本文最初发表于 Undark。
Riverside水站坐落在距缅因州中部肯纳贝克河仅几百英尺的一个前沙石场，每天抽取五十万加仑的地下淡水。该井站处理由Greater Augusta Utility District（GAUD）运营的河两岸五个水井中的两个，GAUD为近6000个当地家庭提供饮用水。其中大部分居民居住在缅因州首府奥古斯塔，距离南部仅几英里。通常情况下，GAUD以其供水的质量而自豪。“你可以直接从地下饮用，完全安全，”GAUD总经理Brian Tarbuck说道。
然而，在2021年3月，对Riverside井水进行的环保采样显示，存在痕量的全氟和多氟烷基物质（PFAS），或更广为人知的“永久化学品”。Tarbuck表示，Riverside的水准并未超出缅因州每万亿份（ppt）20的饮用水标准，这让他松了一口气。尽管如此，他和水务公司的同事们仍然保持警惕。PFAS与多种健康问题有关，而当时的缅因州立法者正在辩论更严格的化学品限制。Tarbuck知道，较低的标准迟早会到来。唯一的问题只是时间。
果不其然，今年年初预计将出台更严格的标准。届时，美国环保局（EPA）将最终确定一项针对饮用水中PFAS的具有强制执行力上限，这将要求GAUD和全国数千家水务公司更新其处理方法。该标准在监管术语中被称为最高污染物水平（MCL），将两种研究最多、最普遍的PFAS化合物——PFOA和PFOS——在饮用水中的允许含量限制在每种仅4 ppt。根据EPA的说法，这大约相当于五个奥林匹克标准游泳池中一滴水的量，是当前分析仪器在“常规实验室操作条件下，在特定的精度和准确性限制内”能够可靠检测到的最低浓度。另外四种PFAS——PFHxS、PFNA、PFBS和HFPO-DA（也称为GenX化学品）——将通过将其可接受水平合并为单一数值来监管。水务公司将有三到五年时间使其系统符合规定。
据估计，该法规将影响3400至6300个供水系统，这是EPA有史以来首个PFAS标准，也是该机构25年来首次为饮用水中的任何化学物质设定MCL。PFOA和PFOS占预期超标的大部分。
根据Tarbuck的说法，GAUD目前正准备花费300万至500万美元用于PFAS去除技术，其中大部分将以更高的水费形式转嫁给客户。根据代表水务公司的非营利游说组织美国水协（AWWA）的数据，全国范围内达到该标准的前期成本可能高达370亿美元，此外每年还有6.5亿美元的运营费用。这远高于EPA估计的7.77亿至12亿美元的成本。弗吉尼亚理工大学土木与环境工程教授Marc Edwards表示，这对一个已经在应对其他高成本优先事项的行业来说是一个沉重的负担，例如提高网络安全和“更换所有那些陈旧、漏水的输送水从处理厂到连接到家庭的服务管线的大水管”。AWWA的监管技术经理Chris Moody表示，大部分资金将在未来几年内支出，因为水务公司争相安装PFAS去除系统和其他必要的其他基础设施，以满足合规期限。
在提出限值时，EPA官员表示，他们已利用最新科学知识保护公众免受PFAS污染。环保组织欢迎此举，认为这迟来已久。然而，该标准也引来了水务行业和一些科学家广泛批评，他们认为在许多地方，PFAS水平的小幅下降对暴露或健康影响不大。“存在其他方法，可以达到更安全、保护公众健康的PFAS处理方法，而不必采用EPA提出的如此严格的标准，”科罗拉多公共卫生学院公共卫生实践副院长、2022年国家科学院PFAS暴露、检测和临床随访报告主席Ned Calonge说道。
EPA官员估计，该法规将影响3400至6300个供水系统，这是该机构有史以来首个PFAS标准。
