在溶解有机物的影响下，填埋场渗滤液中的全氟和多氟烷基物质在含水层介质上的吸附行为及其归趋

《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Adsorption and fate of per- and polyfluoroalkyl substances from landfill leachate onto aquifer media under the influence of dissolved organic matter

本研究系统揭示了不同分子量溶解有机物（DOM）对短链PFAS吸附的差异化调控机制，发现低分子量DOM（<5 kDa）通过疏水相互作用和复合作用显著提高吸附效率，而高分子量DOM（>10 kDa）效果较弱，共存离子（如Cl?-Mg2+与SO?2?-Na?）的协同作用进一步影响吸附模式，为垃圾填埋场地下水PFAS污染控制提供了理论依据。

　　在当前全球范围内，垃圾填埋作为城市固体废弃物处理的主要方式之一，其潜在的地下水污染风险一直备受关注。填埋场产生的渗滤液中含有大量污染物，其中包括近年来备受关注的全氟和多氟烷基物质（PFASs）。这些物质因其高度的稳定性和广泛的来源，已被广泛检测到，特别是在垃圾填埋场的渗滤液中。然而，关于这些新兴污染物在地下水介质中的吸附机制及其与溶解性有机质（DOM）之间的相互作用，目前的研究仍显不足。因此，理解DOM对PFASs迁移和吸附的影响，对于评估和控制填埋场污染具有重要意义。

PFASs在地下水中的迁移能力与其物理化学特性密切相关。尽管它们的生物累积性可能低于长链PFASs，但其较高的水溶性和迁移能力使得它们能够在地下水系统中广泛扩散。研究表明，短链PFASs在极低浓度下（如10 μg/L）即可对水生生态系统造成显著影响，例如抑制藻类光合作用和影响无脊椎动物的生长。此外，人类通过饮用水摄入这些污染物后，可能会引发甲状腺内分泌功能紊乱、免疫细胞活性抑制以及肝脏氧化应激等问题。因此，了解PFASs在地下水中的行为及其影响因素，是制定有效污染防控策略的关键。

填埋场通常位于郊区，其下方的地下水往往是农村地区的重要饮用水来源。因此，未经控制的PFASs迁移不仅对环境构成威胁，也对人类健康产生潜在危害。PFASs在多介质间的迁移特性使得渗滤液成为其累积的“水库”和二次污染的“通道”。因此，研究PFASs在渗滤液条件下的吸附行为，有助于评估填埋场对地下水污染的缓冲作用，并为污染防控提供科学依据。

本研究聚焦于不同年龄填埋场的渗滤液，通过吸附平衡实验和光谱分析，探讨DOM不同分子量及其与其他共存离子（如Cl?-Mg2?、SO?2?-Mg2?、SO?2?-Na?）对PFASs迁移和吸附的影响。研究发现，DOM分子量和离子类型对PFASs的吸附能力具有显著影响。具体而言，<5 kDa的DOM使PFASs的吸附能力平均提高32%，而5–10 kDa的DOM则提高8%–12%。此外，Cl?-Mg2?的协同效应比SO?2?-Na?强1.6倍。这些结果表明，DOM的分子量和离子类型共同决定了PFASs的吸附效率，从而影响其在地下水中的迁移行为。

在实验设计方面，本研究选取了三个不同年龄的北京填埋场（AD、SY和ZT）的渗滤液样本，分别代表了较长、中等和较短的填埋周期。通过对DOM进行超滤分离，获得了三种不同分子量的DOM组分（>10 kDa、5–10 kDa、<5 kDa）。同时，研究还考虑了共存离子对PFASs吸附的影响，例如Cl?-Mg2?、SO?2?-Mg2?、SO?2?-Na?等，这些离子的存在改变了溶液的化学环境，进而影响PFASs的吸附过程。

研究发现，填埋场的年龄与DOM的分子量分布和芳香性密切相关。随着填埋时间的延长，DOM的芳香性和腐殖化程度增加，这可能导致PFASs的吸附能力提升。例如，AD填埋场的DOM具有较高的芳香性（SUVA???值为4.1 L/(mg·m)，比ZT（2.7 L/(mg·m)）高51.9%）。这种芳香性的变化与DOM的结构特性有关，反映了填埋场在长期运行过程中，DOM从生物源逐渐向腐殖质转化的过程。在填埋初期，DOM主要来源于微生物代谢产物，而在后期，随着腐殖化程度的加深，DOM的分子量增大，结构趋于复杂。

DOM的分子量对其与PFASs的相互作用具有重要影响。研究表明，<5 kDa的DOM因其分子量小、结构简单，能够更有效地穿透地下水介质的孔隙，并通过疏水相互作用和配位键形成与PFASs的结合。相比之下，>10 kDa的DOM因其分子量大、结构稳定，主要通过疏水作用在介质表面形成吸附层，但其穿透能力较弱，因此对PFASs的吸附促进作用有限。5–10 kDa的DOM则介于两者之间，其结构较为复杂，吸附能力较弱，同时容易引起空间位阻效应，从而抑制PFASs的迁移和吸附。

在实验过程中，研究人员采用了一系列先进的分析方法，包括紫外-可见光谱、三维荧光光谱和吸附动力学模型。这些方法不仅能够有效表征DOM的结构特性，还能帮助评估PFASs在不同介质中的吸附行为。通过这些手段，研究人员能够识别出DOM分子量和离子类型对PFASs吸附的调控作用，并进一步揭示了PFASs在填埋场环境中的迁移机制。

此外，研究还发现，DOM的分子量和离子类型对PFASs的吸附过程具有不同的调控机制。例如，在<5 kDa DOM的影响下，PFASs的吸附过程主要受到疏水相互作用和配位键的调控；而在>10 kDa DOM的影响下，吸附过程更多依赖于表面形成的疏水层。同时，共存离子对PFASs的吸附行为也具有显著影响。例如，Cl?-Mg2?的协同效应比SO?2?-Na?更强，这可能与这两种离子对介质表面电荷的调节作用有关。

在实际应用中，这些研究结果对于制定和优化填埋场地下水污染防控政策具有重要意义。首先，研究提供了定量依据，支持对填埋场地下水PFASs污染进行分类管理。其次，通过揭示DOM与共存离子之间的协同吸附机制，研究为改进填埋场的防污染屏障标准提供了参考。最后，研究还表明，DOM的分子量与填埋场年龄之间的关系可以用于优化填埋场的废物流入控制和渗滤液预处理指标，从而提高PFASs污染防控的效率。

综上所述，本研究系统揭示了DOM分子量对短链PFASs吸附的调控作用，并确认了DOM在PFASs迁移过程中的关键作用。通过结合光谱分析和吸附实验，研究人员不仅明确了不同分子量DOM对PFASs的吸附能力，还探讨了共存离子对这一过程的影响。这些发现为填埋场地下水PFASs污染的科学防控提供了理论支持和实践指导，有助于减少污染风险，保护生态环境和人类健康。