珠江广州段水体中全/多氟烷基化合物的空间和季节分布特征

全/多氟烷基化合物(PFASs)普遍存在于各环境介质中,因具有生物累积性、持久性和潜在毒性,已成为全球最受关注的新污染物之一。城市河流污染来源复杂,受周边功能区和季节影响大,PFASs等新污染物的河流污染特征仍需进一步研究。该文选择珠江广州段为研究区域,在2020年7月采集40个水样,探讨水相样品中16种PFASs的空间分布和季节差异特征。珠江广州段水体中PFASs的总浓度为(77.7±38.3) ng/L(17.9~164 ng/L),干流中PFASs的浓度普遍高于支流,且浓度从城市附近的中上游到接近河口的下游大幅降低。雨季水体中PFASs的浓度较旱季显著降低,其组成也有一定变化,全氟辛酸(PFOA)在旱季和雨季中均占比最大,但雨季中全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟己酸(PFHxA)占比增加,PFOA和全氟丁酸(PFBA)占比减少,短链PFASs占比略有上升,70%的采样点短链PFASs在雨季的占比高于旱季。该研究为评估环境水体中PFASs污染提供了基础数据。

全(多)氟烷基化合物生态风险及其管控政策研究

全(多)氟烷基化合物(Per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)作为一类典型的持久性有机污染物,在环境及生物介质中广泛存在,其潜在的毒性严重威胁着生态安全,因而近年来备受关注,已成为需要重点管控的新污染物。为完善中国PFAS管控体系,及时应对PFAS环境危害事件,维护国家的生态安全,以新安全格局保障新发展格局,首先论述了PFASs的种类、化合物特性,结合国内外的研究综述了PFAS在工业区、非工业区和两极地区大气、地表水、自来水、饮用水、场地土和农田土等环境介质中的污染现状以及在人体组织、哺乳动物等生物介质中的存在情况,并利用风险商值法(risk quotients,RQs),依据国内部分地区水环境与土壤环境中PFASs的污染现状对其进行生态风险评估。评估发现部分水域以及氟化工业园区周边环境中PFASs的生态风险较高,这给国家的生态安全带来巨大威胁;其次,综合文献总结了PFASs毒性,它主要体现为神经毒性、免疫毒性、生殖毒性、肝肾毒性、肺毒性和内分泌干扰等,毒性机制包括细胞钙稳态变化、细胞信号通路调节以及PFASs与核受体相互作用等;最后总结了近年来美国、欧盟和日本管控PFASs的政策以及部分政策的实施效果,分析其政策制定与实施的经验,并与中国现有政策进行对比,从科技、经济和政策等三方面分析PFASs管控与治理机制,为今后对关于PFASs等新污染物治理的研究提供了意见与建议。总体上,该文梳理了PFASs的物质特性、相关毒性、生态风险和管控政策,强调了管控PFASs的重要性,为今后对关于PFASs等新污染物治理和管控提供新的思路和理论依据。

基于SMD模型预测全/多氟烷基化合物的正辛醇-水分配系数

全/多氟烷基化合物(PFASs)是备受关注的新污染物.正辛醇-水分配系数(K_(OW))是评价化学品在环境中分配、迁移和归趋的重要参数,但大多数PFASs缺少K_(OW)的实测值.发展可靠的K_(OW)预测方法,对填补PFASs的K_(OW)数据缺失具有重要意义.本研究通过基于溶质电子密度的溶剂化模型(SMD)描述溶剂化效应,以19种PFASs的lgK_(OW)实测值为参照,从哈特里-福克自洽场和密度泛函理论与不同基组的组合中,筛选适于预测PFASs的lgK_(OW)方法.比较lgK_(OW)实测值与不同方法所得预测值之间的相关系数(r)和均方根误差(RMSE),发现当用B3LYP泛函结合6-31+G(d,p)基组优化几何结构,B3LYP泛函结合MIDI!6D基组计算能量时,预测效果最好(r=0.980,P<0.001,RMSE=0.273).发现溶剂形成空穴、溶质-溶剂色散作用和溶剂局部结构变化,为PFASs的K_(OW)值的主要影响因素.本研究为预测PFASs的K_(OW)提供了一种可行的方法.

