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全氟和多氟烷基物质

化合物類別 来自维基百科,自由的百科全书

全氟和多氟烷基物質
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全氟和多氟烷基物质,据其英文(Per- and polyfluoroalkyl substances)常简称为PFAS[1]PFASs[2],是一类烷基链上附著多个氟原子的合成有机氟化合物。根据PubChem数据库,这类化合物多达七百万种。[3]自1938年特氟龙问世以来,PFAS被人类广泛应用于生产可耐热、抗污、防油、疏水的氟聚合物涂料等产品中。如今,此类材料被广泛用以制造多种商品,包括尼龙瑜伽裤、地毯等防水织物,洗发水、女性生理用品、手机屏幕、墙漆、家具、黏合剂、食品包装、[4]特氟龙等耐高温不沾表面、[5]灭火泡沫,以及电线绝缘材料等等。[6][7][8]PFAS亦见于多种美妆与护理产品之中,包括口红眼线睫毛膏粉底遮瑕润唇膏胭脂,以及美甲产品[9][10]

许多全氟和多氟烷基物质,例如全氟辛基磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA),作为持久性有机污染物,对人类健康和环境造成了严重威胁。《华盛顿邮报》2018年的一篇文章将它们称为“永久化学品”。[11]有机化学中,碳-氟键是已知最强单键之一,因而一些PFAS的半衰期超过八年。[12][13][14][15][16]这些物质可以在土壤中迁移,并在鱼类和野生动物体内积聚,最终通过食物链进入人体。目前,PFAS残留物英语Residue (chemistry)已普遍存在于雨水、饮用水和废水中。[12][17][18][7]此类化合物因其高度流动性,容易经由皮肤和鼻泪管英语Nasolacrimal duct被人体吸收,人类亦或通过唇部用品无意间摄食PFAS。[19]这类物质种类繁多,不同物质对人类健康和环境的构成不同的潜在风险,相关评估与研究正在进行当中。[20][12][21][22][6]

接触全氟和多氟烷基物质或导致多种健康问题。一些PFAS已被认定为致癌物内分泌干扰物,与肾癌前列腺癌睾丸癌溃疡性结肠炎甲状腺疾病等多种疾病相关,并可损害生育能力,引发荷尔蒙失调,增加次优抗体反应/免疫力下降的风险。妊娠期高血压、婴儿和胎儿生长发育迟缓、肥胖、血脂异常(胆固醇水平畸高),也都是部份PFAS可能导致的情形。[6][23][24]

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定义

在早期定义下,此类物质至少须包含一个全氟烷基。2021年,经合组织扩大了PFAS的内涵,对其作如下定义:

含有至少一个完全氟化的甲基亚甲基原子(它不与任何///原子相连[i])的氟化物质,即除了少数明显的例外情况,任何含有至少一个全氟甲基(−CF3)或全氟亚甲基(−CF2−)的化学物质都是全氟和多氟烷基物质。[ii][2]

根据此定义,最简单的PFAS是四氟化碳[26]四氟乙烯(无全氟甲基或全氟亚甲基)、二氟甲烷氟仿(有氢原子与唯一的碳原子相连)等不属于PFAS。[25]

含氟表面活性剂

含氟表面活性剂,或氟化表面活性剂,是全氟和多氟烷基物质的一类,为纺织、皮革、造纸和化工行业所普遍运用。[27]:102它们具有疏水的氟化“尾部”和亲水的“头部”,表现出表面活性剂的特性。它们包括全氟磺酸,如全氟辛烷磺酸(PFOS);和全氟羧酸,如全氟辛酸(PFOA)。与其他表面活性剂一样,氟化表面活性剂倾向于集中在相界面。

氟元素具有较高的电负性和较短的键长,从而降低了表面活性剂分子中含氟部分的可极化性,这类表面活性剂也就拥有了更小的伦敦分散力。因此,与常规的烃类表面活性剂相比,氟化表面活性剂能更显著地降低水或油的表面张力。此外,碳-氟键的稳定也使得含氟表面活性剂的稳定性更为优越,能够耐受高热、强酸、强碱。[27]:101以上的优势也意味著氟化表面活性剂在环境中更难分解而持久存在。

全氟辛烷磺酸、全氟辛酸和全氟壬酸等氟化表面活性剂,因其毒性、持久性,以及在大众血液中的普遍存在,已引起各国监管机构关注。

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分类

以下清单仅涵盖部份全氟和多氟烷基物质群组,并不完整[28][29]

全氟和多氟烷基物质
非聚合物
全氟烷基物质

全氟烷烃 四氟化碳(全氟甲烷)、六氟乙烷

全氟烷基酸
全氟羧酸

三氟乙酸

五氟丙酸

⋯⋯

PFCAs
全氟磺酸英语Perfluorosulfonic acids

三氟甲磺酸

全氟己烷磺酸

全氟辛烷磺酸

⋯⋯

PFSAs
PFAAs
全氟烷基醚酸

全氟烷基醚羧酸德语Perfluoralkylethercarbonsäuren

全氟烷基醚磺羧酸德语Perfluoralkylethersulfonsäuren

PFEAs

全氟烷磺酰氟(PASFs)全氟辛基磺酰氟英语Perfluorooctanesulfonyl fluoride

全氟烷磺酰胺(FASAs)全氟辛基磺酰胺

全氟烷酰基氟(PFAs)三氟乙酰氟七氟丁酰氟九氟戊酰氟

全氟烷基碘化物(PFAIs)五氟碘乙烷全氟己基碘

全氟烷基醛(PFALs)三氟乙醛五氟丙醛

多氟烷基物质

含有氟调聚物英语Fluorotelomer 含氟调聚物醇英语Fluorotelomer alcohol(FTOHs)

多氟烷磺酰胺物质 双(三氟甲基磺酰)胺

多氟烷基醚酸 六氟环氧丙烷二聚体

氯代多氟烷基醚酸 氯代多氟醚基磺酸

氯代多氟烷基酸

多氟烷基羧酸

聚合物

含氟聚合物 如“特氟龙”聚四氟乙烯聚偏二氟乙烯

全氟聚醚英语Perfluoropolyether

侧链氟化聚合物德语Seitenketten-fluorierte Polymere

PFASs

注释

参考文献

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