微生物可能在从回收的废肥中释放永久化学物质方面发挥关键作用

“永远的化学物质”无处不在——水、土壤、庄稼、动物、97%美国人的血液——德雷塞尔大学工程学院的研究人员正试图弄清楚他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很可能是臭名昭著的全氟和多氟烷基物质(PFAS)释放到环境中的同谋。

在《环境科学：过程与影响》杂志上发表的一篇论文中，该小组展示了PFAS(广泛用于防水，耐热和防污产品并与严重健康问题有关的化学物质)如何在微生物分解的帮助下从回收废物制成的肥料中浸出。这一发现可能有助于解释PFAS如何在全国各地农田的土壤，农作物和地下水中积累。

“因为目前不可能从环境中消除PFAS，所以重要的是要了解我们如何能够在自然界中如此广泛地持续和积累，”共同作者Asa Lewis博士说，他作为Drexel的博士生与坦普尔大学的环境工程师一起领导了这项研究。“我们的工作显示了微生物风化如何适应生物固体的PFAS传播途径。

根据环境保护署的数据，美国约有一半的污水废物(约 4 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5年里，这种肥料已经在全国各地的农田、住宅花园和园林绿化中使用。

但去年的研究引起了对这种广泛使用的担忧，因为它揭示了PFAS可以在生物固体肥料中持续存在，尽管经过处理过程。

“我们知道，即使在稳定处理过程之后，微生物也存在于生物固体污泥中，并且鉴于它们在有机化合物(如生物固体中的脂肪，蛋白质和多糖残留物)的分解中所起的作用，我们想研究这些有机化合物的微生物风化如何影响生物固体中的PFAS浸出潜力，因为它被认为PFAS化合物会粘附在这些化合物上，“工程学院副教授，该研究的合著者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之一的生物固体样本 - 好氧消化，厌氧消化或堆肥。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。然后将这些样品置于环境受控的室中三个月，以寻找微生物活性的指标，特别是有机物，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从生物固体中分配到水中的程度。

研究人员发现，具有最高水平的微生物活性的样品也表现出最高水平的PFAS分配 - 这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，特别是在实验的前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在水通过时扩散或分配。

“这项工作提供了证据，证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，蛋白酶活性和氧气消耗率以及脂质，蛋白质和有机物含量的变化所示 - 可以影响PFAS分配并增加生物固体中的浸出潜力，”作者写道。

研究小组指出，这些结果可能涉及微生物在土地应用后从生物固体中浸出PFAS的过程，但需要进一步的研究来确认它们如何通过土壤运输到地表水，如河流和湖泊，地下水，以及它们如何在作物和动物中生物积累可能放牧的地方应用生物固体。此外，考虑到降雨，太阳辐射和物理干扰对土壤风化的影响，自然界中生物固体风化的速度可能与他们的实验室研究有很大不同。

该团队认为，为了让像EPA这样的机构提供有关PFAS风险和可接受的污染水平的准确指导，了解“永久化学品”的路径是至关重要的信息。

“这项研究提供了证据，证明PFAS可以在废水处理的不同稳定方法中从生物固体中浸出，”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高级处理，以减少对环境的影响。

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