全氟/多氟烷基化合物的检测技术及相关前处理方法

全氟/多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)具有良好的化学惰性和疏水疏油性,在多个领域应用广泛。这些特性也意味着PFASs在进入环境后难以降解,且部分PFASs具有一定的生物毒性。本文主要综述了PFASs相关样品的前处理方法及检测技术,并对未来的研究方向进行了展望。

筛查全/多氟烷基化合物(PFASs)生物活性的卷积神经网络模型

全/多氟烷基化合物(PFASs)是一类备受关注的化学品,已在多种环境介质中检出。然而,目前PFASs的生物活性数据缺乏,限制了其危害性评价和管理,有必要构建PFASs生物活性的高通量筛查模型。本研究基于卷积神经网络(CNN)算法,采用分子灰度图像作为输入,构建了PFASs的23种活性终点的筛查模型(简称Image-CNN模型)。与使用分子指纹和分子描述符作为输入,采用随机森林和支持向量分类器算法构建的基准测试模型相比,Image-CNN模型预测效果更好,平均的受试者工作特征曲线下面积达0.96。与此前模型相比,模型性能更优。基于分子指纹相似性,表征了模型的应用域。筛查了已知最大的PFASs名录,其中3种PFASs在所有建模的活性终点中都被预测为有活性。

蕨类植物对全氟羧酸烷基化合物的生物富集特性

选择了5种典型蕨类植物开展温室暴露实验,测定了植物对代表性全氟烷基羧酸(PFCA)的生物富集特征:包括PFCA在植物组织中的浓度和质量分布、生物累积系数,并与部分农作物以及湿地植物进行了比较.结果表明:蕨类植物对5种PFCA均有可观的生物富集,地上平均生物积累因子均值(BCF)介于4.6~12.9,地下部分BCF均值介于1.2~6.1.其中刺齿贯众(Cyrtomium caryotideum)对PFCA的富集效果最佳,单株可以富集60μg的ΣPFCA,地上部分生物积累因子(BCF)最高可达25.7(全氟戊酸PFPeA),地下部分生物积累因子(BCF)最高可达12.3(全氟辛酸PFOA).除此之外,刺齿贯众对复杂环境适应性良好、生长速度快、生物量大,是潜在的针对PFAS污染场地植物修复优势物种.除此之外,本文结果显示PFAS被植物富集之后,短链物质(如全氟丁酸PFBA,C3)更容易向上转移累积在植物茎叶中,而长链物质(如PFOA,C7)更易被富集在根部.

餐厨垃圾水热炭对全(多)氟烷基化合物的吸附性能

以高湿餐厨垃圾为对象,通过水热碳化结合高温活化制备水热炭(AC).采用多种表征手段对水热炭的理化性质进行刻画,并对一类全球关注的新污染物——全(多)氟烷基化合物(PFAS)进行吸附实验及动力学分析,以期为“以废治污”提供新思路.结果显示,经过活化处理的水热炭具有较高的比表面积(206.97m2/g)和疏水表面特性,有利于与PFAS的吸附结合.在环境相关浓度下(~40μg/L),PFAS在AC上的吸附分配系数(log Kd)在2.38~6.49L/kg范围内,高于其他生物炭的报道结果,说明AC对目标PFAS具有良好的吸附性能.吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型及Elovich动力学模型,证明PFAS在AC上的吸附从机理上近似单分子层化学吸附过程.此外,对于PFCA和PFSA,log Kd值与全氟烷基链长呈正相关,表明疏水作用在AC与PFAS的吸附过程中发挥重要作用.

