美国OSTP发布全氟和多氟烷基化合物防治研发战略
9月3日,美国白宫科技政策办公室(OSTP)发布《全氟和多氟烷基化合物(PFAS)联邦研究与发展战略计划》(以下简称“PFAS研发战略”),明确了未来5年联邦资助的PFAS研发战略的目标和重点研究任务[1],以减少公众由于接触PFAS而导致的癌症和其他健康危害。
一、战略目标
PFAS是可能导致癌症、免疫力下降、出生体重降低及胆固醇水平升高等健康危害的污染物,存在于饮用水、土壤、空气和食品中,并在环境中长期存在,对人身健康构成严重威胁。美国政府采取了系列行动加快PFAS的减排及污染清除,并于2023年3月发布《PFAS报告》,分析了制定PFAS战略计划面临的差距和机遇,确定了PFAS未来研究的4个战略机遇领域,即PFAS暴露的来源和途径;PFAS毒性;PFAS的去除、销毁和降解;以及更安全、更环保的PFAS替代品。基于这4个战略领域,新发布的PFAS研发战略提出了4项战略目标:提供高质量数据,为联邦政府防控PFAS污染及其健康影响的决策提供信息;向受影响的社区有效宣传PFAS的研究进展;确定有助于修复PFAS污染的技术;为联邦机构、制造商和消费者提供PFAS替代品相关的可操作的决策信息。
二、战略方向
围绕战略目标,PFAS研发战略提出了5个战略方向以及具体的研究目标和研究任务。
1、了解个人和社区接触PFAS的途径
目标1:进一步评估各种环境介质中PFAS的赋存、种类和浓度,以了解潜在的暴露途径,并为风险评估提供定量的暴露评估信息。具体包括8项任务:加强土壤、大气(及大气干/湿沉降)、饮用水、地下水、淡水和海洋表层水及沉积物中PFAS的环境采样和分析,开展长期、全国范围的环境PFAS监测研究;进一步描述建筑环境中潜在的PFAS暴露,包括学校、工作场所和其他室内/家庭环境;开发并支持PFAS的食品采样和分析,包括在水污染地区种植或饲养的食品,动物/牲畜饲料,一般人群饮食,与部落人口和其他社区的生存和文化习俗相关的鱼类、野生动物和植物、发育中的胎儿、婴儿或儿童,以及食品包装和加工;支持并扩大重点地区食品和动物/牲畜饲料生产的PFAS采样和分析,包括农村和城市土壤、水产养殖系统、使用再生/再利用水的区域、使用受污染地下水的区域、生活污泥以及受生物固体和堆肥影响的土壤;启动PFAS共同暴露以及与环境中其他污染物(如纳米和微塑料、石油成分、金属、农药和药品)具有潜在相互作用的研究;描述以前未研究或研究不足的PFAS来源的暴露及其对整体PFAS暴露的贡献,以全面了解美国各地PFAS暴露的范围;发展和加强与州、地方、部落、社区、领土和私营企业的联邦伙伴关系,以便长期了解PFAS暴露;推进PFAS污染源归因的分析和计算技术。
目标2:表征特定种类PFAS及PFAS混合物的生物累积、生物和非生物转化以及食物网行为。具体包括3项任务:启动并继续研究PFAS及其混合物的物理化学性质,确定环境归趋和运移参数、降解速率、介质吸收和吸附、非生物和生物转化与降解、农业吸收以及其他可用于预测PFAS环境行为的参数;扩展当前研究以了解PFAS和PFAS混合物在水体(河口、淡水和海洋)生物、陆地生物和鸟类中的生物利用、生物累积和生物放大,以及在农业用地和食物、饲料网中的运移;开发并支持人工智能/机器学习技术和其他计算建模工作,以识别或填补有关PFAS降解率、介质吸收和吸附、非生物和生物转化和降解以及其他参数(包括PFAS混合物的性质和行为)的知识空白。
目标3:设计并实施研究以了解人类和野生动物的PFAS暴露情况。具体包括6项任务:调查其他接触途径和方式,例如直接接触、皮肤吸收、经口摄入以及室内和室外环境(居民区、消费和职业接触)的吸入;研究家养和野生动物的接触途径和方式,包括家养和野生动物的吸收、生物累积和生物放大以及向人类转移的可能性;制定并支持与一般人群PFAS暴露相关的生物监测计划,包括PFAS暴露或转移途径(如哺乳转移)的研究;制定并支持生物监测计划,以确定不成比例的暴露人群的职业来源和暴露类型;制定并支持生物监测计划来研究PFAS重大污染源附近的社区人群,重点关注易感人群和易感生命阶段;开发并支持室内环境中PFAS的暴露研究。
