一支研究团队发现了一种能够分解至少三种PFAS的细菌，并且发现了更重要的事情——分解过程中产生的一些有毒副产物。
当我们努力去除“永远化学物质”的“永远”时，细菌可能成为强大的助手。
处理全氟和多氟烷基物质（PFAS）的典型方法是捕获和封存它们。然而，一些微生物具有独特的能力，可以拆解使这些物质在环境中长时间保留的强大化学键。
最近，布法罗大学的一个团队确定了一种已知能够分解和转化至少三种PFAS的细菌株，并具备处理在该化学分解过程中形成的有毒副产物的关键能力。
在本月发布于《全面环境科学》期刊的研究中，研究人员发现细菌Labrys portucalensis F11（F11）在暴露100天后成功代谢了超过90%的全氟辛烷磺酸（PFOS）。PFOS是一种众所周知的、持久的PFAS，去年被美国环境保护局列为危险物质。
F11菌株还在相同的暴露时间后显著减少了另外两种PFAS的数量：58%的5:3氟烷基羧酸和21%的6:2氟烷基磺酸盐。
“PFAS中碳和氟之间的化学键非常牢固，使其不适合作为大多数微生物的能量来源。然而，F11菌株已经成功进化以去除氟并利用碳成分，”该研究的首席作者、纽约州立大学的杰出教授及UB RENEW研究所所长戴安娜·阿加（Diana Aga）博士解释道。
与之前几项关于PFAS降解细菌的研究不同，阿加的研究还考虑了称为代谢产物的小链分解产物。在某些情况下，F11甚至从这些副产物中去除了氟，或降解到无法检测的水平。
“许多早期研究仅关注PFAS的降解，而没有解决代谢产物的形成。我们不仅追踪了PFAS副产物，还发现其中一些被细菌进一步降解，”该研究的第一作者、阿加实验室的博士生米杜拉·维贾耶赫纳（Mindula Wijayahena）指出。
这项研究得到了国家环境健康科学研究所的支持，该所隶属于国家卫生研究院，并与葡萄牙天主教大学、匹兹堡大学和沃特斯公司等合作。
选择性摄食者适应PFAS
PFAS是一类自上世纪五十年代以来在各种产品中广泛使用的化学物质，包括不粘锅和消防泡沫。
虽然这些物质不是任何细菌的优选，但某些存在于污染土壤中的细菌已经适应并演化出分解PFAS等有机污染物的能力，利用碳作为能量来源。
“在高度污染环境中生存的细菌可能因它们已适应利用周围的化学污染物作为营养而得以存活，”阿加解释道。“通过进化，某些细菌发展出将化学污染物转化为能量的机制，使它们尽管在污染环境中仍然茁壮成长。”
本研究使用的菌株F11来自葡萄牙一个被污染的工业地点的土壤。它之前已显示出从药物化学品中去除氟的能力，但尚未与PFAS进行测试。
来自葡萄牙天主教大学的研究人员将F11菌株置于仅含有PFAS，浓度为每升10,000微克的密封容器中，没有其他碳源可用。在孵育100到194天后，样品被送往UB进行分析，结果显示F11确实降解了一些PFAS。
这些样品中高水平的氟离子确认了F11细菌已经去除了氟原子，使它们能够代谢碳原子。
“碳-氟键的强度使得PFAS如此难以降解。因此，拆解这些化合物的能力是一个重要的突破。重要的是，F11不仅将PFOS减少为更小的碎片，还去除了这些碎片中的氟，”维贾耶赫纳评论道。
一些残留的代谢产物仍含有氟，尽管在暴露于PFOS 194天后，F11成功去除了三种PFOS副产物中的氟。
“需要注意的是，这些样品中可能存在其他代谢产物，它们的小到当前技术无法检测到，”阿加警告道。
将PFAS转化为可行的食物来源
尽管UB团队认为他们的研究是一个积极的初步步骤，但他们承认F11菌株在没有其他可用碳源的情况下，花了100天才能显著分解大量PFAS。
展望未来，研究人员希望探索促使F11更快消耗PFAS的方法，即使在面对可能增强其生长速率的替代能量源时也是如此。
“我们想研究将其他碳源与PFAS并置的效果。然而，如果这些源过于丰富且容易被降解，细菌可能不会觉得有必要去目标PFAS，”阿加解释道。“我们的目标是为F11群体提供足够的营养以繁衍生息，同时确保它们仍优先将PFAS转化为能量源。”
未来，F11可能被用于处理PFAS污染的水和土壤。这可能包括在污水处理设施内开发条件以培养该菌株，或者将细菌直接注入被污染的土壤或地下水，这种方法称为生物增强。
“在污水活性污泥系统中，引入特定菌株可以加速去除不需要的化合物，增强处理厂中现有细菌群落的功能，”阿加表示。“生物增强是一种前景广阔的解决方案，但尚未在环境中充分利用以修复PFAS。”
