综述：资源回收中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）：将挑战转化为可持续养分和生物固体管理的机遇

本文系统探讨了PFAS对污水处理资源回收设施（WRRFs）中养分回收与生物固体管理的深远影响，提出了涵盖监测技术、迁移转化规律及创新处理工艺的七大知识缺口，并针对焚烧、热解等前沿技术路径给出具体解决方案，为实现污水处理可持续发展提供了关键理论支撑。

　　

PFAS在资源回收领域的影响机制与治理策略

摘要

全氟和多氟烷基物质（PFAS）作为难降解有机污染物，已对污水处理资源回收设施（WRRFs）的可持续运行构成严峻挑战。本文通过系统分析PFAS在养分回收流程中的行为规律、生物固体农用风险以及新型处理技术可行性，指出其持久性、生物累积性及转化特性会通过“分配-转化”机制影响WRRFs的循环经济目标。研究团队识别出七大关键知识缺口，并针对性地提出将超临界水氧化、机械化学研磨等工艺整合进现有处理系统的技术路径，为降低环境与健康风险提供理论依据。

引言

近年来，随着美国环保署（U.S. EPA）将PFOS和PFOA的饮用水限值分别设定为4 ppt与10 ppt，PFAS的监管压力持续升级。这类物质因广泛应用于不粘锅、防污涂料等工业产品，已在地球各角落被检出，甚至存在于南极冰芯与人体血液中。研究表明，PFAS暴露与激素相关癌症、免疫系统损伤及儿童发育异常存在关联，而WRRFs作为PFAS的重要汇与源，其产生的生物固体和回收肥料（如鸟粪石）在农田施用后可通过土壤-作物系统进入食物链，形成多重暴露途径。

七大知识缺口的系统性解析

缺口1：PFAS对养分回收工艺的干扰机制

PFAS的表面活性特性可能影响鸟粪石结晶效率，且其在前端工艺的富集会导致后续回收产物污染。例如，PFAS前体物在厌氧消化过程中的生物转化会增加终产物毒性，但目前缺乏对特定工艺条件下PFAS形态转化的量化模型。

缺口2：WRRFs中PFAS的筛查与识别技术

现有检测方法对14,000余种PFAS化合物的覆盖不足，特别是短链PFAS和新型替代物。研究建议开发基于高分辨率质谱的非靶向筛查平台，并结合同位素标记技术追踪前体物降解路径。

缺口3：PFAS在WRRFs及环境中的迁移规律

PFAS在固液两相的分配系数（K_d）受pH值、有机质含量影响显著。数据显示，长链PFAS更易吸附于生物固体，而PFBA等短链物质倾向滞留于出水，这种差异分布要求工艺设计需具备特异性去除能力。

缺口4：创新处理技术的集成应用

针对PFAS污染生物固体，美国已开展焚烧（≥1100°C）、热解（缺氧条件下）、超临界水氧化（SCWO）等中试规模验证。其中SCWO技术对PFOS的降解率可达99.9%，但能耗与盐沉积问题仍需优化。

缺口5：环境与健康风险的量化评估

基于美国EPA初步风险评估，生物固体中PFOA/PFOS浓度＞1 ppb即构成农用高风险。需建立跨介质（土壤-地下水-作物）的暴露模型，尤其关注GenX等替代物在蔬菜中的富集系数。

缺口6：从业人员专业培训体系

PFAS管理的复杂性要求工程师掌握新型检测仪器操作、风险沟通及伦理决策能力。案例显示，德克萨斯州农民因使用污染污泥导致牲畜死亡事件，凸显了技术标准与伦理规范协同的必要性。

缺口7：社会-技术-经济（STE）综合框架

面对饮用水厂因PFAS处理成本高昂抵制新规的现状，研究提出将外部成本（如医疗支出）纳入生命周期评价，并通过政策工具激励技术研发。例如缅因州已全面禁止生物固体农用，转向政府回购污染土地的补偿机制。

结论与展望

PFAS管理需突破传统末端治理思路，通过工艺优化阻断其在资源回收链条中的传播路径。未来研究应聚焦于：1）开发低成本原位降解技术；2）建立国际统一的生物固体PFAS限值标准；3）构建跨学科风险评估框架。唯有将技术革新与政策监管深度融合，方能实现WRRFs在环境安全前提下的资源化转型。