室内环境中全(多)氟烷基化合物的分布特征和暴露风险

全(多)氟烷基化合物(PFAS)是一类人工合成、应用广泛、高度氟化的化合物,由于数量众多及其持久性、生物累积性和潜在毒性,其暴露风险受到越来越多关注。人体可能通过食物、饮水、室内空气和灰尘等多种介质暴露于PFAS,当前研究多集中于饮水和食品暴露途径,较少针对室内空气和灰尘的人体暴露进行评估。然而人类通过室内环境介质对PFAS的暴露不可忽视,尤其对婴儿而言。该文综述了室内环境中释放PFAS的各类产品,PFAS在不同介质中的分布特征以及人体暴露于PFAS的途径,重点分析了不同人群的暴露特点和PFAS生物有效性的研究进展,提出了降低室内PFAS浓度的有效措施。发现皮肤接触暴露途径的研究数据较少,室内环境中PFAS从产品到室内的迁移转化机制尚不清楚,此外,目前的研究大多是通过检测膳食、饮水、灰尘、空气等环境介质中的PFAS浓度,然后通过风险评估模型去计算外暴露水平,或者通过尿液、血液、头发等检测PFAS的内暴露水平,外暴露和内暴露研究是相对独立的,二者之间的关联并不明确。众多研究已经表明,很多PFAS类型在各种暴露源中均有高水平检出,仅通过已有的体外暴露风险评估模型对外暴露风险的评估可能高估了暴露量,所以迫切需要更精确的风险暴露评估方式,而现有的生物有效性的建立,确实证明了在某些暴露途径评估上,高估了暴露量,生物有效性可客观评价生物和人体内外暴露之间的质量平衡。未来继续优化PFAS暴露风险评估模型,是评估PFAS对人体的精确暴露风险和优势途径的发展趋势。

土壤中全氟和多氟烷基化合物的污染现状及环境行为

全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)是一类新兴持久性有机污染物.土壤中PFASs可以通过淋溶作用进入地下水影响水质安全,或者通过陆生食物链的传递和生物放大作用危害生态系统和人类健康,有关土壤中PFASs的赋存状况、浓度水平与行为机制的研究已经成为环境化学领域的热点之一.目前土壤中可以准确测定的PFASs在含氟化合物总量中的占比不到1%,含量为ng g水平.我国相关研究主要集中在东部及氟化工厂周边地区,其组分以全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)和全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)等长链PFASs为主.不同类型土壤中PFASs的赋存特征主要受到物质种类与土壤理化性质及周边人类活动的影响.除了含氟化学品生产和使用过程中的直接释放和大气传输以外,PFASs前体物在土壤环境中的转化也是其重要来源.吸附-解吸是PFASs在土壤中的主要归趋方式,化合物碳链长度及官能团种类、土壤理化性质和生物种类等因素都会影响其在土壤中的迁移转化和富集能力.鉴于目前的研究现状,需要进一步优化土壤中PFASs的提取和分析方法,关注新型PFASs在土壤中的变化趋势及行为机制,开展土壤中PFASs的生物可给性和生物可利用性研究,进一步评估PFASs的生态与人体健康风险.

新型全氟及多氟烷基化合物生态毒理研究进展

鉴于传统长链全氟及多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,简称PFASs)具有环境持久性、长距离迁移性、生物蓄积性及多种毒性等环境健康风险,自2000年起,多个国家或地区相继颁布相关法规以限制传统长链PFASs的生产及使用.为满足生产需求,多种新型PFASs应运而生,并开始在多种工业用途中取代传统长链PFASs.该文对目前已有的新型PFASs研究进行综述,介绍了部分新型PFASs替代品的种类及应用,总结了它们的环境分布、人群暴露、生物累积和生物转化、毒性效应,并对已有问题及今后的研究方向进行了讨论和展望,以期为"绿色、低毒、低蓄积性"的新型PFASs替代品的研发提供理论基础和技术支撑.

