AFFF污染混凝土中全氟和多氟烷基物质(PFAS)的降雨径流释放特征：现场模拟研究

推荐：研究人员针对历史AFFF(水成膜泡沫灭火剂)使用导致的混凝土中PFAS(全氟和多氟烷基物质)持续释放问题，通过现场降雨模拟实验，首次证实PFOS(全氟辛烷磺酸)在径流中浓度高达500 μg/L，揭示混凝土作为PFAS二次污染源的长期风险，为环境管理提供关键数据。

　　

在消防训练场、石油设施等场所，数十年来广泛使用的水成膜泡沫灭火剂(AFFF)含有全氟和多氟烷基物质(PFAS)这类"永久性化学物质"。尽管AFFF已停用多年，但残留的PFAS仍顽固存在于混凝土结构中，成为潜在的环境定时炸弹。更令人担忧的是，目前关于PFAS如何从硬化建筑表面释放的科学认知存在明显空白——实验室数据能否真实反映自然条件下的释放规律？这一问题直接关系到环境风险精准评估和污染治理策略的制定。

为破解这一难题，来自澳大利亚的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Letters》发表了一项开创性研究。他们选择曾用于石油卡车装载区的退役混凝土平台（5 m²
）作为研究对象，采用摆动式降雨模拟系统（降雨强度0.8 mm/min）进行连续3天的现场实验，每2分钟收集径流水样，结合LC-MS/MS(液相色谱-串联质谱)分析PFOS、6:2 FTS等5种典型AFFF相关PFAS的释放动态。同时通过钻取表层5 mm混凝土粉末，绘制污染分布图谱。

3.1 混凝土中PFAS的分布特征
数据显示，混凝土表层PFOS浓度最高达2668±903 μg/kg，呈现相对均匀的空间分布（2倍差异），这与消防训练场数据（10倍差异）形成鲜明对比。研究者认为这源于该场地曾使用顶棚固定式AFFF喷洒系统，实现了灭火剂的均匀覆盖。值得注意的是6:2 FTS/PFOS浓度比（0.18）暗示该场地可能混合使用了电化学氟化(ECF)和氟调聚物两种工艺生产的AFFF。

3.2 降雨模拟中的释放动力学
径流数据揭示惊人规律：每次降雨初期都会出现PFAS浓度尖峰（PFOS最高500 μg/L），且三次实验的峰值幅度相似——这与农药等污染物的快速衰减模式截然不同。对数转化曲线显示双相释放特征：前10分钟为快速释放相（PFOS速率常数-0.26 min^-1
），之后转入慢速相。这种"脉冲式"释放证实混凝土确实是PFAS的长期储库。

3.3 质量释放评估
量化分析表明，单次降雨事件仅释放表层PFAS的0.006%（PFOS）至0.031%（PFHxA）。但前10分钟的释放量占总释放量的60-79%，凸显初期径流的关键风险。与同场地实验室模拟相比，现场释放系数（3.7×10^-5
m^-2
）低两个数量级，提示实验室条件可能高估实际环境释放风险。

这项研究首次通过现场实验证实：AFFF污染的混凝土在自然降雨条件下会持续释放PFAS，其释放动力学受混凝土特性（表面光滑度）、历史暴露方式（均匀喷洒）和PFAS种类（碳链长度）共同调控。尽管单次释放比例微小，但长达15年的理论释放周期（基于实验室模型）意味着不可忽视的长期环境负荷。研究同时建立了实验室与现场数据的关联性，为风险评估模型提供了关键校正参数。这些发现对污染场地的雨水管理、基础设施改造决策具有直接指导价值，特别是提醒环境管理者需要特别关注降雨初期的高浓度径流。未来研究可拓展不同降雨强度、混凝土老化程度等因素的影响，进一步细化预测模型。