地表水中全氟及多氟烷基化合物(PFASs)的污染现状研究进展

近年来,全氟及多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)的大量生产使用,使得其在自然水体中的浓度日益升高.由于PFASs的生物毒性及强稳定性,环境中的PFASs严重威胁到生态环境及人类健康.目前,多个国家及相关国际组织开始对地表水中的PFASs展开检测,但目前的监测基本属于点源监测,大范围、长时间维度的监测依然缺乏,从而无法准确揭示PFASs的时空赋存特征.本文概述了PFASs在地表水中的赋存水平,同时阐述了地表水环境中PFASs的水平分布和垂直分布特征,并揭示了地表水中PFASs污染水平与组成的时间变化规律,总结了影响PFASs污染的主要因素,对后续PFASs监测提出了建议,以期为准确评估水环境中PFASs的污染状况提供依据.

电镀园区PFASs污染特征分析及控制对策

[目的]电镀是全氟和多氟烷基物质(PFASs)污染的主要来源之一。目前对于典型电镀生产工艺过程及其废水处理站的全链条新污染物研究相对不足。[方法]选取珠三角某电镀园区作为研究对象,检测了包括全氟烷基羧酸(PFCAs)、全氟烷基磺酸(PFSAs),以及全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的常见替代物在内的30种典型PFASs,分析了其污染特征。[结果]在电镀的各个工序中普遍存在PFASs,其中镀铬工序检出的PFASs种类最多、浓度最高,并且检出了已明令禁止使用的PFOS、PFOA和PFHxS(全氟己烷磺酸)。废水集中处理设施的进水中PFOS和6:2 FTS(全氟辛烷磺酸钠)的检出浓度和检出率最高,显示出相对严重的污染水平。尽管废水集中处理设施对PFASs有一定的协同处理效果,但出水中检测到了进水中未出现的HFPO-DA(2−甲基−3−氧杂全氟己酸),表明PFASs在污水处理系统中的转化过程有待进一步研究。[结论]针对电镀园区的PFASs污染问题,政府可建立新污染物筛查监测和环境风险评估工作制度,电镀园区宜建立入园企业化学物质信息调查登记制度,企业应落实重点管控新污染物清单要求。

母婴PFASs靶向与非靶向分析及新生儿健康风险

对采集自阜新氟化工厂周边产妇50组配对母体、新生儿血清以及胎盘样本,进行靶向分析与非靶向筛查.在靶向分析中,采用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)对所有样品中的21种传统全氟和多氟烷基物质(PFASs)进行定量分析,发现全氟辛酸(PFOA)、全氟丁酸(PFBA)和全氟丁烷磺酸(PFBS)为最主要的PFASs污染物.通过基于高分辨率质谱(HRMS)的非靶向筛查,在所有样本中共识别出11类(49种)新型PFASs,其中4类(20种)新型PFASs首次在人体血清和胎盘中发现.传统PFASs母体-胎盘转移(R_(m/p))和母体-新生儿转移(R_(m/n))系数的中位数分别为1.7和2.0;而新型PFASs的R_(m/p)和R_(m/n)中位数分别为0.9和0.8.从而导致新型PFASs从母体血清到新生儿血清的贡献率由90%增加至96%.此外,线性回归分析揭示新生儿生长参数(妊娠期和头围)、血清中甲状腺激素、性激素和糖皮质激素水平与新生儿血清中若干传统和新型PFASs水平之间存在显著相关性,其中最具代表性的化合物为全氟羧酸类化合物(PFCAs)、全氟磺酸类化合物(PFSAs)、氢代全氟羧酸类化合物(H-PFCAs)、氢代全氟磺酸类化合物(H-PFSAs)和氯代多氟醚磺酸类化合物(Cl-PFESAs).血清中传统和新型PFASs可能对新生儿造成一定的健康风险.