全氟和多氟烷基化合物的危害及在食品中的污染研究进展

全氟和多氟烷基化合物(Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)作为一类人工合成的化学物质,在食品接触材料中被广泛使用。越来越多的研究表明,食物可以作为PFASs的载体,使PFASs进入人体,在血液和器官中积聚分布,从而导致各类健康问题。本文对PFASs的危害及在食品中的污染研究进行了概述,综述了PFASs在饮用水、乳及乳制品、肉类、蛋类、水产品及果蔬等食品中的污染情况,分析了PFASs通过大气、水源、土壤等进入食物的途径,总结了PFASs对人体的危害:导致心肌发育毒性、使细胞膜病变和改变人体胆固醇水平。在此基础上,提出了减少食品中PFASs的应对措施。减少食品包装中PFASs的过度使用,寻找新的PFASs替代物,减少PFASs经食品摄入,正成为我国食品行业亟待解决的问题。

典型电镀厂土壤中全/多氟烷基化合物的污染特征及风险评估

采用高效液相色谱-串联质谱联用仪(HPLC-MS/MS)测定了典型电镀厂环境土壤中28种全/多氟烷基化合物(PFASs)的含量,并进行了风险评估。结果表明,PFASs在电镀厂内外环境土壤中的含量为48.18~4655.62 ng/g dw,主要污染物为PFOS和6∶2 F-53B,占比80%以上。土壤中PFASs的存在水平随距离的增加而迅速下降,污染扩散范围非常有限。工业污染源周围环境土壤中PFASs的污染高出非工业区的环境土壤1~2个数量级。厂区内外PFOS的污染远超出土壤中的预测无效应浓度,具有一定的生态风险。

人血清中全氟和多氟烷基化合物及典型异构体的暴露特征与健康风险评估

为探究全氟和多氟烷基化合物(PFASs)及典型异构体在人血清中的暴露特征,利用高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)分析检测了60个人类血清样本中包括全氟辛烷羧酸(PFOA)与全氟辛烷磺酸(PFOS)异构体在内的16种PFASs.结果表明,除PFOA的异构体4m-PFOA与5m-PFOA外,所有目标PFASs均被检出.ΣPFASs的血清浓度为2.15~77.22 ng·mL^(-1),n-PFOS是血清中贡献率最高的PFASs,其次为3+5mPFOS、4m-PFOS、n-PFOA及全氟己烷磺酸(PFHxS),PFOS所有的异构体与PFHxS、PFNA之间均存在显著的正相关关系.探究不同性别和年龄段的人类血清的PFASs发现,男性血清中的PFASs浓度显著高于女性,高年龄段人群血清中的PFASs浓度高于低年龄段人群.健康风险表征显示,血清中所有的PFASs单体的风险熵值HQ均小于1,PFASs的总和危险指数HI也小于1,血清中的现有浓度的PFASs对造成人类肝毒性和生殖毒性的风险程度较低,肝毒性与生殖毒性HI的主要贡献者均为n-PFOS,其次为3+5m-PFOS与4m-PFOS.

垃圾填埋与焚烧渗滤液全(多)氟化合物赋存特征

采样分析了来自中国西南地区6个生活垃圾填埋场的渗滤液、3个生活垃圾焚烧厂的渗滤液原液及场内处理出水,发现3种水样中17种全(多)氟化合物(PFAS)浓度分别在1805~43310,7228~16565和55~185ng/L之间;呈现以全氟丁烷羧酸(PFBA)和全氟丁烷磺酸(PFBS)等短链、偶数链PFAS为主的污染特征.对比位于相近地理区域的焚烧厂和填埋场渗滤液,发现两者PFAS组成类似,而前者PFAS浓度与运行时间为2a的填埋场渗滤液相似,高于运行时间较长(15a)的填埋场渗滤液.研究结果将为我国西南地区垃圾渗滤液PFAS赋存现状提供基础信息,并为预防和控制PFAS产品生产和使用带来的环境污染提供重要数据支持.

