“永久化學品”–由於其在水和土壤中的持久性，是一種在我們日常生活中無處不在的分子，它包括食品包裝和家用清潔用品。由於這些化學品不會降解並在我們的水和食物中纏繞，所以它們可能會導致健康問題如癌症或生育能力受損。

美環境保護局(EPA)本月建議將全氟辛烷磺酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)這兩種最常見的永遠化學品指定為“超級基金”，這將使環境保護局更容易監測它們並組織清理行動。

如果能在清理過程中銷毀這些永久化學品，清理工作肯定會變得更加有效，一些研究人員則一直在研究這樣做的方法。華盛頓大學的一個研究小組創造了一種新的技術來銷毀PFOA和PFOS。研究人員開發了一種反應器，它可以通過採用在高溫高壓下形成的“超臨界水”完全分解難以銷毀的化學品。這種方法可能有助於處理工業廢物，銷毀目前存在於環境中的濃縮的永久性化學品及處理舊的庫存，像消防泡沫中的永久性化學品。

該團隊最近在《Chemical Engineering Journal》上發表了他們的發現。該論文的高級作者Igor Novosselov–來自華盛頓大學機械工程研究副教授–回答了關於他的研究的一些問題。

什麼是超臨界水，它如何能破壞這些分子？

Igor Novosselov：我們的反應器基本上能快速加熱水，但它加熱水的方式跟你煮麵條時不同。通常情況下，當你提高溫度時，水會沸騰並變成蒸汽。從那裡，水和蒸汽的溫度不會超過100攝氏度。

但如果你壓縮水，你可以改變這種平衡，並在更高的溫度下獲得沸點。如果你增加壓力，沸點溫度就會增加。在某一點上，水將不會從液體過渡到蒸汽。相反，你會遇到一個臨界點，在那里水會達到一個不同的物質狀態，稱為超臨界相。在這裡，水不是一種液體或氣體。它是介於兩者之間的東西且界限有點模糊。這是一種類似於等離子體的東西，水分子變得像電離的粒子。這些部分解離的分子在高溫和高速下跳動。這是一個非常具有腐蝕性和化學侵蝕性的環境，有機分子在其中無法生存。

在正常水中永遠生存的化學品如PFOS和PFOA可以在超臨界水中以極高的速度分解。如果我們的條件合適，這些頑固分子可以被完全摧毀，不留下任何中間產物，只產生無害的物質如二氧化碳、水和氟化物鹽，這些物質通常被添加到市政用水和牙膏中。

你是如何開始設計這個反應器的？

Igor Novosselov：我們最初設計它是為了分解化學戰劑，這也是非常難以銷毀的。我們花了五年時間來製造這個反應器。有一些重要的問題，如我們如何將東西保持在那個壓力下？在反應堆內，壓力比海平面高200倍。我們遇到的另一個問題是，我們如何確保反應堆在連續模式下點燃並在指定溫度下運行？這成為一個工程項目，但畢竟我們是工程師。

反應堆是如何工作的？

Igor Novosselov：整個東西都在一個約一英尺長、一英寸直徑的厚不銹鋼管內。我們可以改變裡面的溫度以計算出我們需要多高的溫度才能完全摧毀一種化學品。有些化學品需要400攝氏度，而有些需要650攝氏度。

在反應器的頂部，我們不斷地向超臨界水中註入試驗燃料、空氣和我們想要銷毀的化學品，如PFOS。燃料提供了必要的熱量從而使混合物保持超臨界狀態，而PFO則迅速跟這種腐蝕性介質混合。總的來說，反應時間不到一分鐘。在反應器的底部，混合物被冷卻下來，產生液體和氣體排放。我們可以分析液態和氣態中的內容以衡量我們是否已經破壞了化學品。

你發現了什麼？

Igor Novosselov：我們用PFOS和PFOA做了同樣的實驗，因為兩者都受到EPA的監管。我們看到PFOA在溫和的超臨界條件下（約400攝氏度）會消失，但PFOS不會。直到我們達到610攝氏度才看到PFOS的破壞。在這個溫度下，PFOS和所有的中間產物都被破壞了–在30秒內。

在較低的溫度下，PFOS的實驗顯示了各種中間分子的形成–包括PFOA。這些分解產物中的一些以液態形式出現，這意味著它們可能存在於永遠使用化學品的生產基地的廢水中。但其他中間產物是在氣相中出現的，這就有問題了，因為氣體排放通常不受監管。這些分子含有氟元素，而我們知道這些類型的氣體會造成溫室效應。現在，我們沒有辦法實時監測氣體污染，我們也不知道會產生多少，甚至不知道它們的確切化學成分。

這個項目的下一步是什麼？

Igor Novosselov：我們有幾個下一步的計劃。我們一直在使用這個反應器來觀察它對除PFOS和PFOA以外的其他永久化學品的破壞程度。我們也在評估這項技術在現實世界中的效果如何。如你可能無法像這樣處理整個海洋。但我們有可能用它來處理現有的問題，如生產基地的永久性化學廢物。

永遠的化學污染是一個大問題，而且它不會消失。我們很高興能致力於此，並跟監管機構和學術界、工業界的領先團體合作來尋找解決方案。