足球比赛结果开发的一种新计算工具有助于 迫切需要消除社区中被称为 PFAS 的持久性化学物质 供水。
由于其独特的性质，全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS) 日常生活中随处可见——从防水衣服到不粘炊具 披萨盒、滑雪蜡、快餐包装纸和消防泡沫。
“PFAS 含有非常强的碳氟键，不易被生物降解 活动”， 副教授 Daisuke Minakata 说道。土木、环境和地理空间工程。 “PFAS 几乎可以永远留在环境中；因此，他们被称为“永远的” 它们最终会污染我们的地下水和地表水、我们的水道、 最终还有我们的饮用水和生态系统——包括淡水 鱼。”
关于研究员
水方大辅
dminakat@mtu.edu
906-487-1830
研究兴趣
- 可持续水和废水处理和管理
- 水处理技术评估和预测工具的开发
- 用于节能和收获的创新水和废水处理技术
- 对水和废水再利用的系统和综合理解
- 计算化学和分子建模的应用
化学工业为特定商业生产具有不同特性的 PFAS 产品；已知的类型大约有 4,000-5,000 种。虽然毒理学影响 Minakata 表示，尽管目前人们对 PFAS 的了解还很有限，但 PFAS 具有潜在的致癌性。小号 人类血液中发现了一定浓度的 PFAS。结果，国家 密歇根州和(EPA) 最近开始根据以下法规监管几种类型 PFAS 的含量.
对水中检测到的 PFAS 做出反应对于密歇根州和 其他地方。 “一些水务部门已经找到了 PFAS 污染源 “在他们的饮用水中，”水方说。“这是一个开始。但由于预算问题 许多地方政府面临限制，他们根本无力聘请先进的人才 去除 PFAS 的水处理技术。”
“我们的新计算工具为研究人员提供了有用的指导和方法 全世界都在寻求永远销毁这些永远的化学物质。”
成本并不是唯一的障碍。 “当地水务部门正在努力实施 现有技术可以从水源中去除 PFAS，”Minakata 说。 “当前 技术——例如颗粒活性炭和离子交换 - 仅提供 PFAS 的相转移 从水到碳介质，然后需要再生和更换。”另一个 担忧：“碳基吸附适用于较长链的 PFAS，但这些现在正在被 逐步退出市场，”他说。“它们正在被较小的连锁 PFAS 取代。 较小的链 PFAS 的毒理学问题确实较少，但效果不佳 通过吸附去除。”
而且，还有另一个问题。 “目前大多数可用的修复技术都可以 实际上并没有破坏 PFAS，”Minakata 说。 “相反，这些技术将 PFAS 从一个阶段到另一个阶段。它们可以方便地实施以满足 新的环保局法规。但这会适得其反。除非我们完全破坏结构 PFAS 的影响，我们一定会遇到更大、更根本的问题。”
Minakata 认为 PFAS 最终会进入废水和垃圾填埋场渗滤液中 目前的 PFAS 修复技术，尽管浓度非常低。 “PFAS 然后通过蒸发、大气等方式被输送回环境 沉积和生物固体。回收的生物固体可用于农业， 因此 PFAS 最终可能会污染粮食作物，”他说。
用于高级缩减的新计算工具
即便如此，水方还是看到了 PFAS 隧道尽头的曙光。他的研究小组最近 发表了一篇论文，概述了一种新的 PFAS 计算工具，英国皇家化学学会期刊《环境科学：水研究与》 技术。
水方和足球比赛结果研究生 Rose Daily，a，使用数据科学和计算化学来研究数百个结构 多种有机化学物质来预测 PFAS 反应性。
“我们的方法可以扩展并用于筛查数千种 PFAS，”Minakata 说。 “关键是了解溶剂化电子与有机化学品的反应性 和 PFAS。有了这些知识，您就可以筛查大量 PFAS 污染物 并优先考虑应用先进的还原工艺来降解 — 并希望完全消灭 — PFAS。”
Minakata 的研究成果还可用于加强和改善当前的 PFAS 修复应用，包括电化学氧化技术。
基础研究：电子的反应性
“我研究了水和废水中有机污染物的氧化 20年了，”水方说道。 “每种 PFAS 都是非常独特的，许多都是氧化形式；因此， 氧化并不能很好地破坏 PFAS。”世界各地的研究人员现在正在寻求减少 他说，这些技术依赖于电子。
“利用电子进行电化学还原是一项具有前景的技术。 研究人员目前正在研究电极材料和反应器设计，以提高 实际应用的效率。正是在这里，我的基础研究可以 提供有关电子反应性的有价值的信息，到目前为止， 没有得到很好的理解。”
建议重点：针对最大浓度的 PFAS
Minakata 表示，将 PFAS 放在最常见的地方。 “而不是极端地瞄准 水中 PFAS 浓度较低，研究和修复应确定并 瞄准 PFAS 浓度相对较高的点，”他说。 “那会 是一种经济实惠、有效且高效地销毁 PFAS 的更好方法。”
接下来，Minakata 和他的合作者计划研究 PFAS 的物理分布。 “我们想要寻找 PFAS 热点——我们可以在其中应用这些有前途的技术 技术——以便一次性销毁大量 PFAS。”
PFAS 提出了环境正义问题，Minakata 指出，他在这方面的研究 该领域得到了中央化学公司的部分支持。 “与其掩盖 PFAS 问题， 就像在严重受伤处贴上小创可贴一样，我们环境工程师必须解决这个问题 与科学家、工业界合作解决 PFAS 的根本问题， 社区和政策制定者，”他说。
足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学，成立于 1885 年，位于霍顿，拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列，提供超过 185 个本科和毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里，提供全年户外探险的机会。
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