近海环境中多氟/全氟烷基化合物赋存研究与展望

多氟/全氟烷基化合物(per-/polyfluoroalkyl substances,PFASs)是一类典型新污染物,在海洋环境中广泛存在,其持久性、长距离迁移性和生物毒性等特性引起了环境管理者的高度关注,对其环境赋存与环境行为的研究是当前环境科学领域热点之一。本文基于文献报道数据对比分析了我国和日本、韩国、欧美等近海海水、沉积物和生物体中PFASs的浓度、组成特征,在国际和国内视野下分析了海洋环境中PFASs的空间分布与组成特征变化概况,探讨了近海PFASs的主要来源,并对近海环境中PFASs有关研究方向进行了展望。数据表明,我国渤海和黄海海水中PFASs浓度与日本和韩国近海相当,东海和南海浓度与欧美近海接近,并显著低于日本和韩国。欧美近海沉积物中PFASs含量与我国渤海相当,高于黄、东、南海。在组成特征上,我国和日本、韩国近海海水中全氟辛酸占比较高,欧美近海海水中则以全氟辛基磺酸为主;我国和日本、韩国近海沉积物中以全氟辛酸为主,欧美以全氟辛基磺酸和短链PFASs为主;我国海洋生物体中以全氟辛酸和全氟辛基磺酸为主,而欧美近海海洋生物体中则以全氟辛基磺酸和其他长链组分为主。

全氟和多氟烷基化合物微生物降解与转化研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)因其持久性、长距离迁移性、生物积累性和生物毒性而受到广泛关注.目前世界上对环境中PFASs的监测和管控主要针对全氟烷基酸(PFAAs).而大部分多氟烷基化合物在环境中能够被微生物降解为PFAAs,也被称为前体物.因此,探究前体物在环境中的微生物转化行为有助于综合评价PFASs的环境风险,以及制定相关的管控和修复措施.虽然PFAAs一直被认为是环境中的“永久化合物”,但近年来,PFAAs的厌氧微生物还原脱氟作为一项极具潜力且充满挑战的修复技术,成为研究的一个前沿热点.系统总结了前体物(氟调化合物和全氟辛烷磺胺衍生物)、PFAAs和新型PFASs在微生物作用下的降解规律和转化路径,并讨论了PFASs微生物降解的影响因素,最后提出未来的研究方向.

PFASs在地下水中的界面吸附行为研究进展

全氟及多氟烷基化合物(PFASs)是全球关注的一类新污染物,理解PFASs在环境中的迁移、分配、转化过程是预测其环境归趋和风险的重要任务.近年来,越来越多的研究开始关注地下水中PFASs的运移和分配行为.本文系统总结了新近的研究成果和文献,重点总结、归纳了PFASs在地下水中的界面吸附行为,包括固-水界面、空气-水界面和非水相液体(non-aqueous phase liquid,NAPL)-水界面.针对PFASs在3种界面吸附过程以及主控要素进行了详细论述,并得出了相关结论.虽然固-水界面吸附最为重要,但其他两个界面过程也不容忽视.对于不同种类PFASs及不同碳链长度的同类PFASs在界面分配行为各异,直接影响其在地下水中的迁移和分布.影响PFASs多界面过程的要素主要包括吸附介质的性质、PFASs自身的物理化学性质及水化学要素等.最后,立足现有研究成果和盲点,对未来相关研究进行了展望.