市政污水处理系统中不同工艺段多氟/全氟烷基化合物(PFASs)的赋存、转化和去除

全氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)是一类由有机氟疏水烷基链和亲水端基组成的人工合成化合物.由于它们在工业生产和生活中的广泛使用,在过去的几十年中,它们在全球污水处理厂中均被检出.目前,关于市政污水处理系统中PFASs的研究主要包括赋存水平、转化过程和去除技术三方面.本文系统概括了多种PFASs在市政污水处理系统不同工艺段中的赋存、转化和去除情况,并对不同工艺段PFASs的赋存和转化规律进行了深入讨论.分析了PFASs的结构特征对于其在市政污水处理系统不同工艺段赋存、转化和去除的影响机制.基于此,提出了目前研究所面临的问题和未来研究需要重点考虑的方向.同时,总结归纳了不同水处理技术对PFASs的去除效率,以及现有技术所存在的问题、面临的挑战以及未来的发展前景,以期为后续研究提供参考.

水厂尾水处理系统浓缩池上清液回用对PFASs的富集

全氟和多氟烷基物质(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)具有累积特性,其长期的富集效应不容忽视。浓缩池上清液是水厂尾水处理系统的重要组成部分,对其进行合理回用对水资源可持续发展至关重要。研究通过构建中试试验装置,对水厂尾水处理系统中的浓缩池上清液进行连续直接回流,探究水处理工艺中PFASs潜在的富集风险,判断上清液安全回用的可行性。结果表明,浓缩池上清液中总PFASs质量浓度在14.6~36.0 ng/L,平均质量浓度为27.3 ng/L,与以长江为水源的原水PFASs组分特征基本一致,多数情况下总PFASs含量优于原水。在15 d的中试试验周期内,上清液直接回用对排泥水和炭砂滤柱反冲洗水总PFASs浓度水平未有明显改变;回用后出水总PFASs质量浓度为2.2~3.6 ng/L,未回用时为3.1 ng/L,上清液连续直接回用对出水中的PFASs组分影响甚微,未出现明显富集现象,甚至表现出了改善出水水质的效果;出水中PFASs的健康风险可忽略不计。总之,以PFASs为风险控制指标,浓缩池上清液进行连续直接回用具备一定可行性。

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。

大气环境中全(多)氟烷基化合物(PFASs)的来源、分布及健康风险研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一类极具多样性的新型持久性有机污染物,用途广泛、性质复杂且具有毒性,其环境污染导致的生态和健康危害问题引起了广泛关注。已有综述主要总结了土壤、水体中PFASs的来源和分布,缺乏对大气环境中PFASs污染来源、时空分布及人体健康风险评价的系统归纳,该文对此进行了概括和分析。PFASs可通过含氟聚合物的工业生产和应用、消费品使用、废弃物处理以及土壤和水环境中的挥发和升华过程进入大气环境,易在颗粒物中富集。大气颗粒态PFASs的质量浓度在不同地区和季节间存在显著差异,工业活动、人口密度、气象条件等是主要影响因素,通常在暖季广泛分布但质量浓度较低,冬季则质量浓度较高且多集中于排放源附近。近10年来,中国大气PFASs浓度下降明显,但其种类显著增多,主要归因于政策措施向PFASs替代品生产转型的影响。大气PFASs可通过呼吸暴露、皮肤接触和口腔摄入等途径进入人体从而造成健康风险,目前主要采用吸入暴露评估模型对其进行健康风险评价。污染防控方面,美国、欧洲等发达地区的系列管理措施在一定程度上减少了PFASs的环境排放,但多针对单一物质,且生产逐渐向替代物发展,然而其环境健康风险尚不明确。未来大气PFASs的研究需求和方向包括进一步解析其迁移和转化机制,阐明其与其他污染物(如颗粒物)的协同效应和毒性风险,建立长期监测网络以及定量源解析方法,深入揭示其健康危害机制,并建立系统全面的人体健康风险评估模型。

