4种短链全氟化合物替代物在城市污水处理厂的污染特征研究

全氟辛烷羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctyl sulfonate,PFOS)等长链全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)具有持久性、生物累积性和毒性,近年来发现一些短链PFCs具有相对较短的半衰期,可以成为PFOA和PFOS的替代品,这些物质包括C4和C6结构的PFCs,如全氟丁烷羧酸(perfluorobutanoic acid,PFBA)、全氟己烷羧酸(perfluorohexanoic acid,PFHx A)、全氟丁烷磺酸(perfluorobutyl sulfonate,PFBS)和全氟己烷磺酸(perfluorohexyl sulfonate,PFHx S)。为解析我国城市污水厂短链PFCs污染水平和地域分布特征,本研究调查了我国不同地区17座城市污水处理厂的进水、二沉出水和污泥中4种短链PFCs的分布和浓度水平。结果表明4种短链PFCs、PFOA和PFOS在17座污水厂进水中检出率均为100%(6种目标物单体浓度范围:0.19~274.72 ng·L-1);污泥中PFOS和PFOA检出率为100%(PFOS:2.08~72.31 ng·g-1,PFOA:1.03~24.81 ng·g-1),PFBA、PFHx A检出率为100%(0.60~3.33 ng·g-1),PFBS和PFHx S的检出率分别为42.11%和63.16%。在污水厂进水中,将PFOA和PFOS与其同类的短链PFCs浓度进行比较,发现短链PFCs分别相对于PFOA和PFOS的比例最高可达93.47%和94.57%。4种短链PFCs、PFOA和PFOS的地域分布差异明显,总浓度呈现出华东、华南地区高于西北、东北、华北地区的趋势,其中华东地区调查的污水处理厂浓度最高。污水厂4种短链替代物主要通过污水排放,不同污水厂的日排放总量(污泥和出水)为0.25~273.07 g·d-1,万吨水排放量范围为0.04~1.37 g。研究将为我国全氟化合物替代物污染和控制提供数据基础和科学依据。

短链全氟化合物污染现状研究

近年来,短链全氟化合物(PFASs)作为长链PFASs替代品,被广泛应用于工业生产和商业产品中。短链PFASs具有持久性、高迁移性和潜在毒性等特性,导致其在各类自然水体、大气和土壤中均被检出。详细阐述了短链PFASs在各类环境介质中的污染现状及其对人体、动植物和土壤微生物产生的不良影响,并分析了短链PFASs污染的主要来源,发现污水处理厂及垃圾填埋场是重要来源,急需结合实际情况优化污水处理和垃圾处理工艺,为今后短链PFASs污染情况研究及有效检测、治理提供科学依据。

短链全氟烷酸替代物在城市污水深度处理工艺中的分布和排放

随着全氟辛烷羧酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)等长链全氟烷酸(PFAAs)逐渐被禁用,全氟丁烷羧酸(PFBA)、全氟己烷羧酸(PFHxA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)和全氟己烷磺酸(PFHxS)等短链PFAAs已作为PFOA和PFOS的替代物被生产和使用。城市污水处理厂是PFAAs等微量有害污染物的源和汇,前期研究发现短链PFAAs在城市污水进水和二级生物处理系统出水中广泛存在,目前,污水厂开始普遍采用三级深度处理工艺,然而深度处理工艺中PFAAs的污染特征还不清楚。调查了中国7个城市11座城市污水处理厂深度处理工艺短链PFAAs替代物的分布及排放量。研究发现,在深度处理进、出水中PFOA、PFOS及短链的PFBA和PFHxA检出率均为100%;进水和出水中4种短链PFAAs的总浓度分别为3.53~155.97 ng·L-1和4.44~192.48 ng·L-1;PFBA、PFHxS和PFBS是进水中浓度最高的短链PFAAs,出水中主要为PFBA和PFHxS。转盘过滤、基于紫外、基于氯和臭氧的深度处理技术均无法有效去除短链替代物,甚至臭氧等还存在负去除现象,表明可能存在前体物的转化。调查的污水厂中4种短链PFAAs日排放总量范围为0.27~39.31 g·d-1,万吨水排放总量范围为40~800 mg。本研究将为城市污水深度处理技术综合评估和水环境微量有害污染物的管理提供科学基础。

全氟短碳链拒水拒油剂的合成及其应用

以自制的新型含氟单体N-丙基全氟己基磺酰胺基乙基丙烯酸酯为原料,与丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-羟乙酯进行乳液聚合,制备了全氟短碳链拒水拒油整理剂。研究整理剂中含氟丙烯酸酯单体含量、整理剂浓度、焙烘温度和焙烘时间对棉织物拒水拒油效果的影响。优化的整理工艺为:整理剂中含氟丙烯酸酯单体摩尔分数60%,整理剂质量分数6%,焙烘温度160℃,焙烘时间120 s。经该工艺整理后的织物具有良好的拒水拒油效果,对水的接触角可达138.5°,对液体石蜡的接触角达到126.8°,对正十四烷的接触角也能达到105.8°,且耐洗性优良。

