微生物啃食PFAS和其他坚硬的污染物

普林斯顿大学(Princeton University)的研究人员说，在一系列实验室测试中，一种相对常见的土壤细菌已经证明，它有能力分解难以清除的一类污染物PFAS。

研究人员在《环境科学与技术》杂志上发表的一篇文章中称，这种名为酸化微生物A6的细菌在100多天的观察中，在实验室小瓶中清除了60%的PFAS，特别是全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)。

由于它们的健康问题和普遍性，美国环境保护局(Environmental Protection Agency)最近启动了一项研究，研究这些化学物质对饮用水的影响。普林斯顿大学土木与环境工程学教授、首席研究员彼得·贾菲(Peter Jaffe)说，看到这些细菌能大幅降解这类以顽固著称的化学物质，研究人员感到非常鼓舞，但他警告说，在找到可行的治疗方法之前，还需要做更多的工作。

“这是概念的证明，”47岁的威廉·l·纳普土木工程教授贾菲说。“我们想把移除的部分做得更高，然后去实地测试一下。”

PFAS (Per-和聚氟烷基物质)已广泛应用于从不粘锅到灭火泡沫等产品中，美国环保署表示，有证据表明，接触PFAS对人体健康有害。正因为如此，美国制造商已经在他们的产品中逐步淘汰了几个版本的PFAS。但这种物质寿命很长，很难从土壤和地下水中去除。近年来，地方政府一直在寻找减少PFAS供水的方法。

由于碳氟键的强度，这些化学物质很难通过常规方法去除。但是贾菲和普林斯顿大学的副研究员单黄怀疑，酸性微生物A6可能是一种有效的治疗方法。

单黄(音译)是普林斯顿大学的一名副研究员，他拥有一个用于评估这种细菌的反应堆。

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David Kelly Crow

研究人员几年前开始研究这种细菌，当时他们研究了一种现象，在新泽西州湿地和类似地点的酸性富铁土壤中，铵离子会分解。因为去除氨是污水处理的一个关键部分，研究人员想要了解这个过程背后的原因，这个过程被称为Feammox。在2013年的初步研究中，贾菲和其他研究人员从特伦顿郊外的阿松粉色湿地中提取了土壤样本。他们在实验室中培养了这些样品，目的是为了鉴别Feammox过程中的微生物。研究人员了解到，Feammox反应是在酸性微生物A6存在的情况下发生的，但要分离这种微生物并将其作为纯培养物进行生长，需要多年的艰苦工作。

处理酸性微生物A6的一个挑战是，这种细菌既需要铁来生长，又需要铁来消除铵等化合物。贾菲、研究生魏陶帅和现任罗格斯大学(Rutgers University)博士后研究员的梅拉尼•鲁伊斯(Melany Ruiz)决定，他们可以在实验室反应堆中用阳极来替代铁。这使得研究人员能够更容易地培养这些细菌并与之合作;它还提出了一种可能的方法来发展在缺乏铁的情况下进行补救的反应堆。

当他们对酸化微生物A6基因组进行测序时，研究人员注意到某些特征，这些特征开启了这种细菌能够有效去除PFAS的可能性。

“我们知道这是一个巨大的环境挑战，寻找一种能够降解这些全氟有机物的生物，”贾菲说。

为了验证他们的假设，研究人员将酸性微生物A6样本密封在实验室容器中，然后在实验室反应器中测试细菌分解化合物的能力。

100天后，研究人员停止了测试，确定细菌已经清除了60%的污染物，并在这个过程中释放了等量的氟化物。贾菲说，100天的周期是为实验选择的任意时间长度，较长的培养时间可能导致更多的PFAS去除。研究人员还计划改变反应器的条件，以找到去除PFAS的最佳条件。

酸性微生物A6在低氧条件下生长旺盛，这使得它对土壤和地下水的修复特别有效，并使其无需昂贵的曝气就能发挥作用。然而，这些细菌也需要铁和酸性土壤条件。贾菲说，这可能会限制它们的部署，但调整土壤条件也可能让细菌在自然条件不符合这些要求的地区发挥作用。贾菲指出，在过去的研究中，酸性微生物A6在土壤柱、人工湿地和电化学反应器中对铵态氮的还原，研究人员认为这也可以用于PFAS的修复。

贾菲说，研究人员还与化学副教授默罕默德·赛义德萨亚姆杜(Mohammad Seyedsayamdost)以及化学系的同事们合作，以更好地了解脱氟过程中涉及的酶。这些酶的特性可以为提高修复效果提供见解。

海伦·希普利·亨特基金会(Helen Shipley Hunt Fund)为这项研究提供了部分支持。