PFAS

パーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物（PFAS、[ 1 ] PFASs、[ 2 ]とも呼ばれ、非公式には「永遠の化学物質」[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]とも呼ばれる）は、アルキル鎖に複数のフッ素​​原子が結合した合成有機フッ素化合物のグループです。PubChemには700万種類の化学物質が掲載されています。[ 6 ]

PFASの広範な使用は、1938年にテフロンが発明されたことに始まります。テフロンとは、熱、油、汚れ、グリース、水に耐性のあるフッ素ポリマーコーティングです。防水生地、ヨガパンツ、カーペット、シャンプー、携帯電話の画面、壁用塗料、家具、接着剤、食品包装、泡消火剤、電気絶縁材、化粧品など、幅広い製品に使用されています。

PFOSやPFOAなどの多くのPFASは、残留性有機汚染物質であるため、健康と環境への懸念を引き起こしています。 2018年のワシントン・ポスト紙の記事では、「永遠の化学物質」と評されました。 [ 5 ] PFASは土壌を介して移動し、魚類や野生動物に蓄積し、それを人間が摂取します。残留物は現在、雨水、飲料水、廃水に広く見られます。PFASは数が多いため、人体や環境への潜在的なリスクを評価することは困難です。

PFAS への曝露は、一部が発がん性物質または内分泌かく乱物質であり、がん、潰瘍性大腸炎、甲状腺疾患、抗体反応の低下または免疫力の低下、生殖能力の低下、妊娠中の高血圧症、胎児および小児の発育障害、肥満、高コレステロールなどの疾患や健康状態に関係していると言われています。

PFASの使用は、2009年以降、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約によって国際的に規制されており、中国や欧州連合など一部の国では、さらなる削減や段階的な廃止が計画されています。しかし、米国、イスラエル、マレーシアなどの主要な生産国と使用国は同条約を批准しておらず、化学業界は規制緩和を求めて各国政府にロビー活動を行っています。

健康への懸念から、いくつかの企業がPFASまたはそれを含む製品の販売を中止したか、中止を計画しています。PFAS製造業者は訴訟の和解金として数十億ドルを支払っており、最大のものは3M社が2023年に水質汚染に関して支払った103億ドルの和解金です。[ 7 ]研究によると、企業は1970年代から健康への危険性を認識していました。デュポン社と3M社は、PFASが「吸入すると非常に有毒で、摂取すると中程度の毒性がある」ことを認識していました。土壌汚染や水質汚染の修復、関連疾患の治療、汚染の監視などを含む外部コストは、 ChemSecによると年間17.5兆米ドルに上る可能性があります。北欧理事会は、欧州経済地域における医療費を少なくとも520億～840億ユーロと推定しています。[ 8 ]米国では、PFASに起因する疾病コストは60億～620億米ドルと推定されています。[ 9 ] [ 10 ] 2025年1月、英国とヨーロッパにおける有毒なPFAS汚染の浄化費用は、今後20年間で1.6兆ポンドを超え、年間平均840億ポンドになると発表されました。[ 11 ]

PFAS市場は2023年には280億米ドルに達すると推定されており、その大部分は少数の多国籍企業によって生産されています。1キログラムあたり約20米ドルのPFAS販売は、2023年には16%の利益率で年間40億米ドルの業界総利益を生み出しました。

意味

PFOAのサンプル。ここでは白い固体として示されています。PFOAは、PFASに関連する多くの健康影響の原因となっています。

パーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物は、アルキル鎖に複数のフッ素​​原子が結合した合成有機フッ素化合物群です。PFASの定義は組織によって異なり、このグループには8,000種類から700万種類の化学物質が含まれると推定されています。EPAの毒性データベースであるDSSToxには、14,735種類のPFAS化合物が掲載されています。[ 12 ] [ 13 ] PubChemには700万種類が掲載されています。[ 6 ]

初期の定義では、PFASは少なくとも1つのパーフルオロアルキル部分、−C n F 2 n +1を含むことが求められていました。[ 14 ] 2021年から、OECDは用語を拡張し、「PFASは、少なくとも1つの完全にフッ素化されたメチルまたはメチレン炭素原子（H / Cl / Br / I原子が結合していない）を含むフッ素化物質として定義されます。つまり、いくつかの例外を除き、少なくともパーフルオロメチル基（−CF 3）またはパーフルオロメチレン基（−CF 2 −）を持つ化学物質はすべてPFASです。」と述べています。[ 2 ] [ 15 ]