固相萃取结合高效液相色谱-串联质谱测定胎便中14种全氟和多氟烷基化合物

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一类人工合成的物质,由于其热稳定、疏水、疏油等优良性质而被广泛使用于生活和生产中.PFASs具有环境持久性、生物累积性、多种毒性等特性,且可以通过胎盘屏障进入到胎儿体内,进而对胎儿健康产生潜在危害.胎便中积累了妊娠期间暴露于胎儿的外源性化合物,可用于监测PFASs对胎儿的宫内暴露特征.本研究基于固相萃取结合高效液相色谱-串联质谱技术,建立了胎便中14种PFASs的分析方法.采用乙腈/水(9∶1,V/V)对0.2 g冻干胎便样品进行超声提取,提取液经Envi-carb和Oasis WAX小柱固相萃取,0.1%氨甲醇洗脱.以10 mmol·L^(−1)乙酸铵水溶液和乙腈作为流动相对目标化合物进行梯度洗脱,采用Acquity UPLC BEH C18色谱柱进行分离,基于多反应监测负离子模式采集,内标法定量.结果表明,在2、5、20 ng·g^(−1)的加标浓度下,14种PFASs的回收率为65%—149%,相对标准偏差为3%—22%,方法检出限(MDLs)为0.001—0.149 ng·g^(−1),方法定量限(MQLs)为0.003—0.495 ng·g^(−1).使用该方法测定了10个胎便样品,ΣPFASs浓度范围为<MDLs—2.49 ng·g^(−1).该方法操作简单、便捷、灵敏度高且定量准确,为系统性研究胎便中PFASs的赋存特征及暴露风险提供了技术基础.

家用活性炭滤芯与反渗透膜滤芯对饮用水中全氟化合物的去除性能试验

饮用水中普遍检出全氟化合物(PFASs)。该研究以4种典型的PFASs,即全氟丁基羧酸(PFBA)、全氟己基磺酸(PFHxS)、全氟辛基羧酸(PFOA)及全氟辛基磺酸(PFOS)为目标物质,以活性炭滤芯及反渗透(RO)膜滤芯两种常用家庭净水部件为研究对象,测试两种净水材料对PFASs自来水加标水样的去除性能及过滤前后相关水质参数。结果表明,对于活性炭滤芯,PFHxS、PFOA、PFOS在7倍额定总净水量内去除率为72%~86%,PFBA去除率相对较低,且通水量超过2倍额定总净水量后,去除率呈明显下降趋势;PFASs的去除率与高锰酸盐指数、溶解性总固体、无机阴离子等水质参数不相关;对于RO膜滤芯,PFASs的去除率可达90%~100%,PFBA去除率在通水后期呈现缓慢下降趋势;PFHxS、PFOA及PFOS的去除率与溶解性总固体、氯化物、硫酸盐等无机阴离子浓度呈较好的相关性。因此,家用活性炭滤芯、RO膜滤芯对饮用水中的PFASs具有良好的去除效果。研究可为家庭净水装置去除PFASs提供使用参考。

多孔材料吸附全氟烷基化合物的应用进展

全氟烷基化合物(PFASs)属于新兴有机污染物的范畴,自身具有毒性、生物累积性且难降解,其广泛分布于全球水环境中,严重威胁着生态平衡与人类健康。吸附法作为一种物理化学方法,其成本低、能耗低、效率高且操作简便,常用于水体中PFASs的去除,然而目前有关水体中PFASs的吸附去除的全面总结较少。从吸附剂角度出发,首先归纳总结了近年来用于水体中PFASs吸附去除的各类多孔材料吸附剂,然后对主要吸附作用机制及影响吸附效果的关键因素进行梳理分析,最后对这一领域未来的发展方向及前景进行展望。

PFAS及含氟气体管控下环保绝缘气体研究与电力装备应用展望

全球气候变化背景下,SF6的使用将受到更严格的限制。以C_(4)F_(7)N和C_(5)F_(10)O等为代表的低全球变暖潜在值(global warming potential,GWP)、高绝缘强度气体得到了广泛关注,相关高压电气装备已在多个国家推广应用。然而随着2019年《斯德哥尔摩公约》的签署,世界多国逐步出台了针对全氟烷基和多氟烷基物质(polyfluoroalkylsubstances,PFAS)以及含氟气体限制使用的法规和标准,以美国和欧盟为代表的激进PFAS政策也间接导致3M公司计划于2025年底累计停产包括C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O在内的58种含氟物质。为此,该文深入剖析PFAS及含氟气体管控背景下环保绝缘气体与装备发展面临的挑战,阐述相关政策对我国气体绝缘装备低碳发展的影响,指出氟碳类环保绝缘气体的全生命周期管控标准的制定及应用监管规范化是目前的重要工作,并对新型绝缘气体分子设计方法、绝缘与放电理论、工程应用技术及产品研发等方面的未来发展进行展望,以期为我国环保电力装备研发及相关政策的制定提供参考。

