全氟辛烷磺酸（PFAS）是一種用途極為廣泛的化學品。正是這些富含氟的有機化合物讓雨滴毫不費力地從我們的戶外夾克上滑落。它們是食品包裝紙的不粘層，也是滅火器泡沫和消防員使用的安全設備的重要成分。自20 世紀40 年代問世以來，含有全氟辛烷磺酸的產品種類和範圍顯著擴大。

含二茂鐵單元的金屬聚合物用於可逆吸收全氟化合物的圖示。資料來源：Markus Gallei

然而，這種廣泛的使用也引起了人們的擔憂。由於其性質穩定且缺乏自然降解途徑，這些耐久性化學品會在我們的環境中持續累積，給人類健康和周圍環境帶來嚴重問題。如今，在全球範圍內，從水、空氣、土壤到植物和動物，都能發現PFAS 的踪跡。它們不可避免地也會進入人體。

這些化學物質對健康的危害到底有多大，目前還不清楚。初步的實驗室動物研究表明，PFAS 可能會損害生殖健康。顯而易見的是，這些合成化合物不屬於自然環境，當然也不屬於生物體。因此，設法降低環境中的PFAS 污染水平是合理的。

但是，PFAS 的修復工作既複雜又具有挑戰性，而且所使用的工藝本身也會對環境和氣候造成不利影響。在清除之前，必須先檢測出PFAS。由於只需要少量的PFAS 就能產生很大的影響（例如食品包裝中的超薄塗層），因此檢測工作並不容易。

傳統上，PFAS 是通過使用特殊膜或成本較低的活性炭吸附劑進行過濾而從水中去除的。然而，要從這些過濾系統中回收PFAS 並將其永久銷毀，要么需要使用苛刻的化學條件，要么需要進行焚燒。

至少到目前為止還是如此。由薩爾州大學高分子化學教授Markus Gallei、伊利諾伊大學香檳分校教授Xiao Su 以及他們的博士生Frank Hartmann（薩爾州）和Paola Baldaguez（伊利諾伊州）領導的研究小組開發出了一種新的電化學方法，可以從水中去除全氟辛烷磺酸化學物質，然後再有效地釋放出來進行銷毀。這種新的PFAS 修復平台可以收集、識別和銷毀這些含氟污染物，而無需焚燒過濾器。

在研究小組開發的方法中，起核心作用的是被稱為茂金屬的含金屬聚合物。1951 年，隨著含鐵分子二茂鐵的發現，茂金屬首次出現在人們的視野中。此後，又有許多其他茂金屬被開發出來。弗蘭克-哈特曼（Frank Hartmann）、馬庫斯-加利（Markus Gallei）和他們的國際團隊發現，二茂鐵功能化電極或弗蘭克-哈特曼合成的鈷功能化電極（甚至更有效）能夠去除水中微量的全氟辛烷磺酸分子。

但真正的關鍵在於，如果在二茂鐵或二茂鈷金屬聚合物上施加電壓，它們就能’切換’電狀態，釋放之前捕獲的全氟辛烷磺酸分子。弗蘭克-哈特曼（Frank Hartmann）說：”鈷在這方面的能力明顯強於鐵。我們已經找到了一種方法，可以有效地將PFAS 從水中去除，然後再釋放出來，從而有效地使電極再生，以便繼續使用。”

“與活性炭過濾器不同，活性炭一旦被全氟辛烷磺酸分子飽和，我就必須將其銷毀，但如果我願意，我可以無數次地更換茂金屬，”馬庫斯-加萊總結研究工作的意義時說。

在奠定了技術基礎之後，弗蘭克-哈特曼、馬庫斯-加萊和他們在伊利諾伊大學的同事們現在正在尋求更大規模的開發，以促進從我們的河流和海洋中清除這些高持久性污染物。