永远存在于水和土壤中的化学物质。 由于它们不会分解，它们最终会进入我们的水和食物中，从而导致癌症等健康影响和生育能力下降。
上个月，美国环境保护署提议提供两种最常见的永久化学物质 PFOA 和 PFOS，以便科学家能够追踪它们并制定清理措施。
现在，一组研究人员在 University of Washington 有了新的销毁 PFOA 和 PFOS 的方法。 他们想出了一个新的反应堆——使用在高温高压下形成的超临界水——来完全分解难以破坏的化学物质。 该技术可以处理旧存货，例如灭火泡沫中的永久化学物质，去除环境中已经存在的浓缩永久化学物质，以及处理工业废物。
威斯康星大学机械工程研究副教授 Igor Novosselov 说， “我们的反应堆基本上可以非常快地加热水，但它加热水的方式与煮意大利面时不同。 通常，当您提高温度时，水会沸腾并变成蒸汽。 从那里开始，水和蒸汽的温度不会超过 100 摄氏度（212 华氏度）。”
压缩水可以改变这种平衡，并在更高的温度下达到沸点。 增加压力可以提高沸腾温度。
水最终将停止从液态变为气态。 相反，它达到了水进入超临界相的临界点，这是一种独特的 物质的状态. 在这种情况下，水不是液体或气体。 它落在中间的某个地方，边界有点模糊。
水分子 类似于等离子体状态的电离粒子。 这些部分分离的分子在非常高的温度和非常快的速率下振荡。 有机分子无法在如此具有侵略性和高腐蚀性的环境中生存。
诺沃塞洛夫说， “在普通水中可以永久存在的化学物质，例如 PFOS 和 PFOA，可以在 超临界水 以非常高的速度。 如果条件合适，这些顽固的分子就可以被破坏，不会留下任何中间产物，只会产生无害的物质，例如 二氧化碳, 水和氟化物盐，通常添加到市政用水和牙膏中。”
“我们最初设计它是为了分解同样难以销毁的化学战剂。 我们花了五年时间来制造反应堆。”
“有一些重要的问题，例如，我们如何让事情保持在这种压力下？ 反应堆内部的压力比海平面高 200 倍。 我们遇到的另一个问题是：我们如何确保反应堆在指定温度下以连续模式点火和运行？”
反应堆是如何工作的？
反应器包含一根长约一英尺、直径约一英寸的厚不锈钢管。 科学家们可以改变内部温度来计算出破坏化学物质需要多高的温度。 一些化学品需要 400 C（752 F）和一些 650 C（1202 F）。
科学家不断将引燃燃料、空气和我们希望消除的化学物质（如全氟辛烷磺酸）引入反应堆顶部的超临界水中。 燃料提供保持混合物超临界所需的热量，PFOS 迅速与这种腐蚀性介质结合。
总的来说，反应时间不到一分钟。
诺沃塞洛夫说， “在反应器底部，混合物被冷却以产生液体和气体排放物。 我们可以分析液相和气相中的成分，以衡量我们是否已经销毁了化学物质。”
科学家们对 PFOS 和 PFOA 进行了同样的实验。 EPA 对它们进行监管。 结果发现，PFOA 在温和的超临界条件下（大约 400 摄氏度或 750 华氏度）会消失，但 PFOS 不会。 直到我们达到 610 摄氏度（1130 华氏度）才看到全氟辛烷磺酸的破坏。
在那个温度下，PFOS 和所有中间体在 30 秒内被破坏。
PFOS 测试表明，包括 PFOA 在内的几种中间化合物可以在较低温度下形成。 其中一些分解产物出现在液相中，这表明使用永久性化学品的制造设施的流出物可能含有它们。 但其他中间体以气相形式出现，这是有问题的，因为气体排放通常不受监管。
诺沃塞洛夫 说过, “这些分子含有氟，我们知道这些类型的气体会导致温室效应。 目前，我们没有办法实时监测气体污染，我们不知道我们会生产多少，甚至不知道它们的确切化学成分。”
“我们有几个后续步骤。 我们一直在使用该反应器来了解它如何销毁除 PFOS 和 PFOA 之外的其他永久性化学物质。 我们还评估了这项技术在现实场景中的表现。”
杂志参考：
- Joanna Li、Igor V.Novosselov 等人。 连续超临界水氧化反应器中的 PFOS 破坏。 化学工程学报。 DOI： 10.1016/j.cej.2022.139063