批评人士称，一个关键问题是，该标准将太多PFAS超标程度很小的水务公司牵涉其中。根据AWWA的数据，全国约98%的饮用水务公司（包括GAUD）的PFOA和PFOS最高水平低于10 ppt。当水平已经如此之低时，进一步降低几万亿分之一的量“不会对总暴露量产生太大影响，”斯德哥尔摩大学环境化学家、全球领先的PFAS暴露研究者之一Ian Cousins在发给Undark的电子邮件中写道。
饮用水只是人们接触PFAS的众多不同途径之一。这些化学物质也存在于农产品、鱼类、肉类、户外土壤、室内灰尘、不粘锅、化妆品、快餐包装、防污和防水面料等产品中。这些来源各自对PFAS暴露的贡献程度仍在研究中。但EPA估计，美国人80%的PFAS摄入量来自饮用水以外的来源，而Cousins认为，饮食贡献可能占人类暴露的大部分。美国食品药品监督管理局已要求逐步淘汰某些食品包装中的PFAS。但Cousins说：“食物通过农业和海洋食物链中的生物富集而受到污染。我们无法像对饮用水添加处理工艺那样来净化我们的食物。”
另一个争议点在于EPA制定新限值的方法。科学家们对PFAS如何影响人类健康存在广泛分歧。俄勒冈州立大学环境与分子毒理学教授Jamie DeWitt，曾担任EPA的PFAS审查小组成员，并在PFAS案件中担任过专家证人，她强调，不同研究的证据将这些化学物质与癌症、胆固醇升高、与肝损伤相关的酶升高以及出生体重减轻联系起来。这些证据大部分来自对职业暴露较高的人群或居住在化学品被常规排放到环境中的地点附近人群的研究。
然而，伦敦帝国理工学院毒理学名誉教授Alan Boobis表示，将这些影响与痕量PFAS水平联系起来的证据“不太令人信服”。与此同时，EPA采取了极其谨慎的态度，而世界其他地方的卫生机构在制定自己的PFAS法规时则采用不那么保守的假设。例如，世界卫生组织（WHO）引用其所谓的“显著的不确定性和缺乏共识”来解释关键的PFAS健康终点，最近设定了一个临时指南，将饮用水中的PFOA和PFOS限制在100 ppt，其他所有可检测PFAS限制在500 ppt。在澳大利亚，饮用水PFOA指南为560 ppt。
Moody表示，无论是赠款计划还是针对PFAS制造商的诉讼和解，都无法完全弥补符合EPA新标准的预期成本。通过最近提出的与3M和其他PFAS制造商达成的近115亿美元的和解协议，可能会获得一些资金。但支付给任何一个供水系统的金额都有限，而且选择退出和解协议的水务公司可能会等待多年才能解决自己的案件。
Moody所在的协会表示，建设和运营PFAS处理系统的成本将主要由消费者承担。AWWA估计的费率上涨幅度为每户305美元至3570美元，甚至可能更高。据Moody称，最小的社区将承担最高的费用，因为分摊总成本的家庭数量较少。
Cousins认为，鉴于“遵守这些指导方针需要巨额资金”，公众可能更能从一项优先处理PFAS污染热点的政策中受益。他在一封电子邮件中说：“从我的角度来看，这是有道理的。监管过程中需要务实，以便有限的资金能够首先用于最严重的污染案例。”
PFAS最早于20世纪30年代问世，后来于20世纪40年代由包括明尼苏达矿业和制造公司（后更名为3M）在内的公司开发用于商业用途。这些化学物质由碳链与氟原子结合而成，能抵抗水、油脂和热，并已工业化生产了几十年。PFOA和PFOS是数千种不同PFAS中首批上市的产品。它们曾用于生产特氟龙（Teflon）、戈尔特斯（Gore-Tex）、苏格兰威士忌（Scotchgard）织物保护剂、消防泡沫和微芯片等产品，由于它们的碳链含有八个碳原子，因此被称为长链PFAS。