米国環境保護庁（EPA）は、飲料水汚染物質候補リスト5において、PFASを「以下の3つの構造のうち少なくとも1つを含む物質」と定義している。R −CF 2 −CF(R')R （−CF 2 −と−CF−部分は両方とも飽和炭素であり、R基のいずれも水素ではない）、R−CF 2 −O−CF 2 −(R')（− CF 2 −部分は両方とも飽和炭素であり、R基のいずれも水素ではない）、またはCF 3 −C−(CF 3 )RR'（すべての炭素が飽和であり、R基のいずれも水素ではない）。[ 16 ] PFASの定義のまとめ表は、Hammel et al (2022)で提供されている。[ 17 ]

フッ素界面活性剤

青い布の上の光沢のある球状の水滴
フッ素系耐久撥水剤配合で生地を防水加工します。

フッ素系界面活性剤（フルオロサーファクタント）は、PFASの一種で、疎水性フッ素化「尾部」と親水性「頭部」を持ち、界面活性剤として作用する特徴を持つ。これらは、同等の炭化水素系界面活性剤よりも水の表面張力を低下させる効果が高い。[ 18 ]

フッ素系界面活性剤は相界面に濃縮される傾向がある。[ 19 ]フルオロカーボンは疎油性と疎水性の両方の性質を持ち、油と水の両方をはじく。その疎油性は、フッ素の大きな電気陰性度と短い結合長に起因する炭化水素に比べてロンドン分散力が相対的に小さいことに起因し、界面活性剤のフッ素化分子表面の分極率を低下させる。フッ素系界面活性剤は、炭素-フッ素結合の安定性により、炭化水素系界面活性剤よりも安定である。過フッ素化界面活性剤も同じ理由で環境中に残留する。[ 20 ]

PFOS、PFOA、パーフルオロノナン酸（PFNA）などのフッ素界面活性剤は、その残留性、毒性、そして一般人の血液中に広く存在することから、規制当局の注目を集めています。[ 21 ] [ 22 ]

サンプル化学物質

有効で持続性があり生体蓄積性のあるフッ素系界面活性剤であるパー​​フルオロオクタンスルホン酸（PFOS）の骨格構造

一般的なPFASには以下のものがある：[ 23 ] [ 24 ]

用途

製品

PFASは乳化重合によってフッ素ポリマーを製造するために使用される。熱、油、汚れ、グリース、水に耐性があるため、防汚剤、磨き剤、塗料、コーティング剤の成分である。[ 25 ] PFASは1938年のテフロンの発明とともに使用されるようになった。ナイロンなどの防水布、ヨガパンツ、カーペット、シャンプー、女性用衛生用品、携帯電話の画面、壁用塗料、家具、接着剤、食品包装、泡消火剤、電線の絶縁体などの製品に使用されている。[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] PFASは化粧品業界で、口紅、アイライナー、マスカラ、ファンデーション、コンシーラー、リップクリーム、チーク、マニキュアなど、ほとんどの化粧品やパーソナルケア製品に使用されている。[ 29 ] [ 30 ]フルアジナムやフルフェナセットなどの農薬は分解されてトリフルオロ酢酸を生成します。[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]

市場

PFASの市場規模は2023年には280億米ドルに達すると推定されている。その大部分は、3M、AGC Inc.、Archroma、Arkema、BASF、Bayer、Chemours、Daikin、Honeywell、Merck Group、Shandong Dongyue Chemical、Solvayの12社によって生産されている。[ 34 ] PFASの販売は1キログラムあたり約20米ドルで、 2023年には16%の利益率で年間40億米ドルの業界総利益を生み出した。[ 35 ]

環境への影響

雨、土壌、水域、空気中の蔓延

2022年、世界中の雨水中の少なくとも4種類のパーフルオロアルキル酸（PFAA）の濃度が、EPAの生涯飲料水健康勧告、および同等のデンマーク、オランダ、欧州連合の安全基準を大幅に上回り、「これら4種類のPFAAが大気中に世界的に拡散したことにより、化学汚染の地球限界を超えた」という結論に至りました。[ 36 ]環境中で最も一般的に見られるPFASはトリフルオロ酢酸（TFA）です。[ 37 ]その存在は環境中に遍在しており、特に水生生態系では世界的に濃度が増加し続けています。[ 38 ]

PFAAsは最終的に海に流れ込み、数十年かけて希釈されると考えられてきたが、2021年にストックホルム大学の研究者らが発表した現地調査によると、PFAAsは波が陸地に到達すると水から空気中へ移行し、大気汚染の大きな原因となり、最終的に雨に混入することが多いことがわかった。研究者らは、汚染が広範囲に影響を及ぼす可能性があると結論付けた。[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]土壌も汚染されており、南極などの遠隔地でも化学物質が見つかっている。[ 42 ]土壌汚染によって、白米やコーヒーなどの食品や、汚染された土地で飼育された動物に含まれるPFASのレベルが高くなる可能性がある。[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] 2024年には、世界規模で45,000の地下水サンプルを調査これらのサンプルは、明らかな汚染源の近くではない地域から採取されたものである。[ 46 ]