某化工园区周边土壤中传统和新兴全氟化合物的赋存特征及潜在来源

在某化工园区周边采集了15个土壤样品,分析了12种全氟化合物(PFASs)的赋存水平和空间分布,再用主成分分析法和相关性分析法计算PFASs之间的相互关系,探寻具有相似来源的PFASs,最后用荷兰CSOIL模型评估了土壤PFASs的健康风险。结果表明,短链C4~C7全氟烷基羧酸(PFCAs)是本研究区土壤中主要的PFASs,特别是全氟丁酸和全氟戊酸,含量处于数十到数百ng/g水平。部分土壤点位中PFASs含量较高,可能与其离化工园区较近以及处于园区下风向有关。根据来源分析结果,工业活动可能是短链PFCAs(C4~C7)的主要来源,园区周边农业和生活源对土壤PFASs的贡献不显著。通过食入和吸入土壤颗粒及皮肤接触土壤产生的PFASs每日预计摄入量远低于国际管理机构发布的健康建议值,表明当地土壤中PFASs的人体健康风险相对较低。

全氟物之死

应用了半个多世纪的全氟化合物,由于可能损害人体健康,即将要被终结。2009年5月9日,联合国环境规划署重新审订《持久性有机污染物名录》,全氟辛烷酸及其盐类(PFOS)和胺类(PFOA)化合物被列入黑名单,成为继滴滴涕之后的又一位上榜者。

新型全氟和多氟烷基化合物的分析、行为与效应研究进展

全氟化合物的污染已成为全球性的环境问题.随着全氟辛基磺酸的限制使用,全氟和多氟烷基化合物替代物的种类和数量不断增加.在大量生产和使用过程中,这些氟化物不可避免地通过直接的使用和排放或间接的转化过程进入到环境和生物体中,因而新型全氟和多氟烷基化合物的环境发现、赋存与迁移行为及潜在的生物学效应研究已成为全氟污染物研究的热点.本文对目前从环境介质中发现的新型全氟和多氟烷基化合物的种类、行为及未知全氟和多氟烷基化合物组分的鉴别方法进行了总结,并对可能的分析技术方法进行了展望.

PFOS相关法规及其替代品研究进展

作为持久性有机污染物(POPs)的一种,PFOS在《斯德哥尔摩公约》缔约方大会第四次会议通过的《〈斯德哥尔摩公约〉新增列九种持久性有机污染物修正案》中被列入附件B(限制类),各个国家也对PFOS及其盐类出台了相应的法规。本文就PFOS的相关法规进行介绍,并对其替代品的研究进展进行讨论。

斯德哥尔摩公约新增持久性有机污染物的一些研究进展

2009年5月瑞士日内瓦举行的斯德哥尔摩公约缔约方大会第四届会议(COP-4)决定将全氟辛基磺酸及其盐类、全氟辛基磺酰氟、商用五溴联苯醚、商用八溴联苯醚、开蓬、林丹,五氯苯,α-六六六、β-六六六、六溴联苯等九种化学物质新增列入公约附件A、B或C的受控范围.目前,相关领域专家正在进行包括短链氯化石蜡(short chain chlorinated paraffins,SCCPs)、硫丹(Endosulfans)及六溴环十二烷(Hexabromocyclododecanes,HBCDs)等化学品的评估以决定是否在下次会上讨论并最终进入受控名单.斯德哥尔摩公约新增持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)是目前国际环境科学研究的热点领域,同时其所引起的环境污染问题也是影响我国环境安全的一个重要因素.随着公约新增持久性有机污染物审查工作的进展,我国正面临履约及削减控制POPs的挑战.对于新增POPs,我国已陆续启动了相关的研究项目对其污染源解析、演变趋势、运移规律、生物累积及毒性效应等进行研究并取得了一定的成果.本文拟介绍我国在新增POPs方面的部分研究进展并展望我国履约所面临的科研需求.

黄海、东海及其邻近海域沉积物中的典型持久性有机污染物

有机氯农药、多氯联苯、短链氯化石蜡、多溴联苯醚和全氟化合物等典型持久性有机污染物(POPs)可由释放源经河流输入、土壤表层冲刷、大气沉降等途径进入海洋.由于其疏水性和亲脂性,它们易与有机质含量较高的颗粒物结合,最终埋藏在沉积物中,且被生物吸收后易于富集在脂含量较高的组织中.沉积物上的POPs在一定气象和环境条件下,又可能经再悬浮等方式重新进入水体,造成水体二次污染.POPs具有持久性、生物富集和放大性、长距离迁移以及环境毒性等特点,进入海洋后引起的海洋环境污染问题是影响我国海洋环境安全的一个重要因素.本文总结了黄海、东海及其邻近沿岸海域沉积物中上述几类典型的遗存和新型POPs的污染特征,归纳了其在海洋中的来源、由陆地向海洋的迁移机制,以及部分污染物的生态风险评估,并对未来亟需开展的研究进行了展望.