不幸的是，PFAS的商业用途特性也使其具有顽固的持久性。碳-氟键是有机化学中最强的键之一。PFAS抵抗环境降解和几乎所有生物的新陈代谢。污染最严重的地点通常位于制造厂附近或曾经大量使用PFAS但后来被淘汰的地点。例如，在密歇根州罗克福德一家由Wolverine World Wide公司经营的工业鞣革厂附近的井水中，检测到的PFOA和PFOS总含量超过75,000 ppt。但PFAS在全球大气中循环，这些化学物质甚至被发现在南极和青藏高原等遥远地区，通过雨雪沉降。
Tarbuck表示，他不确定缅因州Riverside水站的水井为何会受到污染。“因为这些数字如此之小，很难确定，”他说。“这真让人费解。”该地点远离任何工业来源，但采样显示肯纳贝克河中的PFAS略有升高，可能源自上游农场用作肥料的受污染污泥。“我们认为PFAS来自河流，”Tarbuck说。
2023年，美国疾病控制与预防中心（CDC）公布的采样结果显示，几乎所有美国人的血液中都含有可测量的PFAS。当时已发表的研究已将PFOA和PFOS与实验动物的肝脏疾病、生殖问题和癌症联系起来，一项研究表明PFOS与人类膀胱癌之间存在关联，但仅限于职业暴露于高剂量至少五年以上的工人。最近的证据将PFOA和PFOS与睾丸癌和肾癌联系起来，基于这些结果，EPA现在将这两种化合物归类为可能的人类致癌物。
内部行业文件显示，3M、杜邦和其他制造商几十年前就秘密知道PFAS有毒。但直到21世纪初，这些公司才自愿开始撤出PFOA、PFOS和其他长链化合物。根据CDC最近的数据，到2018年，美国人口中的PFOA和PFOS血液水平分别下降了70%和85%。
但这并不意味着PFAS的生产就停止了。公司只是用不同的分子进行了替代，例如PFBS和GenX，这些被称为短链PFAS，部分原因是它们每个只含有不超过六个碳原子。这种想法是，短链PFAS——仍然广泛用于食品包装、地板蜡、油漆、涂料和其他许多产品中——更安全，因为它们能更快地从体内排出。然而，越来越多的证据表明，它们同样具有环境持久性和毒性。短链PFAS已在动物研究中引起甲状腺和肝脏问题，最近的证据表明它们与实验室培养的人体细胞中的代谢变化有关。Cousins说，人类接触的很大一部分来自短链PFAS对家中空气和灰尘的污染。研究表明，这些化学物质在室内环境中普遍存在，人体血液中的水平随着接触室内灰尘和饮用水的增加而上升。
PFAS毒性证据促使人们努力减少在水和其他来源中的接触。但监管格局演变得毫无一致性，所以现在美国及其他地区的饮用水标准差异很大，这取决于“不同机构的解读以及他们如何看待相同的数据，以及他们认为什么样的浓度是适当的保护，”国际律师事务所Bryan Cave Leighton Paisner, LLP的PFAS团队负责人、合伙人Tom Lee说道。例如，在美国，MCLs的范围从密歇根州PFNA的最低6 ppt到密歇根州一种名为PFHxA的化合物的最高400,000 ppt。
EPA即将出台的标准可能会使水中的PFAS暴露水平更加统一。但该机构制定监管阈值的路径已被证明存在分歧。2016年，EPA发布了一项PFOA和PFOS总计70 ppt的健康咨询，EPA科学家表示，该水平终生暴露是安全的。据该机构称，该水平是根据“最好的同行评审研究”制定的，并将帮助卫生官员解决当地供水系统中的PFAS问题。但像这样的健康咨询是不可强制执行的，水务公司实际上并不受其约束。