生体蓄積と生体濃縮

食物網の海洋生物種

生物蓄積は、PFASを含む汚染物質の個々の生物における内部濃度を制御します。食物網全体の視点で生物蓄積を見ると、それは生物濃縮と呼ばれ、海水や堆積物などの環境マトリックス中の低濃度の汚染物質が、ヒトを含む高栄養段階の生物では非常に急速に有害な濃度にまで増加する可能性があるため、追跡することが重要です。特に、PFOSおよびC 10 –C 14 PFCAの場合、生物相中の濃度は水中の濃度の5000倍を超えることもあります。[ 47 ] PFASは、堆積物の摂取、水、または食物を介して直接生物に侵入する可能性があります。PFASは、特にタンパク質含有量の高い領域、血液、肝臓に蓄積しますが、組織にも少量で存在します。[ 48 ]

PFASの生体内蓄積：堆積物や水に含まれるPFASは海洋生物に蓄積する可能性があります。食物連鎖の上位に位置する動物は、捕食する獲物からPFASを吸収するため、より多くのPFASを蓄積します。

フランス南西部ジロンド県のマクロ潮汐河口で行われた研究では、PFOAとPFNAは生体蓄積性が高いことがわかった。[ 20 ]長鎖スルホン酸であるPFOSは、バレンツ海やカナダ北極圏などの北の海の魚や鳥で測定された他のPFASと比較して最も高い濃度を示した。[ 49 ]世界的なメタ分析では、PFASの濃度は平均して各栄養段階で2倍に増加し、化合物間で大きなばらつきがあることが判明した。[ 50 ] 特に、工業用代替化合物F-53Bは最も高い栄養段階の拡大を示し、置き換えを意図していたいくつかの従来のPFASの拡大を上回った。[ 50 ]

2023年に発表された研究では、EPAの監視プログラムに基づき、2013年から2015年にかけて米国全土で収集された魚の切り身の複合サンプル500個を分析し、淡水魚には広く高濃度の有害なPFASが含まれており、通常、1回の摂取で血中PFOS濃度が大幅に上昇することが示されました。[ 51 ] [ 52 ]

魚介類などの海洋生物におけるPFASの生体蓄積と生体濃縮は、人類に重大な影響を及ぼす可能性がある。[ 53 ] PFASは、人間が一般的に消費する魚介類の両方で頻繁に報告されており、[ 54 ]これは人間の健康リスクをもたらし、特定の種における生体蓄積に関する研究は、人間の消費における1日の許容限度を決定するために重要であり、その限度を超えると潜在的な健康リスクが発生する可能性がある。[ 55 ]これは、野生の魚介類を大量に消費する集団にとって特に重要な意味を持つ。[ 54 ] PFAS汚染はまた、漁業の閉鎖や制限など、食糧供給の混乱をもたらしている。[ 56 ]

PFASは、南方の汚染された海域から渡り鳥によって北極に運ばれます。[ 57 ]風や海からの持ち込みに比べるとはるかに少ないとはいえ、渡り鳥は媒介動物となり、有毒化学物質を媒介します。ロードアイランド大学の海洋学者ライナー・ローマン氏は、この影響は北極圏の捕食者にとって壊滅的な局所的影響を及ぼすと指摘しています。鳥は多くの種の捕食者であり、鳥からの汚染物質が食物連鎖に直接入り込むことで体内に毒素が蓄積されるためです。[ 58 ]

炭素鎖の短いフッ素界面活性剤は哺乳類に蓄積されにくい可能性があるが[ 25 ] 、ヒト[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]と環境[ 62 ]の両方に有害である可能性があるという懸念が依然としてある。 [ 63 ]

健康への影響

PFASはもともと化学的に不活性であると考えられていました。[ 64 ] [ 65 ]初期の職業研究では、曝露された産業労働者の血液中に、パーフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）やパーフルオロオクタン酸（PFOA）などのフッ素化学物質の濃度が上昇していることが明らかになりましたが、健康への悪影響は報告されていません。 [ 66 ] [ 67 ]これらの結果は、 3M工場労働者のPFOSとPFOAの血清濃度の測定値がそれぞれ0.04～10.06 ppmと0.01～12.70 ppmの範囲であったことと一致しており、動物実験で引用された毒性および発がん性レベルをはるかに下回っています。[ 67 ]