黄河中游(渭南—郑州段)全/多氟烷基化合物的分布及通量

本研究收集黄河中游(渭南—郑州段)表层水样品,利用高效液相色谱质谱串联的方法分析了水相和颗粒相中的28种全氟和多氟烷基化合物(PFASs).结果表明,水相和颗粒相中Σ28PFASs的含量分别为18.4~56.9 ng·L^(-1)和26.8~164ng·g^(-1)(以干重计).水相和颗粒相中以全氟己酸(PFHx A)为主要污染物,分别占总含量的27%和16%,且3H-全氟-3-(3-甲氧基丙氧基)丙酸(ADONA)、氯代多氟醚基磺酸(6∶2和8∶2 Cl-PFESA)在颗粒相均有检出,表明PFASs替代品的生产和使用逐渐增多.PFASs在水相-颗粒相中的lg Kd变化范围为2.95±0.553(PFPe A)~3.85±0.237(8∶2 FTUCA),颗粒物吸附氟调聚羧酸(FTCAs)和不饱和氟调聚羧酸(FTUCAs)的能力随碳链长度的增长而增加,全氟烷基磺酸(PFSAs)较全氟烷基羧酸(PFCAs)更容易被颗粒物吸附.黄河郑州—渭南段PFASs的通量呈现先降低后增加的趋势,表明该河段接纳了来自上游及支流的污染输入.此外,结果表明水相中的PFASs通量大于颗粒相.

全氟和多氟烷基化合物的环境风险评估研究现状、不确定性与趋势分析

本研究系统梳理了国际学术界关于全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)的术语、范畴和应用物质的界定与变迁,以PFASs的环境危害性评估和暴露评估为重心,综述评析当前关于PFASs环境风险评估研究现状、不确定性和发展趋势.总体上,PFASs风险评估正面临着物质谱系复杂、种类众多、衍生关系复杂、商业秘密及风险不确定的复杂局面.尽管长链PFASs的环境风险已获广泛认可,但以其替代品形式大量涌现的短链PFASs及各类短链氟调聚物的环境危害性、环境行为和暴露风险则尚存很多的不确定性与研究空白,国际社会对于PFASs的风险控制范畴值得商榷.PFASs替代物质的结构和风险信息因商业秘密及市场竞争因素而缺乏公开性和透明度,多数含氟和非氟替代品的环境风险尚有待识别.总之,国际上对PFASs风险评估研究呈现出由以全氟辛烷磺酸类化合物(perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)和全氟辛酸类化合物(perfluorooctanoic acid,PFOA)等为代表的长链全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)逐步扩展到短链PFAAs,再扩展到其他非PFAAs的PFASs物种的发展趋势.当前亟待解决及未来将持续研究关注的主要问题:关于短链PFASs的生物累积性和环境迁移性等关键环境危害性的评估指标和方法的优化,以及其环境释放和多介质环境归趋;中性PFASs的环境归趋及其作为短链PFAAs潜在前体物质的转化与贡献;未来PFASs含氟或非氟替代品的风险识别和评估.

分子动力学模拟揭示PFAS诱导PPARα激活的分子机制

全/多氟烷基化合物(PFAS)可通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)诱导肝毒性,然而PFAS与PPARα相互作用的分子机制尚不清晰。本研究基于高斯加速分子动力学(GaMD)和分子力学-广义波恩表面积法(MM-GBSA),计算了7种传统和新型PFAS与PPARα的结合自由能(ΔG_(bind)),结果发现ΔG_(bind)与PFAS激活PPARα的半数效应浓度的对数值(logEC_(50))之间存在显著的相关性(r=0.82,P<0.05)。此外,氟化碳原子的数量与ΔG_(bind)正相关,且含羧基的PFAS的ΔG_(bind)通常比含磺酸基的PFAS更低。通过分析结构稳定性、氢键分布和配体-残基接触,揭示了PFAS的激活活性与其在PPARα口袋内的结合模式直接相关。活性较强的PFAS,优先结合到由螺旋(H)H3,H7,H11和H12组成的口袋中,与ILE354,HIS440和CYS276等关键残基形成相互作用。结果有助于筛选具有PPARα激活效应的PFAS,支持PFAS类化学品的毒性效应评估。