微生物可以降解最坚硬的PFA

工程师们现在报告说，普通微生物会选择性分解一种叫做氟化羧酸（FCA）的特别顽固的PFA。在厌氧条件下，碳-碳双键对于微生物群落打破超强碳-氟键至关重要。产生的产物可以在好氧条件下传递给其他微生物进行脱氟。

　　

在厌氧条件下，碳-碳双键对于微生物群落打破超强的碳-氟键至关重要。虽然打破碳-碳键不能完全降解分子，但在好氧条件下，产生的产物可以传递给其他微生物进行脱氟。

这一成就建立在这些研究人员先前工作的基础上，他们率先报告了通过用碳氢键取代碳氟键，微生物成功地对全氟PFAS结构进行脱氟。

全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)是自20世纪40年代以来在无数工业过程和商业产品中使用的9000多种化学品。结果，PFAS找到了进入水循环的方法，现在几乎在每一个水源中都能找到。这些化学物质包含氟原子和碳原子之间的一个键，这是已知的最强的单键，使PFAS不可生物降解，并耐传统的水处理方法。它们会进入包括人类在内的生物体的组织，与某些类型的癌症、甲状腺和肝脏问题有关，也可能与其他尚不为人知的健康问题有关。

在早些时候的一篇论文中，化学与环境工程助理教授Yujie Men和她的同事们报告了利用通常用于脱氯的厌氧微生物群落降解两种特定的PFAS，包括一种全氟化或全氟化结构。

这篇新论文将这项研究向前推进了一步，表明厌氧微生物的进入点是位于FCA分子羧基旁边的碳原子之间的双键。双键上的三氟甲基支链可以进一步增强生物降解性。

能够进行这种脱氟的微生物并不罕见。利用活性污泥(污水处理设施中常用的微生物群落，用于分解和去除有机物)和厌氧条件，研究人员成功地用结构更相似的PFAS重复了他们早期的实验。

“目前，能够对PFOA等全氟化合物进行脱氟的生物催化剂非常罕见。我们仍然对哪些微生物或酶可以对PFAS进行去氟以及如何去氟知之甚少，”曼说。“我们的工作处于寻找这些信息的前沿。”

即使科学家们找到了打破全氟化合物中最初的碳氟键的方法，他们的工作也没有完成，因为这些分子可能会被分解成其他有害的分子。成功的修复PFAS污染环境需要初始分解PFAS母分子，随后二级分子完全降解。

曼氏小组最近的一项研究表明，活性污泥群落能够通过共代谢过程完全降解一种全氟化学品的化学降解产生的二级分子。他们的新研究进一步表明，仅仅通过不同微生物群(如厌氧和好氧细菌)之间的合作，也可以对某些全氟化学品实现更深入的去氟。

Journal Reference:

1. Yaochun Yu, Shun Che, Changxu Ren, Bosen Jin, Zhenyu Tian, Jinyong Liu, Yujie Men. Microbial Defluorination of Unsaturated Per- and Polyfluorinated Carboxylic Acids under Anaerobic and Aerobic Conditions: A Structure Specificity Study. Environmental Science & Technology, 2022; 56 (8): 4894 DOI: 10.1021/acs.est.1c05509