质谱技术在食品及食品接触材料的典型有机污染物中的应用研究进展

食品及食品接触材料有机污染物种类繁多,给环境和消费者健康带来诸多影响。质谱技术具有灵敏度高、分析速度快等特点,在分析检测领域发挥着重要作用。本文主要介绍了液相色谱-质谱联用技术在近年来比较关注的全氟多氟化合物(PFASs)、双酚类化合物(BPs)、季铵盐类化合物(QACs)3类典型有机污染物中的应用研究进展,并对未来发展趋势进行了展望。

母乳中全氟及多氟烷基化合物污染水平及婴儿暴露风险评估

为探究母乳中全氟及多氟烷基化合物(PFASs)的污染水平及婴儿暴露风险,本研究依托2018-2021年湖北应城的出生队列,采用同位素稀释-高效液相色谱-串联质谱法测定了324名产妇母乳中23种PFASs的含量,使用多元线性回归分析人口学特征、饮食习惯对产妇母乳PFASs含量的影响,估算婴儿经母乳的PFASs每日摄入量并评估其暴露风险。结果表明,母乳中23种PFASs在0.2~100 ng/mL范围内线性关系良好,相关系数均大于0.992,检出限为5~42 pg/mL,定量限为15~126 pg/mL,回收率为65.6%~108.1%,相对标准偏差为1.6%~12.8%。全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)和全氟己烷磺酸(PFHxS)为主要污染物,检出率均高于80%,中位数分别为200.7、63.5和25.2 pg/mL,其余化合物检出率均低于45%。多元线性回归结果表明,产妇年龄大、腌制食品摄入频率高可能与母乳PFASs暴露水平增高有关,豆类食品摄入频率高可能与母乳PFASs暴露水平降低有关。婴儿经母乳PFOS、PFOA和PFHxS的每日估计摄入量中位数分别为25.1、7.9和3.2 ng/(kg5d),表明部分婴儿经母乳摄入的PFASs健康风险值得关注。

QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱分析鱼中13种全氟及多氟烷基化合物

全氟及多氟烷基化合物(PFASs)广泛存在于全球环境水体中,鱼类等水产品的摄入可能是人类接触PFASs的重要来源,因此亟需建立鱼类产品中PFASs的高效、准确分析技术。本研究以磁性纳米材料为净化吸附剂,基于QuEChERS方法,建立了鱼类产品中13种PFASs的超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)分析方法。实验分别考察了萃取溶剂类型、净化吸附剂(Fe_( 3)O_( 4)-TiO_( 2)和N-丙基乙二胺(PSA))用量对PFASs回收率的影响,确定了最佳样品前处理条件。采用Luna Omega C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.6μm)进行分离,利用电喷雾电离(ESI)源,在多反应监测(MRM)模式下采集质谱数据,内标法定量。在优化的实验条件下,13种PFASs在0.01~50μg/L内具有良好的线性关系,相关系数(R)≥0.9973,检出限为0.001~0.023μg/L,定量限为0.003~0.078μg/L。在低、中、高3个加标水平(0.5、10、100μg/kg)下,13种PFASs的加标回收率为78.1%~118%,日内精密度为0.2%~11.1%,日间精密度为0.8%~8.7%。将该方法应用于实际样品分析,所有鱼样品中均有PFASs检出,分别为全氟辛酸、全氟辛基磺酸、全氟十一烷酸、全氟十二烷酸和全氟十三烷酸,各自的检出总含量为0.327~1.728μg/kg。本方法前处理过程简单且灵敏度高,适用于鱼类产品中PFASs的分析。

生物体内全氟和多氟烷基物质迁移转化及毒性

总结了全氟和多氟烷基物质(PFASs)的来源,综述了PFASs在生物体内的迁移转化行为及影响因素,并利用文献计量学方法对近38年PFASs的毒性研究进行了热点分析.结果表明PFASs的结构、生物组织中的酶活性、蛋白含量以及环境中的有机质含量与PFASs在生物体内的迁移和富集能力密切相关.PFASs毒性研究主要聚焦于不同环境介质和器官的毒性效应差异,研究方向由对动植物的毒性评价转变为人体健康风险预测.在此基础上,从个体、器官、生化和分子水平总结了PFASs毒性效应,提出关于PFASs的多层级毒性效应研究是未来的发展趋势,尤其是利用定量构效关系阐明生物毒性的层级效应是值得提倡的方法之一.展望了未来有关PFASs研究的发展方向,为阐明新污染物环境行为及开展相关毒理研究提供思路.

