杜克大学的研究揭示了锂离子电池生产和处置是全氟和多氟烷基物质（PFAS）污染的重要来源，强调了清洁能源基础设施与PFAS污染之间的复杂关系。PFAS因其持久性和生态毒性而成为全球环境污染的主要成因，研究发现锂离子电池生产中使用的双全氟烷基磺酰亚胺（bis-FASIs）在环境中浓度显著，且其生态毒性与已知PFAS相似。随着锂离子电池需求的激增，预计到2040年将有大量电池废物被处置，当前仅有5%被回收，导致PFAS污染风险加剧。研究还指出，锂离子电池的处置和回收同样是PFAS污染的来源，且对水生生物的影响显著。为应对PFAS污染，研究者提出了有效的水处理方法，并强调多学科合作的重要性，以在推动清洁能源技术的同时，最小化对环境和人类健康的影响。该研究为锂离子电池的环境影响提供了新视角，呼吁加强监管和处理措施。全文预计阅读时间为约5分钟。*
2024年7月9日，杜克大学（2024USNews美国大学排名：7）普拉特工程学院的李·弗格森教授及其团队在《自然通讯》上发表了一项引人注目的研究，揭示了锂离子电池的生产和处置是日益严重的全氟和多氟烷基物质（PFAS）污染源。这项研究不仅为我们提供了关于锂离子电池的环境影响的新视角，也引发了对清洁能源基础设施与PFAS污染之间复杂关系的深入思考。
PFAS是一类广泛使用的化学物质，因其优异的防水和防油特性而被广泛应用于各种消费品和工业产品中。然而，这些化学物质的持久性和生态毒性使其成为全球环境污染的主要来源之一。研究指出，锂离子电池生产中使用的双全氟烷基磺酰亚胺（bis-FASIs）在环境中具有持久性，且其生态毒性与已知的PFAS如全氟辛酸（PFOA）和GenX相似。自2017年在卡佩费尔河发现GenX以来，弗格森教授一直致力于研究北卡罗来纳州及全国水源中的PFAS污染问题。
在这项研究中，研究团队在明尼苏达州、肯塔基州、比利时和法国的制造厂附近采集了空气、水、雪、土壤和沉积物样本，发现这些样本中的bis-FASI浓度普遍达到十亿分之一的水平。相较之下，美国环保署（EPA）对类似PFOA和PFOS化合物的最大允许浓度设定为四万亿分之一。这一发现不仅揭示了锂离子电池生产过程中的潜在污染风险，也为我们理解清洁能源技术的环境影响提供了重要依据。
随着锂离子电池在电动汽车和电子产品中的广泛应用，预计未来十年对锂离子电池的需求将大幅增长。然而，当前仅约5%的锂离子电池被回收，预计到2040年将有多达800万吨的锂离子电池废物被处置。这一趋势引发了对锂离子电池生产、处置和回收之间矛盾的关注。研究者指出，推动清洁能源基础设施的同时不应增加PFAS污染，这一观点在当前全球气候变化和环境保护的背景下显得尤为重要。
PFAS污染的来源不仅限于锂离子电池的生产过程，还包括其处置和回收。研究发现，南方一些市政垃圾填埋场的渗滤液中bis-FASI浓度接近十亿分之一，表明锂离子电池的处置可能导致这些化合物进入环境。毒性测试显示，样本中发现的bis-FASI浓度能够改变水生生物的行为和能量代谢过程。尽管目前尚未对人类进行相关毒性研究，但其他PFAS已被证实与癌症、不孕不育等健康问题相关。
在应对PFAS污染的过程中，研究者提出了一些有效的水处理方法。使用颗粒活性炭和离子交换等方法可以有效降低水中bis-FASI的浓度，这些方法已被用于去除饮用水中的PFAS。随着EPA新颁布的PFAS最大污染物水平的实施，水务公司需要采取措施去除水中的PFAS，并寻找减少污染的途径。根据环境工作组（EWG）的分析，北卡罗来纳州至少有250万人饮用的水源受到PFAS的污染，污染水平超过了新的联邦标准。这一现状不仅影响了人类健康，也对动物和野生生物造成了伤害。
在清洁能源基础设施与PFAS污染之间的关系中，研究者强调了多学科合作的重要性。当前是采用清洁能源技术以减少二氧化碳排放的关键时刻，呼吁科学家、工程师、社会学家和政策制定者共同努力，开发和推广清洁能源基础设施，同时最小化环境足迹。研究者警告称，虽然无氟替代品的使用可能是一个方向，但所有为清洁能源基础设施开发的替代材料都应评估对人类健康和环境的潜在风险，以避免遗憾的替代。
总之，杜克大学的这项研究为我们提供了关于锂离子电池生产和处置过程中PFAS污染的新视角，强调了在推动清洁能源技术发展的同时，必须关注其对环境和人类健康的潜在影响。随着锂离子电池需求的激增，bis-FASIs的环境释放问题亟需引起重视，相关的监管和处理措施也需随之加强。只有通过多学科的合作与创新，我们才能在实现可持续发展的同时，保护我们的环境和健康。
参考新闻资料:
- Lithium-Ion Batteries and PFAS Pollution
- Lithium Ion Batteries and PFAS Pollution
- Lithium-Ion Battery Components and Environmental PFAS Release
- North Carolina’s PFAS Contamination Crisis
- Lithium-Ion Batteries and PFAS Pollution
大家都在问的问题：
问题1: PFAS是什么，它对环境和人类健康有什么影响？
PFAS（全氟和多氟烷基物质）是一类广泛使用的化学物质，因其优异的防水和防油特性而被广泛应用于消费品和工业产品中。然而，PFAS的持久性和生态毒性使其成为全球环境污染的主要来源之一。研究表明，PFAS与多种健康问题相关，包括癌症和不孕不育等，因此其对环境和人类健康的影响不容忽视。
问题2: 这项研究是如何揭示锂离子电池生产中的PFAS污染的？
研究团队在多个地区的制造厂附近采集了空气、水、雪、土壤和沉积物样本，发现这些样本中的双全氟烷基磺酰亚胺（bis-FASI）浓度普遍达到十亿分之一的水平。这一发现表明，锂离子电池的生产过程可能是PFAS污染的重要来源，尤其是与已知的PFAS如全氟辛酸（PFOA）和GenX的生态毒性相似。
问题3: 锂离子电池的回收率有多低，这对环境有什么影响？
目前，只有约5%的锂离子电池被回收，预计到2040年将有多达800万吨的锂离子电池废物被处置。这一低回收率导致大量锂离子电池被丢弃，可能会释放PFAS等有害物质进入环境，进一步加剧污染问题。因此，提升锂离子电池的回收率是减少环境影响的重要措施。
问题4: 研究者提出了哪些应对PFAS污染的水处理方法？
研究者提出使用颗粒活性炭和离子交换等水处理方法，这些方法已被用于去除饮用水中的PFAS。这些技术能够有效降低水中bis-FASI的浓度，从而减少PFAS对人类和生态系统的潜在危害。随着EPA新颁布的PFAS最大污染物水平的实施，水务公司需要采取这些措施以确保水质安全。
问题5: 在推动清洁能源基础设施的同时，如何避免PFAS污染？
研究者强调了多学科合作的重要性，呼吁科学家、工程师、社会学家和政策制定者共同努力，开发和推广清洁能源基础设施，同时最小化环境足迹。此外，所有为清洁能源基础设施开发的替代材料都应评估对人类健康和环境的潜在风险，以避免不必要的替代和新的污染问题。
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