一部のPFASは体内での半減期が8年以上で、体内で分解されずに尿中に排出されます。[ 68 ]この長い滞留時間と広範囲にわたる環境汚染は、PFAS分子が人体に蓄積し、健康に悪影響を及ぼすことを意味します。[ 64 ]

PFASへの曝露による人体健康への影響[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]

2005年から2013年にかけて、C8科学委員会として知られる3人の疫学者が、オハイオ川流域のコミュニティがデュポン社に対して起こした集団訴訟の付随措置として、オハイオ中部流域で健康調査を実施した。[ 72 ]委員会はデュポン社のワシントン工場周辺の69,000人のPFOA血清濃度を測定し、平均濃度は83 ng/mLで、標準的なアメリカ人集団の4 ng/mLと比較して低いことを発見した。[ 73 ]この委員会は、PFOA血中濃度の上昇と、高コレステロール、潰瘍性大腸炎、甲状腺疾患、精巣がん、腎臓がん、妊娠高血圧症候群、子癇前症との間に関連性がある可能性が高いと報告した。[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] PFASに関連する健康影響の重篤度は、曝露期間、曝露レベル、健康状態によって異なります。[ 79 ]

妊娠と授乳の問題

PFASへの曝露は、妊娠高血圧症候群（妊娠中毒症や高血圧を含む）の危険因子である。PFAS曝露が妊娠中のより広範な心血管疾患と関連しているかどうかは明らかではない。[ 80 ]母乳にはPFASが含まれている可能性があり、授乳を通じて母親から乳児に移行する可能性がある。[ 81 ] [ 44 ]

妊婦や授乳中の母親によるネイルケア製品、香水、化粧品、ヘアカラー、ヘアスプレーなどのパーソナルケア製品の使用は、血液および母乳中のPFAS濃度の上昇と関連しています。例えば、妊娠中に少なくとも2回ヘアカラーをした女性のPFOS濃度は、そうでない女性よりも3分の1以上高くなっていました。PFOSは、PFAS化合物の中で最も一般的かつ最も危険な化合物の一つです。[ 82 ]

不妊の問題

PFASを含む内分泌かく乱物質は、男性不妊の危機と関連付けられています。[ 83 ]マウントサイナイのアイカーン医科大学による2023年の報告書では、PFASへの高曝露が、女性の妊娠成功率の40％低下、ホルモンの乱れ、思春期開始の遅延と関連付けられています。[ 84 ] [ 85 ]

人間の発達問題

胎児や子供はPFAS化学物質の害に対して特に脆弱です。なぜなら、PFASは新生児の異常に小さい出生体重症候群、早産、授乳期間の短縮、母乳の栄養成分の低下、1つ以上の神経発達障害、小児用ワクチンに対する反応の低下など、重大な健康被害に関連していることが示されているからです。[ 82 ]

肝臓の問題

PFASとヒトの肝障害臨床バイオマーカーとの関連性に関するメタアナリシスでは、PFASの肝バイオマーカーへの影響とげっ歯類実験研究からの組織学的データを分析した結果、PFOA、パーフルオロヘキサンスルホン酸（PFHxS）、およびパーフルオロノナン酸（PFNA）がヒトに肝毒性を引き起こしたという証拠があると結論付けられました。[ 86 ]

がん

PFOAは、動物における発がん性の「十分な」証拠と、曝露を受けたヒトにおける「強力な」メカニズムの証拠に基づき、国際がん研究機関（IARC）によってヒトに対して発がん性がある（グループ1）と分類されています。また、IARCはPFOSを「強力な」メカニズムの証拠に基づき、ヒトに対して発がん性の可能性がある（グループ2b）と分類しています。 [ 87 ]多くの特定のPFAS化学物質と特定のがん種との関連性に関する質の高い疫学データは不足しており、研究が進行中です。[ 88 ]

高コレステロール

ヒトにおいては、PFOS濃度の上昇が総コレステロールおよびLDLコレステロールの上昇と有意に関連していることが観察されており、PPAR発現の有意な減少が強調され、げっ歯類と比較してヒトでは脂質代謝にPPAR非依存性経路が優勢であることを示唆している。[ 89 ]