然后，在2022年，EPA转向了另一个低得多的不可强制执行的目标。这一次，该机构呼吁将PFOS限制在0.02 ppt，PFOA限制在0.004 ppt饮用水——这些水平甚至低于世界各地不同地点雨水中检测到的水平。从这些EPA称之为临时更新的健康咨询水平（也称为最高污染物水平目标或MCLG）转向目前提议的标准，可能会引起消费者的担忧，他们可能会觉得“无论我水里有什么，它仍然是危险的，”总部位于新泽西州韦斯特菲尔德的水文地质学家、专门研究PFAS并为杜邦公司提供咨询的Andrew Cohen说道。
内部行业文件显示，3M、杜邦和其他制造商几十年前就秘密知道PFAS有毒。但直到21世纪初，这些公司才自愿开始将长链PFAS从市场上撤出。
EPA在2022年设定的数值是基于PFOS和PFOA阻碍白喉和破伤风疫苗在儿童体内产生足够免疫反应的证据。在该机构看来，这种免疫系统毒性是所谓的关键效应——在最低测试剂量下可观察到的第一个不良效应——由PFOA和PFOS暴露引起，前EPA官员、风险评估卓越中心（Toxicology Excellence for Risk Assessment）总裁兼科学总监Michael Dourson解释道，该中心代表工业和政府客户评估化学品危害。
然而，万亿分之一水平的痕量PFAS对人体免疫系统的损害程度受到了激烈争论，EPA以外的一些人“一直很不愿意使用这些数据，”伦敦帝国理工学院名誉教授Boobis说道。事实上，不同国家甚至美国国内的卫生机构，都根据动物研究中在较高PFAS剂量下看到的**不同关键效应**制定饮用水法规。澳大利亚的PFOA指南为560 ppt，是2023年一份关于国际安全剂量的论文中引用的最不严格的数值，并且基于在暴露小鼠中观察到的发育和生殖问题。
现在EPA正朝着一个不同的方向发展。该机构没有将强制执行限值基于免疫效应，而是主要着眼于保护人们免受癌症的侵害来制定即将出台的MCL。但该机构采取了一种高度预防性的立场——这在这种情况下相当于一种谨慎的政策选择，“而不是科学现状，”毒理学家、辛辛那提大学医学院专门从事癌症风险评估的教员Lynne Haber在发给Undark的电子邮件中写道。
EPA在设定癌症保护暴露水平时的默认立场是，在没有相反证据的情况下，致癌物的**一个分子**就可能导致细胞发生癌变。这种有争议的——有些人认为过时的——观点基于毒理学家所知的“线性无阈值剂量-反应模型”。该模型可追溯到20世纪20年代末，它假设**任何**接触电离辐射或化学致癌物，无论剂量多小，都可能引发细胞癌变。由于没有安全的暴露量，EPA认为致癌物的MCLG应该设定为零。
然而，根据北卡罗来纳州立大学土木、结构和环境工程教授Detlef Knappe的说法，零的标准是无法测量的，因此也是无法执行的。因此，EPA转而将MCL与分析仪器能够可靠检测到的给定致癌物的最低浓度挂钩。对于PFOA和PFOS来说，这个浓度恰好是4 ppt。
Dourson表示，线性模型只有在单个分子进入细胞核并改变DNA的假设情境下才可能成立。在这种情况下，一个基因损伤的细胞理论上可以增殖成肿瘤。作用于DNA的致癌物被称为致突变物，因为它们的作用是导致癌症的基因突变。但Haber说，越来越多的研究表明，致癌物也可以通过除与DNA相互作用以外的方式起作用。例如，一种化学物质可能只有在剂量超过导致器官损伤的阈值后才会引起癌症。氯仿就是这种情况。它是饮用水中的一种常见污染物，在小鼠中引起肝脏和肾脏癌症，但仅在足够高的水平下，能够首先损伤这些器官的细胞。肿瘤在细胞开始在愈合过程中再生后发生。