2、通过制定标准、研究先进的采样和分析方法应对当前PFAS的检测挑战
目标1:进一步改进靶标和非靶标分析方法,以识别、检测和量化各种样品中的PFAS。具体包括10项任务:开发和验证PFAS靶标分析方法,并改进方法以扩大可分析的目标物质列表、降低检测限;简化工作流程并提高培训、仪器、软件等方面的能力,以支持环境和其他介质中PFAS非靶标分析方法的开发和实施;开发分析方法填补有关PFAS的赋存、分布、归趋和运移的知识空白,包括各种环境介质中的两性离子、阳离子、中性、超短链PFAS和氟聚合物(包括侧链氟聚合物和全氟聚合物);开发并改进生物样本(包括人体组织、植物、家养和野生动物)中PFAS的检测分析方法;支持基于实际研究和数据来协调、制定并共享各种基质的PFAS采样、样品处理和分析流程标准,以促进一致、有代表性和准确的样品收集和分析,可以包括开发利用自动化技术(如在线固相萃取)的高通量方法;开发和支持靶标和非靶标分析方法用于分析血液/血清样本、干血斑和母乳,继续支持使用存档样本和被动采样设备来监测历史和当前的人类暴露情况;开发和改进分析方法和数据收集方法,以评估来自消费者、商业和工业产品中的PFAS含量、迁移和排放,以及其对工作场所和室内环境的影响;制定量化动物/牲畜饲料、食品和食品包装、室内暴露(灰尘、家居/办公材料)、工作场所环境和消费品中的PFAS含量、迁移和排放相关的测试程序和方法;扩展用于检测不同环境和生物材料中PFAS的参考材料、分析标准和数据,以增强对PFAS的准确识别和定量;开发和验证用于测量PFAS转化产物的靶标和非靶标分析方法以评估PFAS降解和破坏技术。
目标2:改进总氟含量检测的科学和方法。具体包括2个任务:开发和验证总氟和PFAS的质量平衡方法,包括适用于各种基质和PFAS前体类型的总可氧化前体、可吸附有机氟、可提取有机氟、总有机氟和总氟的方法;开拓用于测量不同环境和生物材料中总体PFAS或总有机氟含量的参考材料和数据。
目标3:促进开发新技术,以有效检测并识别、量化和模拟环境中PFAS的赋存。具体包括3项任务:利用分析传感器、PFAS特征指示物、被动采样设备和其他新技术开发并验证实时、快速和远程PFAS筛选方法,以检测环境介质中的PFAS;开发并验证PFAS从各种介质到环境或人类浸出潜力的评估方法;开发和验证人工智能/机器学习工具,以预测PFAS在介质中的发生和迁移。
3、了解PFAS暴露的毒理机制、对人类和环境健康的影响和风险
目标1:进一步描述人类、野生动物和家畜接触PFAS的毒理学作用机制。具体有6项任务:推进新方法的开发,包括产生定量数据的高通量技术,以更快地评估多个分类群、多种暴露条件下以及单体和混合PFAS中的PFAS危害;针对PFAS对人类健康和环境的不利影响,制定基于科学支持的分类方案;开发和支持PFAS同类混合物及PFAS和其他共存化学物混合物的人体毒性和生态毒性测试研究;开发和支持实证和建模方法,以量化PFAS对人类和野生动物的毒代动力学,从而支持人类和野生动物的暴露评估;开发和应用人工智能/机器学习工具来表征PFAS暴露引起的常见毒理学机制和健康影响;支持研究PFAS毒性的作用机制、不良影响的作用途径,了解PFAS混合物在评估累积健康效应时的毒性影响。
目标2:了解PFAS暴露对人类健康造成的不良影响。具体包括4项任务:制定和支持PFAS暴露对健康影响的流行病学研究,包括纵向队列研究、巢式病例对照研究和病例队列研究;制定和支持流行病学研究,旨在确定重大污染源附近的社区,包括职业暴露人群以及更易受到PFAS暴露或不良健康结果影响的人群、社区或生命阶段;探索制定联邦数据共享策略,利用跨机构毒理学和流行病学数据来确定PFAS暴露对人类健康造成的关注终点;制定和支持研究,评估临床和非临床干预措施的有效性和效果,以降低接触PFAS的人群出现不良健康后果的风险,这可能包括对血液中PFAS浓度高的人进行治疗。