潰瘍性大腸炎

PFOAとPFOSは、ヒトおよび動物種の免疫反応と炎症反応を著しく変化させることが示されています。特に、PFOA血清濃度が上昇すると、 IgA、IgE（女性のみ）、C反応性タンパク質が減少するのに対し、抗核抗体は増加することが示されています。 [ 90 ]これらのサイトカインの変化は、自己免疫につながる免疫反応の異常を示唆しています。提案されているメカニズムの1つは、腸管上皮組織における抗炎症性M2マクロファージおよび/またはTヘルパー（TH2）反応への移行であり、これにより硫酸還元細菌が繁殖します。その結果、硫化水素レベルが上昇し、ベータ酸化と栄養素産生が減少し、結腸上皮バリアの破壊につながります。[ 91 ]

甲状腺疾患

甲状腺機能低下症は、PFAS曝露に関連する最も一般的な甲状腺異常です。[ 92 ] PFASは甲状腺ペルオキシダーゼを減少させ、その結果、生体内で甲状腺ホルモンの産生と活性化を減少させることが示されています。 [ 93 ]その他のメカニズムとしては、甲状腺ホルモンのシグナル伝達、代謝、排泄の変化、核ホルモン受容体の機能の変化などが提唱されています。[ 92 ]さらに、ステップアップ脱ヨウ素酵素（SPINA-GD）の活性との複雑な非線形関連性が報告されています。 [ 94 ]これは、中枢性ではなく末梢性の甲状腺ホルモン感受性に強い影響を与えることを示唆しています。

有害な影響に関する知識に対する反応

製造終了

健康への懸念を理由に、いくつかの製造企業はPFASまたはそれを含む製品の販売を中止、あるいは中止予定を表明している。これらの企業には、 WL Gore & Associates （ゴアテックスの製造元）、[ 95 ]パタゴニア、[ 96 ] REI、[ 97 ] H&M、[ 98 ] 3Mなどが含まれる。[ 99 ] [ 100 ]一部の企業にとっての代替案は、規制が緩いタイやインドなどの国に生産拠点を移転することだったかもしれない。[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]

健康への影響に関する情報の抑制

1970年代から、デュポン社と3M社はPFASが「吸入すると非常に有毒で、摂取すると中程度の毒性がある」ことを認識していました。[ 104 ]生産者は科学と規制に影響を与えるためにいくつかの戦略を用いましたが、最も顕著なのは、不利な研究を抑制し、世論を歪曲することです。[ 104 ] 2018年、ドナルド・トランプ政権下で、ホワイトハウスのスタッフとEPAは、米国有害物質疾病登録局に対し、 PFASがこれまで考えられていたよりも危険であることを示す研究を抑制するよう圧力をかけました。[ 105 ] [ 106 ]

訴訟と規制

ChemSecによると、土壌や水質汚染の修復、関連疾患の治療、汚染の監視に関連するものを含む外部コストは、年間17.5兆米ドルに上る可能性がある。[ 35 ] PFASは世界中で複数の訴訟の対象となっている。[ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]米国では、PFAS汚染の訴訟による和解金は2024年までに180億ドルに達すると予想されている。[ 110 ] 2023年、スウェーデンの最高裁判所は、PFASに汚染された飲料水を供給された国民に損害賠償を命じる法的先例を樹立した。[ 111 ]

カナダなどの国では、PFOSとPFOAに関する飲料水ガイドラインを発表している[ 112 ]。欧州連合は、PFASの必須でな​​い使用を排除するための行動計画を策定している。[ 113 ]。国連は、 2009年から2025年の間に、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約に基づき、PFOS、PFOA、PFHxS、長鎖PFCAおよび関連化学物質を残留性有機汚染物質としてリストアップしている。 [ 114 ] [ 115 ]

米国環境保護庁は、 PFOAとPFOSについて、強制力のない飲料水の健康に関する勧告を発表している。 [ 116 ] [ 117 ] 2021年、メイン州は2030年までにすべての製品でこれらの化合物を禁止する米国初の州となった。[ 118 ] 2020年10月現在、カリフォルニア州、コネチカット州、マサチューセッツ州、ミシガン州、ミネソタ州、ニューハンプシャー州、ニュージャージー州、ニューヨーク州、バーモント州、ウィスコンシン州では、2～6種類のPFASについて強制力のある飲料水基準が定められている。[ 119 ]

しかし、米国、イスラエル、マレーシアなどの主要な生産国と使用国は、PFASの使用削減に関する協定を批准しておらず、化学業界は規制緩和を求めて政府にロビー活動を行っている。例えば米国では、化粧品、食品包装、繊維に関するPFAS規制法案が2022年に議会を通過できなかった。[ 120 ]