EPA在设定癌症保护暴露水平时的默认立场是，在没有相反证据的情况下，致癌物的**一个分子**就可能导致细胞发生癌变。
德克萨斯农工大学定量风险科学家Weihsueh Chiu曾担任EPA PFAS审查小组主席。他说，该机构将放弃化学物质遵循线性模型的假设，但前提是证据显示关键的生物事件（如细胞毒性和再生增殖，如氯仿的情况）是癌变的原因。Chiu在一封电子邮件中解释说，科学家们面临着证明这种非线性的负担，而在缺乏这种证据的情况下，“假定剂量与肿瘤发生概率之间存在线性关系。” Chiu补充说，对于PFOA和PFOS，EPA未能建立或识别支持非线性反应的关键事件。
然而，关于基本数据已经爆发了争论，支持线性或非线性方法的证据都受到质疑。Dourson（其与行业的联系有时会引起审查）坚持认为，PFAS不会引起基因突变，并声称“没有人真的认为任何化学物质的一个分子会引起癌症”。“那么，你如何从中得到一个线性剂量反应曲线呢？”他问道。“嗯，你得不到。”
Boobis也表示同意，并说大多数美国以外的卫生当局都会认为PFAS存在剂量阈值，癌症只有在高于单个分子暴露水平时才可能出现。Boobis说，线性低剂量外推是“美国独有的问题”，并补充说，“例如，欧洲没有人使用癌症终点来驱动PFAS的风险评估。”
在一篇最近发表的评论文章中，埃默里大学罗林斯公共卫生学院流行病学家Kyle Steenland写道，人类睾丸癌和肾脏癌与PFAS暴露的关联最强，“尽管这方面的文献仍然相当稀疏。”Steenland指出，关于这两种癌症的大部分人类证据来自高暴露人群，并举了西弗吉尼亚州华盛顿工厂附近社区的例子，该工厂在半个世纪里将PFOA污染的废水排入俄亥俄河。Steenland在一封电子邮件中表示，鉴于他正在准备即将举行的世界卫生组织会议，届时与会者将对PFOA和PFAS的致癌性进行评级，因此他无法公开评论癌症证据。
为了更清楚地了解PFAS对健康的影响，2022年的国家科学院报告按血液水平细分了风险。报告得出结论，PFAS血液水平低于2000 ppt的人可能面临的化学品风险为零。建议血液水平在2000 ppt至20,000 ppt之间的人群——特别是敏感人群——应接受胆固醇升高和乳腺癌筛查。孕妇也被建议检查高血压。高于此水平的PFAS血液水平还与潜在的甲状腺问题、溃疡性结肠炎以及肾脏和睾丸癌的迹象有关。2018年，CDC发布的数据显示，在化学品被淘汰后，美国普通人群的PFOA和PFOS血液水平急剧下降。2018年平均PFOA水平为1400 ppt，比1999年至2000年的平均测量值低70%。同样，在此期间PFOS水平下降了85%，至4300 ppt。虽然没有更近的数据，但Calonge在一封发给Undark的电子邮件中写道，“我预计不会达到稳态，而且水平将继续下降。”
Calonge，也就是撰写该报告的国家科学院小组主席，补充说，小组成员试图区分证据充分的健康影响与证据有限的健康影响。然而，评估潜在风险的一个关键限制——这也加剧了Calonge对新MCL的怀疑——是科学家们仍未解决血液和饮用水中的PFAS水平之间的关系。
Calonge（同时也是科罗拉多州公共卫生与环境部首席医疗官）问道，这些化学物质在尿液和月经期间缓慢排出体外，所以“你必须喝多少才能达到血清中令人担忧的水平？”没有人知道，而“这就是EPA标准的症结所在。”Calonge说，EPA应该将其MCL基于导致有害血清水平的浓度，而不是仅仅基于分析检测限。
