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为解决空气领域 PFAS 标准化监测方法缺乏的问题，研究人员围绕危险废物焚烧炉排放空气中 PFAS 定量方法展开研究。优化采样、提取及分析流程，开发出 LUC/VI/003 方法，2024 年在佛兰德斯生效，为标准化监测等奠定基础。
PFAS（全氟和多氟烷基物质）作为一类人工合成的持久性有机污染物，因其具有疏水疏油、耐高温和化学惰性等特性，被广泛应用于工业和消费品领域。然而，PFAS 难以降解，已在环境和食物链中普遍存在，对人类健康构成潜在威胁，可导致呼吸系统、肝脏、肾脏和内分泌系统紊乱、免疫毒性甚至致癌。尽管已有研究和法规关注 PFAS 在食品、土壤和水中的存在，但空气环境中 PFAS 的组成、浓度范围和暴露途径仍未得到充分探索，且缺乏标准化的空气监测方法，这使得准确评估其环境释放和健康风险变得困难。在此背景下，来自比利时 VITO（佛拉芒技术研究院）的研究人员针对危险废物焚烧炉排放空气中 PFAS 的定量分析展开研究，相关成果发表在《Environment International》，为 PFAS 空气排放监测和环境管理提供了重要依据。
研究人员以比利时安特卫普的 Indaver 危险废物处理厂为研究地点，该厂通过高温焚烧（>950°C）等方式处理危险废物。研究中采用美国 EPA 提出的 OTM-45 方法为基础，结合实验室实验和 15 次现场烟囱测量，对采样、提取和分析程序进行优化，开发出佛兰德斯地区首个用于检测和定量空气排放中 PFAS 的监管方法 ——LUC/VI/003。该方法于 2024 年 1 月 15 日在佛兰德斯生效，可用于多种烟囱和行业，以收集 PFAS 浓度水平、成分特征以及气体净化技术影响的证据。
研究主要采用以下关键技术方法：
- 采样方法：使用 OTM-45 采样系统，包括加热探头、石英过滤器、冷凝器、XAD-2 吸附模块和洗气瓶，等速采集烟囱排放的烟气，采样时间为 3 小时，采集约 2 立方米烟气。
- 样品处理：对采集的样品进行分馏，包括过滤器、XAD-2、冷凝水等，采用碱性甲醇和环己烷冲洗，通过固相萃取（SPE）等方法提取 PFAS。
- 分析技术：利用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）进行定量分析，采用同位素稀释法，初始检测 38 种 PFAS，后扩展至 46 种。
3.1 OTM-45 方法的实用性验证
通过前 3 次测量发现，PFAS 排放浓度范围较广，总化合物浓度在 1198–1699 ng/Nm3 dr 之间，EFSA4（PFNA、PFOA、PFHxS、PFOS）浓度在 225–491 ng/Nm3 dr 之间。PFAS 指纹图谱显示羧酸类化合物（如 PFBA、PFOA）占主导，且监测程序具有良好的重现性。不同 PFAS 对采样介质的亲和力不同，磺酸类化合物（如 PFOS、PFBS）主要被过滤器捕获，而 PFOA 等更易被 XAD-2 吸附。
3.2 方法优化
针对 OTM-45 方法存在的问题，研究人员进行了多项优化：
- XAD-2 处理：通过氮气吹扫湿的 XAD-2 模块，改善内标回收率。
- 采样系统改进：定义两种采样变体以避免 XAD-2 模块潮湿，调整采样介质清洗程序，采用环己烷冲洗以减少长链 PFAS 对玻璃器皿的吸附。
- 分析调整：增加短链 PFAS 内标（13C?-PFBA），优化提取和蒸发步骤。
优化后的 LUC/VI/003 方法在实验室间比对中表现出良好的等效性，但仍存在长链 PFAS 回收率较低等问题，需进一步优化。
3.3 排放随时间的变化
研究发现，尽管检测效率提高，但 PFAS 排放浓度随工艺优化显著降低（超过 10 倍）。通过改进烟气处理工艺（如处理洗涤水、更换二噁英过滤器），PFAS 排放显著减少，证实了工艺优化对降低 PFAS 排放的有效性。与其他国家的研究相比，该研究中 PFCA 仍是主要排放物，但浓度低于荷兰等国设定的限值，且通过扩散模型评估，烟囱排放未超过佛兰德斯地区的环境暴露阈值。
结论与讨论
本研究开发的 LUC/VI/003 方法是首个用于定量烟气中 PFAS 的参考方法，为 PFAS 空气排放监测提供了可靠工具。研究结果表明，危险废物焚烧炉排放的 PFAS 以 PFCA 为主，工艺优化可有效降低排放。然而，空气环境中 PFAS 的长期影响仍需进一步研究，包括其在环境中的迁移转化和对公众健康的潜在风险。该研究为全球 PFAS 排放的标准化监测、环境标准制定和公共健康保护提供了重要参考，强调了统一采样和分析程序以确保数据可比性的必要性，对推动 PFAS 污染治理和可持续环境管理具有重要意义。