職業暴露

PFAS への職業的暴露は、製品や工業プロセスの流れの要素として化学物質が広く使用されているため、多くの業界で発生しています。[ 79 ] PFAS は、電子機器および機器製造、プラスチックおよびゴム製造、食品および繊維製造、建築および建設など、多様な業界で 200 種類以上の用途に使用されています。[ 121 ] PFAS への職業的暴露は、それらを製造しているフッ素化学工場や、クロムメッキ業界のように工業処理にそれらを使用しているその他の製造施設で発生する可能性があります。[ 79 ] PFAS を含む製品を扱う労働者も、仕事中に暴露される可能性があります。たとえば、PFAS コーティングを施した PFAS 含有カーペットや革製家具を設置する人、PFAS ベースのワックスを使用するプロのスキーワックス業者、PFAS 含有フォームを使用し、PFAS で作られた耐火保護具を着用している消防士などです。[ 79 ] [ 122 ] [ 123 ]

曝露経路

仕事を通じてPFASに曝露されている人は、通常、一般の人々よりも血中PFAS濃度が高い。[ 79 ] [ 124 ] [ 125 ]一般の人々は摂取した食物や水を通じてPFASに曝露されているが、職業上の曝露には、PFASが揮発する環境での偶発的な摂取、吸入曝露、皮膚接触が含まれる。[ 126 ] [ 14 ] [ 127 ]

プロのスキーワックス技術者

汚染された飲料水にさらされる一般の人々と比較して、プロのスキーワックス技術者は、スキーと雪の間の摩擦を減らすためにスキーの底をコーティングするために使用されるグライドワックスからのPFAS（PFOA、PFNA、PFDA、PFHpA、PFDoDA）に強くさらされています。 [ 128 ]コーティングプロセス中にワックスが加熱され、煙と空気中の粒子が放出されます。[ 128 ]他の報告された職業上および住宅での曝露と比較して、スキーワックスがけはPFASの総空気濃度が最も高かったです。[ 129 ]

製造業労働者

フッ素化合物製造工場や、工業プロセスでPFASを使用する製造業で働く人々は、職場でPFASに曝露する可能性があります。PFASへの曝露と健康影響に関する私たちの知識の多くは、フッ素化合物製造施設でPFASに曝露した労働者を対象とした医療監視研究から始まりました。これらの研究は1940年代に始まり、主に米国とヨーロッパの製造現場で実施されました。1940年代から2000年代にかけて、PFASに曝露した数千人の労働者が研究に参加し、曝露経路、毒物動態特性、および曝露に関連する健康への悪影響に関する科学的理解が深まりました。[ 66 ] [ 130 ] [ 131 ]

フッ素化学製品製造工場の労働者の血中有機フッ素濃度の上昇を報告した最初の調査研究は 1980 年に発表されました。[ 66 ]この調査では、工場の空気サンプルで測定可能なレベルの有機フッ素が報告されており、職業上の PFAS 曝露の潜在的な経路として吸入が確立されています。[ 66 ]フッ素化学製品製造工場の労働者は、一般の人々よりも血中 PFOA および PFOS のレベルが高いです。フッ素化学製品製造工場の労働者の血清 PFOA レベルは通常 20,000 ng/mL 未満ですが、100,000 ng/mL という高い値も報告されています。一方、同じ期間の非職業的曝露コホートの平均 PFOA 濃度は 4.9 ng/mL でした。[ 132 ] [ 67 ]フッ素化学製品製造工場の労働者のうち、PFAS に直接接触する労働者は、断続的な接触や直接 PFAS に接触しない労働者よりも血中 PFAS 濃度が高くなります。[ 130 ] [ 132 ]直接接触がなくなると血中PFAS濃度が低下することが示されています。[ 132 ] [ 133 ]施設の改善、個人用保護具の使用の増加、およびこれらの化学物質の生産中止により、米国および欧州のフッ素化学労働者のPFOAおよびPFOS濃度は低下しました。 [ 130 ] [ 134 ]製造業におけるPFASへの職業的曝露は中国で活発に研究されている分野であり、労働者のさまざまなPFASへの曝露を関連付ける多数の調査が行われています。[ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]

消防士

水性フィルム形成泡（AFFF）を使用する消防士

PFASは疎水性と疎油性を持ち、高熱にさらされても化学物質として安定しているため、クラスBの消火泡剤として使用されています。 [ 138 ]