GAUD的Riverside井在2022年11月检测到的最高PFAS浓度是PFOA，为7.3 ppt。为达到低于4 ppt的标准，GAUD计划安装一个耗资数百万美元的系统，该系统通过在活性炭颗粒中吸附PFAS分子来工作。Tarbuck表示，该系统将安装在一个配有供暖、通风和空调的设施中，并将需要许可和额外的劳动力来维持运行。废弃的碳过滤器的处置也是一个问题，因为它们被PFAS污染，而“没人愿意碰那些材料，”Tarbuck说。
如何处理PFAS和其他在活性炭颗粒中积累的污染物是目前研究的一个领域。一种选择是焚烧材料，从而使其再生以重复使用。但Knappe说，这应该以确保PFAS被完全销毁的方式进行。美国水务公司协会（National Association of Water Companies）发言人Jennifer Kocher表示，EPA尚未制定处理废料的计划。“水务和污水处理公司在其工艺中根本不生产或使用任何这些PFAS、PFOA——任何这些化学品——但现在，我们却被要求进行清理，”她说。她还说，PFAS废料处理可能对我们的供水系统构成“巨大的后勤障碍”。该协会目前正试图争取联邦危险废物法的豁免，她说，这可能会将潜在的清理成本转嫁给PFAS制造商。
以几万亿分之一的微小剂量降低大多数地点的PFAS浓度，这是否代表了水安全方面资金的最佳用途？俄勒冈州立大学的DeWitt坚称答案是肯定的，考虑到“这些化合物并非真正设计用来进入人体”，完全无风险的水平是零。
Boobis提出了一个反驳意见，他认为水中PFAS的微小减少“除非你做些别的事情，否则不会对总暴露量产生巨大影响。”在此背景下，一些州正在制定法律，禁止销售和分销含PFAS的产品。缅因州是第一个采取这一行动的州，它设定了2030年禁令的最后期限，并呼吁公司从2025年1月1日起报告其产品中PFAS的存在。
尽管如此，仍有数千家公司请求并获得了通知要求延期。其中一些公司坚持认为这些化学品是不可替代的，尤其是在微芯片制造和电池生产领域。而在国家层面，在日常用品中监管PFAS的立法提案已在国会一再失败。
穆迪表示，还有另一种选择：将 MCL 从 4 ppt 提高到 10 ppt。美国水务协会（AWWA）声称，这样做将允许将有限的资源集中用于 PFAS 污染最严重的地区。穆迪说，美国许多供水系统的 PFAS 水平高达“数百甚至数千 ppt”。他表示，优先投资于这些社区“更有意义”，特别是考虑到“降低个位数 ppt 的饮用水暴露是否会影响血液水平”尚不清楚。
Dourson 表示，最终确定法规的步骤“相当复杂”。美国环保局首先必须将该标准的预期健康效益与其估计成本进行比较，并评估饮用水中 PFAS 的暴露是否足以证明进行全国性法规制定的合理性。Dourson 表示，美国环保局已将该法规提交白宫行政管理和预算局审批，可能在 2023 年底。
Tarbuck 表示，GAUD 的超标情况令人难以接受。该公用事业公司最近从缅因州卫生与公众服务部获得了一笔 20 万美元的拨款，用于试点测试一些 PFAS 去除技术。这笔资金会有帮助，但不足以避免将 300 万至 500 万美元的大部分成本转嫁给 GAUD 服务区内的家庭。Tarbuck 说：“直觉是，我们的用户支付费用来解决这个问题将是昂贵的。”
Tarbuck 担心，更高的水费可能会给经济困难的人们带来尤其沉重的负担，并表示即将到来的合规成本将进一步加重更换老旧基础设施的财务负担。“我们可以去除它，我们会去除它，”他说。Tarbuck 补充说，如果 PFAS 的风险如他们所说的那样高，那么花这笔钱是合适的。但 Tarbuck 说，目前的水平并不高到引起重大的公共健康担忧，而“我们很难向用户解释这一点”。
