综述：水生环境中全氟和多氟烷基物质的自然工程去除方法

（编辑推荐）本综述系统评述了自然工程技术（如真菌/藻类降解、微生物修复、人工湿地CW、生物电化学系统BET等）去除持久性污染物PFAS的机制与效率，对比传统方法（AOPs、膜处理等）突出其低成本、环境友好优势，为SDG6目标下的绿色修复提供理论支撑。

　　

自然工程技术在PFAS去除中的应用

全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其碳氟键（C-F）的高稳定性（键能450 kJ mol^?1）成为环境治理难题。传统水处理工艺对PFOS/PFOA的去除效率低下，而自然工程技术通过生物降解与物理吸附协同作用展现出独特优势。

生物降解途径

真菌和藻类通过胞外酶（如漆酶）氧化PFAS侧链，将长链化合物转化为短链中间体。白腐真菌对PFOS的降解率可达68%，但存在代谢产物积累问题。微生物燃料电池（MFC）中，地杆菌（Geobacter）通过电子传递实现PFAS还原脱氟，能量回收效率达0.8 kWh/m³。

人工湿地系统

水平潜流湿地对PFAS的综合去除率为45-92%，植物根系分泌物促进根际微生物群落（如假单胞菌）的富集。香蒲（Typha）对PFOS的富集系数达1200 L/kg，但存在二次污染风险。

绿色吸附材料

改性生物炭（比表面积>500 m²/g）通过π-π作用和静电吸附对PFOA的去除容量达98 mg/g，成本仅为活性炭的1/5。农业废弃物（如稻壳）经柠檬酸活化后吸附性能提升3倍。

经济与规模化应用对比

自然工程技术运营成本（0.5-2.3美元/m³）显著低于热解法（1100-1600美元/吨）。美国某军事基地采用人工湿地处理含PFAS地下水（100-500 ng/L），运行3年后浓度降至70 ng/L以下，符合EPA标准。

未来挑战与方向

当前瓶颈包括：

1. 短链PFAS降解效率不足（<30%）
2. 缺乏标准化生物强化菌剂
3. 长期运行中生物膜堵塞问题
   突破方向聚焦于基因工程菌构建和仿生材料开发，预计2030年可实现5项技术的商业化应用。