地表土壤中全氟和多氟烷基物质（PFAS）对全球生态和健康的威胁

PFAS在土壤中的全球污染模式及风险评估显示，基于2000余个数据点的分析发现长链PFAS（如PFOS）在土壤中浓度较高（中位数1.03 ng/g），30.32%的网格超过安全阈值，热点区域包括欧洲中部、美国东北部和中国东南部。蒙特卡洛模拟评估生态风险，PFOS高值区域占比达18.75%-51.25%，而PFHxS健康风险在美国和欧洲显著。研究强调需建立全球土壤PFAS标准，加强高污染区治理及短链PFAS监测。

　　

PFAS（全氟和多氟烷基物质）作为新兴污染物，因其持久性和生物累积性成为全球环境治理的重点。本研究通过整合2010至2024年间106篇学术论文的2,000余个土壤样本数据，首次构建了全球PFAS污染数据库，并运用蒙特卡洛模拟量化生态与健康风险，揭示了PFAS在土壤中的空间分布规律、迁移特性及风险特征。一、研究背景与意义

PFAS自20世纪40年代工业化生产以来，已通过工业排放、消费品使用和军事活动等途径广泛污染环境。尽管 Stockholm公约对PFOA、PFOS等长链 legacy PFAS实施管控，但新兴PFAS如PFHxS因缺乏足够毒性数据，其环境风险评估存在空白。土壤作为PFAS的重要赋存介质，既可能通过吸附固定污染，也可能因迁移作用加剧地下水污染。当前全球土壤PFAS研究多集中于特定污染源或区域，缺乏系统性评估，尤其对发展中国家污染现状了解不足。二、研究方法与数据构建

研究采用多学科交叉方法，建立包含19个国家、6大洲的全球土壤PFAS数据库。数据采集遵循严格标准：1）必须包含精确地理坐标（城市级精度）；2）检测方法符合LC-MS/MS行业规范；3）需提供完整浓度数据及分析流程。通过排除非实验性研究、重复数据及方法不明的文献，最终纳入2,000余个有效样本点。特别引入WebPlotDigitizer工具，对无法直接获取数值的图表数据进行三次人工校准，确保数据精度。同时建立地下水平行数据库，实现土壤-地下水迁移对比分析。三、关键研究发现

1. 污染格局与空间异质性

全球土壤PFAS呈现"三极"分布特征：中国东南部（年均浓度达41.8 ng/g）、中欧（25.3 ng/g）、北美东北部（19.2 ng/g）构成三大污染极。这种空间分布与工业布局高度吻合——中国氟化工产能占全球40%，美国拥有全球最密集的军事训练基地（含AFFF使用）。非洲大陆虽样本量少（仅87个点），但部分区域浓度达127 ng/g，显著高于其他大陆，提示需加强南半球监测。2. 化合物分布特征

长链PFAS（PFOA、PFOS）占据主导地位，其样本量占比达72%。PFOS浓度离散度最大（CV=36.47%），显示污染程度空间差异显著。短链PFAS中PFHxS表现突出，美国阿拉斯加某军事基地表层土壤PFHxS浓度达121,000 ng/g，是平均值（4,820 ng/g）的25倍。这种极端值多出现在工业排放区，如浙江某氟化工园区土壤中PFOS浓度达32,100 ng/g。3. 生态与健康风险评估

采用风险 quotient（RQ）模型评估发现：PFOS的生态风险指数（均值RQ=0.41）是PFOA（均值RQ=0.03）的13倍。高风险区域（RQ>1）占比：PFOS达18.75%，PFOA仅2.3%。健康风险评估显示，儿童经口摄入PFAS的暴露量是成人的1.2-1.5倍，中国儿童PFOS摄入超标率（21.25%）显著高于欧美（均<10%）。值得注意的是，欧洲土壤中PFHxS的EDI值（儿童）高达8.7 ng/kg·d，远超美国（2.1 ng/kg·d），可能与该地区航空泡沫使用历史有关。4. 土壤-地下水迁移规律

paired数据揭示PFAS迁移存在显著链长差异：长链PFAS（PFOS）在地下水中的浓度是土壤的0.7倍，而短链PFAS（PFHxS）的迁移系数达2.3倍。美国某机场周边研究显示，PFHxS从表层土壤（1,210 ng/g）迁移至地下水位以下5米处的地下水（4,560 ng/L），迁移效率达62%。这种差异可能与分子极性有关——短链PFAS的log Kow值（0.3-0.6）显著低于长链同类物（log Kow=2.1-2.3），更易发生吸附-解吸循环。四、风险管控建议

1. 监测体系优化：建立"全球重点区域（GPR）+热点网格"监测网络，优先覆盖氟化工园区、军事基地、大型机场周边。针对非洲、南美等数据盲区，实施"百点计划"获取基础数据。2. 污染物优先管控：长链PFAS（PFOS浓度均值达15.2 ng/g）应作为管控重点，建议参照欧盟《新污染物战略》制定土壤安全阈值（建议值：PFOS<5 ng/g，PFOA<2 ng/g）。短链PFAS（如PFHxS）因迁移性更强，需重点关注地下水界面污染。3. 工程修复技术革新：针对高有机质土壤（OM>5%），开发基于氧化矿物的原位修复技术，如铁氧化物改性沸石（FeO@zeolite）对PFAS的吸附容量可达4.2 mg/g。对于军事基地等深层污染场地，建议采用微管注浆修复（有效深度可达15米）。4. 政策协同机制：推动建立PFAS跨境污染补偿机制，重点管控长三角、珠三角等工业密集区的土壤-地下水-水体联运系统。建议将PFHxS纳入《斯德哥尔摩公约》第三阶段议定书，并制定区域性暴露限值（如中国建议儿童日摄入量限值：PFOS<0.2 ng/kg·d）。五、研究局限与未来方向

1. 数据代表性局限：现有数据库中，发展中国家样本占比不足15%，可能低估南半球污染水平。建议实施"全球土壤PFAS普查计划（GSP）"，目标覆盖200个典型区域。2. 毒性数据缺口：目前仅14种PFAS有完整PNEC（预测无效应浓度）数据，需加快开发基于机器学习的毒性预测模型（如ToxPFAS v2.0）。3. 长期效应不明：现有研究多关注急性暴露，缺乏对PFAS土壤蓄积的百年尺度模拟。建议开展"千年土壤 PFAS累积"模型研究。本研究通过多源数据融合与不确定性量化，揭示了PFAS污染的深层机制：工业排放导致的局部高浓度污染（如中国某机场周边PFOS达32,100 ng/g）与大气沉降造成的广域分布（北极土壤PFAS检出率89%）共同构成全球污染网络。未来需建立"污染源-迁移路径-受体效应"的全链条评估体系，这对制定精准的土壤修复策略和全球协同治理至关重要。