人工ナノ材料を用いた水中パーフルオロアルキル酸前駆体の光化学変換

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Water Res..2020 Aug;181:115964. S0043-1354(20)30501-7. doi: 10.1016/j.watres.2020.115964.Epub 2020-05-20.

人工ナノ材料を用いた水中パーフルオロアルキル酸前駆体の光化学変換

Photochemical transformation of perfluoroalkyl acid precursors in water using engineered nanomaterials.

Yunrong Dai
Xingxing Guo
Siyu Wang
Lifeng Yin
Michael R Hoffmann

PMID: 32492590 DOI: 10.1016/j.watres.2020.115964.

抄録

パーフルオロアルキル酸（PFAA）の製造はここ数十年で段階的に廃止されているが、環境中のPFAA濃度の有意な低下は観測されていない。これは、広範囲に使用されているPFAAs前駆体（PrePFAAs）の光化学的分解が原因の一つである。また、PFAA前駆体の分解は、水中の光活性化ナノ材料（ENM）によって促進されている可能性がある。この仮説に基づき、8:2フルオテロメルスルホン酸(8:2 FTSA),8:2フルオテロメルスルホン酸アルコール(8:2 FTOH),2-(N-エチルパーフルオロオクタン-1-スルホンアミドエチル)リン酸塩(SAmPAP)の3種類のPrePFAAsの光化学変換を、6種類のENMの存在下、模擬太陽光照射下で検討した。8:2 FTSA及び8:2 FTOHの形質転換率は、6つのENMの存在下では2〜6倍に増加した。しかし、ほとんどのENMはSAmPAPの分解を阻害するようであった。PrePFAAsの形質転換率は、ENMによって生成される活性酸素の収量に依存することがわかったが、その率は、化合物の光安定性、表面への吸着、および光遮蔽効果にも関連していた。PrePFAAsは、より高い毒性とより長い半減期を有するパーフルオロオクタンスルホン酸（PFOA）または／およびパーフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）、PFOAまたはPFOS、およびより短い炭素鎖長を有するいくつかのPFAAに変換される。PFAAsの光分解生成物の濃度は、ほとんどのENMの存在下で観察された。

The production of perfluoroalkyl acids (PFAAs) has been phased out over recent decades; however, no significant decline in their environmental concentrations has been observed. This is partly due to the photochemical decomposition of PFAAs precursors (PrePFAAs) which remain in extensive use. The decomposition of PrePFAAs may be accelerated by the light-activated engineered nanomaterials (ENMs) in water. In light of this hypothesis, we investigated the photochemical transformation of three PrePFAAs, which are 8:2 fluorotelomer sulfonic acid (8:2 FTSA), 8:2 fluorotelomer alcohol (8:2 FTOH), and 2-(N-ethylperfluorooctane-1-sulfonamido ethyl] phosphate (SAmPAP), in the presence of six ENMs under simulated sunlight irradiation. The transformation rates of 8:2 FTSA and 8:2 FTOH were increased by 2-6 times when in the presence of six ENMs. However, most of ENMs appeared to inhibit the decomposition of SAmPAP. The transformation rates of PrePFAAs were found to depend on the yield of reactive oxygen species generated by ENMs, but the rates were also related to compound photo-stability, adsorption to surfaces, and photo-shielding effects. The PrePFAAs are transformed to perfluorooctanoic acid (PFOA) or/and perfluorooctane sulfonate (PFOS) with higher toxicity and longer half-life, PFOA or PFOS and a few PFAAs having shorter carbon chain lengths. Higher concentrations of the PFAAs photodegradation products were observed in the presence of most of the ENMs.