のPFASテストを開始して以来、 レベルは一貫して検出限界を下回っています。
シン教授は、これらのレベルがこれほど低いままである限り、メトロバンクーバーがこの種のPFAS除去技術を導入する理由はほとんどないと述べたが、科学は急速に変化しており、学区もそれに合わせて変化する準備ができていなければならないことも認めた。
「これは公共の安全、公衆衛生の問題であり、賢明な公益事業であれば、こうした規制に対応し、要件を満たすだろう。」