盐度对全氟和多氟烷基物质(PFAS)在海水-沉积物界面吸附行为的影响

模拟海水-沉积物环境,分析了不同盐度影响下5种全氟和多氟烷基物质(PFAS)含量变化,并解析了PFAS的吸附动力学和热力学等吸附行为.在设置的不同盐度实验组中,全氟辛烷磺酸(PFOS)在沉积物中的吸附能力强于相同碳氟链长度的全氟辛酸(PFOA),其中PFOS在沉积物中的吸附量大于其替代物9-氯十六氟-3-氧杂壬烷-1-磺酸钾(9Cl-PF3ONS);PFOA在沉积物中的吸附量大于其替代物六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA),而小于另一替代物六氟环氧丙烷三聚酸(HFPO-TA).PFAS的沉积物分配系数(Kd)与盐度呈正相关,随着盐度的升高,PFAS在沉积物中的吸附量随之增加.PFAS的吸附过程涉及了疏水和静电相互作用.

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。

全氟和多氟烷基化合物去除进展

全氟和多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFAS)是指碳链上的氢原子被部分或者全部取代为氟原子的一类人工合成的有机化合物,因具有优异的疏水性、疏油性、抗污性及化学稳定性,被广泛运用于化工、服装家具、食品包装和日常用品等行业中.PFAS作为一种持久性有机物,会使人体免疫系统受损、甲状腺激素分泌紊乱甚至是引发癌症,而且PFAS性质稳定可长距离迁移,具有难降解性和生物蓄积性,是目前最受关注的新污染物之一,因此探索高效、节能的PFAS的去除方法具有重要的现实意义,也是环境科学领域的重要研究内容.在全氟和多氟类化合物的降解中,主要利用了强氧化性物种(SO_(4)^(•−)、•OH和h^(+))或强还原性物种(e_(aq)^(−))对PFAS进行进攻从而进一步实现裂解矿化.本文综述了高级氧化法、高级还原法和微生物降解法这三种方法的技术特点,去除效果,反应途径和去除机理,并分析各方法的优点和不足之处,对全氟和多氟烷基化合物的去除新方法和发展前景提出展望.

基于紫外线的高级氧化或高级还原技术降解水中全氟或多氟烷基化合物

全氟或多氟烷基化合物(PFASs)是一类具有难降解性、生物蓄积性和潜在毒性的持久性有机污染物,广泛存在于各类环境介质中。水环境是PFASs最重要的归趋之一,然而水处理常规技术难以去除PFASs,近年来,基于紫外线的高级氧化或高级还原技术在PFASs的降解中表现出巨大的发展潜力和良好的应用前景。本文针对目前对于直接紫外光降解、紫外高级氧化技术和紫外高级还原技术降解PFASs的相关研究,重点从降解机理(包括活性物种产生机理和反应机理)、降解效率(包括降解率和脱氟率)和影响因素(包括光波长、pH、溶解氧、无机离子和腐殖酸等)三个维度对比了不同反应体系下PFASs的去除效能,并总结了基于紫外线的高级氧化或高级还原技术应用于去除实际水体中PFASs时需克服的难点,以期为该类技术在PFASs降解方面的发展提供参考。

全氟和多氟烷基化合物对环境微生物群落的影响

全氟和多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)作为一种环境新污染物被广泛关注。PFASs的生物毒性及生态健康风险成为生态毒理领域研究的一个热点。PFASs不仅对环境中的微生物个体产生毒性效应,长期暴露可以对环境微生物群落的组成、结构和酶活性产生影响,从而干扰生态系统中正常的物质循环和能量流动。本文阐述了PFASs对不同环境介质(淡水环境、海洋环境、污泥和土壤)中微生物群落结构和多样性的影响,总结了PFASs存在条件下酶活性和功能的响应,在此基础上对PFASs生态风险评价的研究方向进行展望,以期为客观评价PFASs的环境生态风险提供理论依据和支撑。