再生塑料颗粒中全氟烷基羧酸(PFCAs)的污染水平评估及其对塑料循环经济的影响

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Chemosphere

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  本研究针对全氟烷基羧酸(PFCAs)在塑料循环经济中的潜在风险,分析了日本及九国99份再生塑料颗粒样本中C6-C15 PFCAs的浓度分布。结果显示59%样本总PFCAs浓度低于50 ng/kg,再生塑料中PFCAs显著高于原生塑料(p<0.05),但整体处于万亿分之一水平,暂未对塑料回收构成阻碍。为PFAS管控提供了重要数据支持。

  

塑料制品中的化学物质正成为全球环境健康的新挑战。最新研究显示,塑料中含有超过16000种化学物质,其中4200种可能危害人类和生态系统。全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其极强持久性被称为"永久化学品",在电子设备、食品包装等领域广泛应用。特别值得关注的是全氟烷基羧酸(PFCAs),其中全氟辛酸(PFOA)已被列入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物(POPs)清单,而长链PFCAs(C9-C21)也即将被纳入管控。这些物质可能通过塑料回收进入循环经济,但目前缺乏系统性的污染水平数据。

为解决这一科学问题,日本环境研究团队联合国际学者开展了全球首次针对再生塑料颗粒中PFCAs的大规模调查。研究收集了2012-2024年间日本8家回收工厂的68份样本及9个国家的31份样本,涵盖聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等7种常见塑料类型。通过对比分析原生与再生塑料,揭示了PFCAs在塑料循环中的归趋特征。

研究采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)测定C6-C15 PFCAs浓度,同时检测线性和支链异构体。样本前处理包括溶剂萃取和固相萃取净化,方法检测限低至ng/kg级。统计学分析采用Student's t检验比较组间差异。

研究结果

PFCA浓度分布特征
日本再生塑料中总PFCAs平均浓度为73 ng/kg(PFOA占16 ng/kg),最高值达540 ng/kg。56%样本浓度低于50 ng/kg,呈现明显的右偏分布。支链异构体浓度比线性结构低一个数量级。

国际对比分析
海外样本平均浓度110 ng/kg(PFOA 24 ng/kg),最高590 ng/kg,与日本水平相当。地域间无显著差异,表明PFCA污染具有全球普遍性。

原生vs再生塑料差异
9份原生塑料中8份未检出PFCAs,仅1份检出2.7 ng/kg。再生塑料浓度显著更高(p<0.05),证实PFCA主要来源于塑料制品使用后的回收过程。

结论与意义
该研究首次系统评估了全球再生塑料中PFCAs的污染水平,发现尽管浓度处于万亿分之一级,但再生塑料较原生塑料存在显著富集现象。这一结果具有三重重要意义:

  1. 为《斯德哥尔摩公约》PFCA管控提供了基线数据,证实塑料回收是PFAS的重要传播途径;
  2. 当前污染水平尚不足以阻碍塑料回收推广,但需警惕特定高污染塑料分馏(如含氟聚合物加工助剂);
  3. 支链异构体的检出提示需要完善检测标准,未来监管应涵盖所有异构体形式。

研究团队建议建立再生塑料PFCA筛查体系,重点关注电器回收等高危环节。该成果为发展"无害化"塑料循环经济提供了科学依据,相关数据已被纳入联合国环境规划署全球监测计划(GMP)。随着PFAS管控日趋严格,这项研究将成为评估塑料循环中化学风险的重要基准。

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