消防士の職業性曝露に関する研究は始まったばかりですが、研究デザインが検出力不足であることが多いため限界があります。2011年に実施されたC8健康調査の横断的解析では、消防士は地域のサンプルグループと比較してPFHxSのレベルが高く、その他のPFASのレベルも高かったものの、統計的有意性には達しませんでした。[ 139 ] 2014年にフィンランドで行われた、8人の消防士を対象にした3回の訓練セッションを対象とした研究では、訓練のたびに血液サンプル中の特定のPFAS（PFHxSとPFNA）の増加が観察されました。[ 138 ]このサンプルサイズが小さいため、有意差検定は実施されませんでした。2015年にオーストラリアで実施された横断的研究では、PFOSとPFHxSの蓄積が、消防活動による長年の職業性AFFF曝露と正の相関関係にあることがわかりました。[ 124 ]

訓練や試験での使用により、軍人や消防士の職業上のリスクが研究で示唆されており、一般人口と比較して軍人や消防士のPFAS曝露レベルが高いことが示されています。[ 140 ] PFAS曝露は、緊急時の使用だけでなく、個人用保護具にも使用されているため、消防士の間で広く見られます。これらの調査結果を裏付けるように、ワシントン州やコロラド州などの州では、消防士の訓練や試験におけるクラスB消火泡の使用を制限し、罰則を科す動きが出ています。[ 141 ] [ 142 ]

9月11日の攻撃後の露出

9月11日の攻撃とそれに伴う火災により、防汚コーティングなどの材料に使用されていた有毒化学物質が放出されました。[ 143 ]この事件に最初に対応した人々は、世界貿易センターの崩壊時および崩壊後に放出された粉塵と煙を吸入することで、PFOA、PFNA、PFHxSにさらされました。[ 143 ]

グラウンドゼロ付近で作業していた消防隊員は、ワールドトレードセンターからの排出物への曝露による呼吸器系およびその他の健康影響について評価を受けました。初期の臨床検査では、呼吸器系の健康影響の有病率が高いことが示されました。曝露の初期症状は、持続的な咳や喘鳴であることが多く見られました。PFOAとPFHxSは煙と粉塵の両方に曝露されていましたが、煙に曝露された救急隊員は粉塵に曝露された救急隊員よりもPFOAとPFHxSの濃度が高かったことが分かりました。[ 143 ]

緩和策

PFASへの職業的暴露のリスクが最も高い人々を保護する方法として、暴露モニタリング、定期的な血液検査、フッ素を含まない消火泡や植物由来のスキーワックスなどのPFASを含まない代替品の使用など、いくつかの戦略が提案されている。[ 144 ]

修復

水処理

飲料水供給、地下水、産業廃水、地表水、埋立地浸出水などのその他の用途には、 次のようないくつかの技術を適用できます。

上記の方法論の1つ以上を民間および公共部門で応用し、米国およびその他の国際的な場所の修復現場に適用しています。[ 154 ]

米国に拠点を置く州際技術規制協議会（ITRC）は、PFASに汚染された液体マトリックスの原位置外および原位置処理技術について広範な評価を実施しました。これらの技術は、現場で実施されている技術、限定的に適用されている技術、開発中の技術に分類され、典型的には分離、濃縮、破壊という3つの技術タイプのいずれかに分類されます。[ 152 ]

剥離と濃縮

泡沫分離法は、上昇する気泡の空気/水界面を利用してPFAS分子を収集・回収する。多くの長鎖PFAS化合物の疎水性末端はこの界面に付着し、気泡とともに水面に上昇し、そこで泡状となって回収・濃縮される。泡沫分離法は、両親媒性汚染物質の抽出に長年産業界で使用されてきた従来の吸収気泡分離法を発展させたものである。固体の吸収面がないため、消耗品や廃棄副産物が削減され、様々なPFAS破壊技術に投入可能な液体超濃縮液が得られる。様々な実規模試験や現場での応用において、この技術は複雑なPFAS汚染水に対するシンプルで運用コストの低い代替手段となっている。[ 155 ]

破壊

下水汚泥を高温で焼却すると、フッ素化合物のレベルが大幅に低下します。[ 156 ]

超臨界水酸化と呼ばれる熱と圧力を用いた技術は、水サンプル中に存在するPFASの99%を破壊します。このプロセスでは、PFASに汚染された水に酸化物質を添加し、220バールを超える圧力下で臨界温度である374℃以上に加熱します。水は超臨界状態となり、この状態ではPFASははるかに容易に溶解します。[ 153 ]

理論的および初期段階の方法

ミシガン州立大学とフラウンホーファー研究チームは、PFAS汚染廃水の処理方法として有望な方法を開発しました。ホウ素ドープダイヤモンド電極を電気化学的酸化システムに用いることで、PFASの分子結合を切断し、汚染物質を実質的に除去して淡水を得ることができます。[ 157 ]

