《Chemosphere》：Identification and quantification of per- and polyfluoroalkyl substances in wastewater from Taiwan using targeted and non-targeted approaches
编辑推荐：
PFAS在台灣市政污水中的多目标分析顯示靶向检测到7種化合物（PFOS最高為8.37 ng/L），非靶向策略擴展至45種 PFAS，包括短鍵酸與前體物質，突顯整合非靶向策略的監測重要性，為全國性 PFAS 環境監管建立基線。
Jen-Yi Hsu|Chih-Wei Chang|Yu-Wen Lin|Yuan-Chih Chen|Pao-Chi Liao
国立成功大学医学院环境与职业健康系，台湾台南市704
摘要
本研究采用高分辨率质谱（HRMS）技术，结合靶向和非靶向分析方法，对台湾市政废水中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）进行了检测。靶向分析共检测到7种PFAS，其中全氟辛烷磺酸盐（PFOS）的浓度最高，为5.33–8.37 ng/L，其次是PFHxS（1.31–2.88 ng/L）、PFBS（0.88–1.26 ng/L）和6:2氟代醚磺酸盐（最高达3.40 ng/L）。短链酸类物质如PFBA和PFPeA的浓度大多低于检测限。非靶向筛查方法将PFAS的种类扩展至45种，包括超短链PFAS（例如三氟乙酸、三氟甲烷磺酸）及其多种前体。检测到的PFAS种类多样性凸显了将非靶向分析方法纳入废水监测的重要性。这些发现首次提供了台湾市政废水的全国性PFAS分布情况，为未来的环境监测和法规制定奠定了基础。
引言
全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类合成氟化化学品，因其优异的稳定性和表面活性而广泛应用于工业和消费领域。然而，这些特性也导致其在环境中的持久性、全球范围内的扩散，以及潜在的健康风险，包括免疫抑制、发育影响和癌症风险（Sunderland等人，2019年；美国有毒物质与疾病登记署ATSDR，2021年）。《斯德哥尔摩公约》等监管措施已逐步淘汰了PFOS和PFOA等传统PFAS，但由于其迁移性和抗降解性，替代品和短链PFAS的检出率却在不断增加（Ateia等人，2019年；Fenton等人，2021年；ITRC，2023a年）。
污水处理厂（WWTPs）接收来自生活源和工业源的废水，因此是监测PFAS存在情况的关键场所。传统处理方法对PFAS的去除效果不佳，导致其通过废水和污泥排放（Ogunbiyi等人，2023年）。鉴于PFAS种类繁多且浓度极低，高分辨率质谱（HRMS）成为结合靶向定量与非靶向检测的关键技术，从而能够同时检测到受监管的PFAS以及新型或未被监测的化合物（Schymanski等人，2015年；Phillips等人，2023年）。
在台湾，早期关于PFAS污染的研究主要集中在工业废水及其下游河流。Lo（Lin等人，2009年）报告了一家电子制造商的废水中PFOS、PFOA和PFDA的浓度高达179 μg/L，并导致下游河流受到污染。类似地，Lin等人（2010年）调查了半导体和光电行业的废水，发现PFOS浓度高达130 μg/L，相邻河流中为5.4 μg/L。在此基础上，后续研究进一步探讨了废水中的PFAS分布，仍以工业源为主。Wu等人（2025年）对台湾南部7家污水处理厂进行了全面调查，发现重工业废水中PFAS浓度较高，可达4290 ng/L，而以市政废水为主的进水源中浓度较低。同时，利用高分辨率质谱（HRMS）和可疑筛查方法在半导体废水中发现了80多种PFAS。这些分析揭示了磺酰胺类化合物（如FBSA、FBSAA）的主导地位，并发现了新的转化产物（Chen等人，2024a、2024b）。尽管取得了这些进展，大多数研究仍局限于台湾南部地区或仅关注工业废水。
然而，这些研究要么地理范围有限（主要针对台湾南部），要么侧重于工业废水。此外，虽然应用了非靶向分析方法，但很少有研究覆盖台湾多个地区的代表性市政污水处理厂。
本研究通过在全国范围内调查市政废水中的PFAS分布情况来填补这些空白，分析了来自台湾四个地区（北部、中部、南部和极南部）的16个污水处理厂的废水样本。图1显示了这4个污水处理厂的位置，表1提供了相关信息。我们采用HRMS技术，建立了包含靶向和非靶向分析的分析流程。靶向分析针对40种PFAS，通过串联质谱（MS/MS）与参考标准进行匹配。非靶向分析包括可疑筛查和同系物检测，随后通过光谱库匹配（四个PFAS专用数据库）和计算机模拟裂解预测进行MS/MS级别的鉴定。这一综合框架有助于更全面地了解台湾市政废水中的PFAS特征，揭示区域特定模式及可能被工业研究忽略的新化合物。
化学物质和试剂
共购买了71种标准品，来自加拿大安大略省圭尔夫的Wellington实验室，包括40种目标分析物、24种同位素标记的提取内标（EIS）和7种非提取内标（NIS）。标准品及其浓度的详细信息见表S1（支持信息）。工作溶液通过将商业标准品溶液稀释在乙腈中制备，并保存在4°C下。
固相萃取（SPE）
废水中的目标PFAS
在从四个污水处理厂收集的废水样本中监测了40种目标PFAS（文本S2，表S1）。其中，7种化合物在水相中被定量，详见表2。最常检测到的物质包括全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟己烷磺酸（PFHxS）、全氟丁烷磺酸（PFBS）和6:2氟代醚磺酸盐（6:2 FTS）以及全氟辛烷磺酰胺（PFOSA）。
结论
这项针对台湾市政废水的全国性调查显示，尽管全球范围内已逐步淘汰PFOS和PFHxS等传统PFAS，但这些物质仍持续存在，同时替代化合物如6:2 FTS也在持续出现，表明其输入仍在继续。重要的是，非靶向HRMS筛查方法将PFAS的种类扩展至45种，其中包括多种前体和短链酸类物质（如三氟乙酸和三氟甲烷磺酸）。
作者贡献声明
Jen-Yi Hsu：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、软件使用、方法学设计、实验设计、数据分析、数据整理。Chih-Wei Chang：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、方法学设计、验证。Yu-Wen Lin：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法学设计、实验设计、数据分析、数据整理。Yuan-Chih Chen：撰写 – 审稿与编辑、资源协调。Pao-Chi Liao：撰写 – 审稿与编辑、项目监督。
利益冲突声明
作者声明以下可能构成利益冲突的财务关系/个人关系：Pao-Chi Liao表示，研究得到了台湾国家科学技术委员会（财务支持）和台湾国立大学（设备提供）的资助。如果还有其他作者，他们声明没有可能影响研究的已知财务关系或个人关系。
致谢
本研究得到了台湾国家科学技术委员会（NSTC）的资助（资助编号：112-2113-M-006-002和113-2113-M-006-006）。作者感谢台湾国立大学关键技术联盟和仪器中心提供的质谱分析支持，以及使用台湾国立大学核心设施中心的Q-Orbitrap MS（QE Plus）MS004000设备。