目标3:支持对人类和生态系统暴露PFAS的危害识别和风险评估。具体包括3项任务:制定一致的跨机构数据基础设施和数据要求,以促进有关毒理学模型、危害识别、暴露评估和剂量效应研究数据的跨机构共享;制定协调的跨机构方法来通知受影响的社区、科学家和其他利益相关方有关人类和环境PFAS暴露风险的信息并获得反馈;通过危害识别、暴露评估和剂量反应研究制定分类策略以对PFAS进行分组。
4、开发、评估和示范PFAS的去除、销毁和处置技术
目标1:开发和评估PFAS去除、销毁和处置技术。具体包括6项任务:表征和评估新型吸附、分离、浓缩和稳定技术的材料和膜,包括基于生物技术的PFAS去除、销毁技术;继续支持通过热和非热方法销毁PFAS技术的基础研究;支持PFAS污染农田和商品的处理研究;生成有关PFAS属性的高质量数据,以使人工智能/机器学习工具能够协助新型去除、销毁和处置技术的开发;继续研究热处理技术的性能和效率,表征排放、残余废物流以及PFAS完全矿化所需的最佳操作条件;开发和评估使用可再生或废弃材料(如生物和农业废弃物)的去除技术。
目标2:支持实施PFAS去除、销毁和处置技术。具体包括6项任务:协调各机构并与非联邦设施的合作,以确定PFAS去除、销毁和处置的最佳现场规模技术组合;与潜在用户接触,了解并降低PFAS去除、销毁和处置技术实施的障碍;支持适用于制造地点PFAS排放和释放的清除销毁技术实施;开发和应用模型来评估技术性能、短期长期成本、能源需求、可扩展性以及排放到环境中的处理材料的组成;进一步开发、优化吸附剂再活化技术,提高吸附剂去除PFAS的能力,并防止再活化过程中的PFAS排放;开发、建模并测试不同规模的去除、销毁和处置技术的有效性和经济成本。
5、确定PFAS替代品并评估其对人类健康和环境的影响
目标1:审查PFAS替代品的当前资源和产品。具体包括6项任务:与学术界和私营工业部门研究人员合作,支持开发新型、低毒的可持续替代化学品和工艺;确定并评估各个部门和行业内PFAS的关键和必要用途;制定PFAS替代品研究重点跨机构评估框架,涵盖考虑可持续性和性能,可行性和过渡时间表,对国外材料来源的依赖,当前产品对国家安全、关键基础设施、气候变化缓解和公共健康的重要性,以及对替代产品或工艺需求的紧迫性;对所有商业和政府部门当前PFAS替代品的研究,包括产品之间的性能差异进行回顾审查;支持降低联邦机构过渡到可持续PFAS替代品的障碍的研究;支持推进PFAS工艺和产品的可持续制造和循环的研究,以保留当前PFAS的关键和基本利用,确保依赖PFAS的关键制造部门有序向PFAS替代品的有序过渡。
目标2:对当前PFAS产品和工艺替代品进行化学特性评估、产品评估和风险评估。具体包括2项任务:建立当前商用替代材料和产品数据库,包括相关化学和毒理学、制造商生产能力以及性能比较信息;继续评估替代产品和材料对人类健康和环境的影响,并对替代品和其他产品及含PFAS产品进行比较。
此外,PFAS研发战略还提出了贯穿大部分或全部研发战略的跨机构研发交叉主题,包括联邦数据共享和数据获取的改进,研究相关的社区参与和沟通,以及研发中的环境正义。 (邢颖 张超星)
[1] Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Federal Research and Development Strategic Plan. https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2024/09/PFAS-STRAT-PLAN-FINAL.pdf