アシディマイクロビウム属（ Acidimicrobium sp.）A6株は、PFASおよびPFOSの浄化剤として作用することが示されている。 [ 158 ]不飽和結合を持つPFASは分解しやすい。市販の脱塩素化培養菌KB1（デハロコッコイデス属を含む）は、このような物質を分解できるが、飽和PFASは分解できない。より分解しやすい代替基質が存在する場合、微生物はPFASよりもそれらを好む可能性がある。 [ 159 ]

ミズーリ大学の研究者らは、小規模ではあるが、容易に入手可能な活性炭を使用することで、従来必要とされた700℃ではなく300℃という大幅に低い温度でPFAS化学物質を分解できることを実証した。[ 160 ]

化学処理

パーフルオロアルキルカルボン酸（PFCA）は、ジメチルスルホキシドなどの極性非プロトン性溶媒中で加熱することで無機化できます。水酸化ナトリウム存在下、ジメチルスルホキシドと水の8:1混合液中でPFCAを80～120℃（176～248℉）で加熱すると、炭素鎖末端のカルボン酸基が除去され、フッ化ナトリウムやトリフルオロ酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、シュウ酸ナト​​リウム、グリコール酸ナトリウムなどの塩に無機化するパーフルオロアニオンが生成されます。このプロセスはPFOSなどのパーフルオロスルホン酸には作用しません。 [ 161 ] 2022年の研究では、CF結合が分解され、YF 3またはYF 6クラスターとして無機化されることが示されています。[ 162 ]別の研究では、金属有機構造体（MOF）を用いたPFASの分解について説明されています。[ 163 ]

人工湿地

人工湿地は、植物が植えられ、水が満たされたエリアで、人間の利益となる自然のプロセス、最も一般的なのは廃棄物や雨水の管理を模倣するように設計されています。[ 164 ] [ 165 ]汚染物質の除去は、植物による吸収、基質への付着、微生物による分解、紫外線への曝露によって起こります。 PFAS 化学物質に対する最近の社会の懸念から、廃水、雨水、埋立地浸出水の処理方法として CW に関する研究努力が促進されました。粒状活性炭は基質として最も高い平均除去率を示し、バイオチャール（木炭）は低コストで環境に優しい代替品です。[ 166 ]磁鉄鉱と石英砂の混合物は、特定の用途で好ましいことが示されている。[ 167 ]湿地の全体的なパフォーマンスは、その水力負荷速度と滞留時間のバランスです。 PFAS 吸収に有益な植物種は、根の表面積が大きく、タンパク質含有量が高く、収穫しやすく、自然界でゆっくりと分解されるという特徴があります。対象となる種としては、Eichhornia (Pontederia) crassipes、Cyperus alternifolius、Ceratophyllum demersumなどがある。除去は通常、成熟した植物を収穫することによって行われる。[ 165 ] [ 166 ]

生分解は、PFAS分子を特徴付ける強いCF結合に限定されます。実験では、Acidimicroium Bacterium -A6が水を解毒する能力を示しました。Rhizobacter Burkolderia、Nirosomans Nitrospia、およびOpititutusは、鉄鉱物ベースの湿地において中心炭素鎖からフッ素原子を剥離することができます。1:2の砂利と磁鉄鉱の混合物を導入することで、CWのPFAS分解能力を高めることができます。[ 167 ]いくつかの菌類は、単独の実験でPFASを効果的に分解しました。CWによるPFASの管理における主な懸念事項は、動物への曝露経路の濃度が高いことです。[ 164 ]機械学習ベースのニューラルネットワークは、化学物質の特定の特性に関する知識が限られている場合、新興汚染物質の除去モデル化において優れた効率性を示しています。[ 164 ]

分析方法

PFAS分析のための分析法は、標的分析と非標的分析の2つの一般的なカテゴリーに分類されます。標的分析では通常、液体クロマトグラフィー質量分析（LC-MS）機器が使用されます。現在、EPAメソッド537.1は飲料水での使用が承認されており、18種類のPFASが含まれています。[ 168 ] EPAメソッド1633は、40種類のPFASを対象に、廃水、表層水、地下水、土壌、バイオソリッド、堆積物、埋立地浸出水、魚組織での使用について審査中ですが、現在、米国の多くの研究所で使用されています。[ 169 ]米国EPAが定めたPFOAとPFOSの規制値（4ppt）は、低濃度を検出する方法の能力によって制限されています。[ 170 ]

非標的分析法には、総有機フッ素（TOF、そのバリエーションとして吸着性有機フッ素（AOF）、抽出性有機フッ素（EOF）などを含む）、総酸化可能前駆物質分析法、その他開発中の方法がある。[ 171 ] [ 172 ]

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参照

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