美国缅因州布鲁克林机场消防泡沫泄漏事件：下游水体中全氟和多氟烷基物质（PFAS）的时空动态变化及生态风险

针对美国缅因州布鲁克林行政机场5500升PFAS基消防泡沫（AFFF）泄漏事件，研究人员通过11天连续采样，揭示了18种PFAS（以PFOS为主）在下游水体中的时空分布规律。研究发现，自然衰减（稀释、吸附、气溶胶化）和人工清理使PFAS浓度在3.2公里外的Harpswell Cove河口下降99.9%，但快速扩散仍对下游生态构成威胁。该研究为PFAS泄漏应急响应和长期管控提供了关键数据，凸显了替代AFFF的紧迫性。

　　

2024年8月19日，美国缅因州布鲁克林行政机场的消防系统故障导致5500升含全氟和多氟烷基物质（PFAS）的水性成膜泡沫（AFFF）混合19万升水泄漏，成为该州历史上最大规模的PFAS污染事件。这类“永久化学品”因难以降解且易在生物体内蓄积，对生态系统和人类健康构成长期威胁。尽管全球已逐步淘汰PFAS类消防泡沫，但历史遗留的泄漏事件仍频发，其短期环境行为机制尚不明确。此次事故为科学家提供了研究PFAS泄漏后即时扩散规律的独特机会。

缅因大学等机构的研究团队联合美国国家科学基金会（NSF），在泄漏后11天内对下游9个地表水点位进行高频采样，结合非参数统计和线性回归模型，首次揭示了PFAS在复杂水系中的时空迁移规律。研究发现，泄漏点附近的Picnic Pond入口（L1）PFAS浓度最高（以PFOS占75%为主），而3.2公里外的Harpswell Cove河口（L9）因自然衰减和人工清理下降99.9%。通过Kruskal-Wallis检验证实PFAS空间分布差异显著（p<0.0001），但受潮汐混合和盐度梯度影响，部分点位呈现反常的浓度波动。该成果发表于《Journal of Hazardous Materials Letters》，为PFAS应急响应提供了科学依据。

关键技术包括：1）采用美国EPA Method 1633标准对18种PFAS进行水质分析；2）基于无人机航拍系统（UAS）的污染源追踪技术；3）结合Kruskal-Wallis和Steel-Dwass非参数检验的时空差异分析；4）针对12种PFAS构建简单线性回归（SLR）模型解析迁移规律。

3.1 泄漏源成分解析
AFFF原样检测出14种PFAS，其中PFOS（全氟辛烷磺酸）和PFHxS（全氟己烷磺酸）分别占75%和10%，与消防泡沫配方相符。值得注意的是，地表水中检出的4:2FTS（氟调聚物磺酸）等4种物质未见于原样，提示历史污染或前体物降解的存在。

3.2 地表水PFAS动态
泄漏当日，Picnic Pond出口（L3）浓度比入口低99.9%，但后续监测显示PFAS持续向下游输送。两溪流交汇处（L5）浓度较上游（L4）降低45.2%，而盐沼区（L6-L7）因潮汐作用呈现浓度震荡，证实水动力过程对PFAS再分布的关键影响。

3.3 空间异质性机制
PFOS等长链PFAS（log K_ow

4.8）在近泄漏点滞留更久，而短链物质如PFBS（全氟丁烷磺酸）扩散更快。盐沼区的高离子强度引发“盐析效应”，促使PFAS从水体向沉积相转移。

3.4 时间维度特征
尽管清理行动移除了70,310升污染水体，但K-W检验未发现PFAS总量的显著时间差异（p=0.2134），反映污染持续输入与自然衰减的动态平衡。

该研究揭示了PFAS泄漏后三大环境归趋途径：1）吸附-沉积过程主导长链PFAS去除；2）气溶胶化导致部分物质大气迁移；3）潮汐驱动下的盐水入侵加速污染扩散。值得注意的是，所有采样点PFOS浓度均超过EPA水质基准（0.06 ng/L）数百至数万倍，对当地渔业和饮用水安全构成威胁。作者建议建立“靶向采样+长期监测”的混合策略，并强调开发氟代替代泡沫（F3）的紧迫性——尽管其灭火效率较低，但可从根本上杜绝PFAS污染。这项研究为全球5000余处AFFF污染场地的治理提供了范式，尤其对沿海敏感生态系统的应急响应具有指导意义。