短链全氟烷基物质在城市水系统中的主导地位及环境迁移机制：多介质传输分析与人体暴露风险评估

推荐：针对短链全氟烷基物质（PFASs）因高迁移性和持久性对城市水系统（UWS）造成的污染问题，研究人员通过多介质采样和模型分析，揭示了工业区PFASs的分布特征、污水处理厂（WWTP）的负去除效率（-47.4%）及河流中稀释-沉积分配机制，指出短链PFASs（如PFBA、PFPeA）在饮用水中的超标风险（27.95–84.72?ng/L），为全球PFASs管控提供了关键数据支撑。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFASs）是一类具有高度持久性和生物累积性的合成化学品，广泛应用于工业生产和消费品中。随着长链PFASs（如PFOA和PFOS）因环境毒性被逐步淘汰，短链PFASs（如PFBA、PFPeA）作为替代品大量使用，但其环境行为与健康风险尚未充分认知。工业排放和城市水系统（UWS）成为PFASs迁移至人类的主要途径，而传统污水处理技术对短链PFASs的去除效率低下，导致其在水环境中持续累积。这一问题在全球范围内引发关注，亟需系统性研究以指导污染治理和政策制定。

针对这一挑战，中国科学院生态环境研究中心等机构的研究人员开展了针对工业区UWS中PFASs的多介质环境传输研究。通过采集水、沉积物、污泥等92份样本，结合超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析，量化了PFASs在制造厂园区（MPPs）、污水处理厂（WWTP）、河流及饮用水中的分布特征。研究进一步采用分段结构方程模型（piecewiseSEM）和共现网络分析（CNA）解析环境驱动因子，并评估了生态与健康风险。相关成果发表于《Environment International》。

关键技术方法包括：1）跨季节采样覆盖UWS关键节点（MPPs、WWTP、河流、饮用水厂及自来水）；2）UPLC-MS/MS精准定量15种典型PFASs（11种PFCAs和4种PFSAs）；3）通过质量负荷计算和衰减模型评估WWTP排放影响；4）结合piecewiseSEM和CNA识别重金属（HMs）、营养盐等环境驱动因子；5）基于风险商（RQ）和日均暴露量（ADD）评估生态与健康风险。

研究结果如下：

1. MPPs中PFASs的浓度与多介质分布
   工业废水中短链PFASs（C4–C7 PFCAs）占比达87.6%，浓度高达3738.51?ng/L，而土壤中以长链PFASs（如PFUnDA）为主，反映其大气沉降倾向。电子半导体和制药化工行业排放贡献最显著。

2. WWTP的“源-汇”双重角色
   WWTP对短链PFASs呈现负去除效率（-47.4%），年排放量达12.29?kg，其中97.15%通过废水释放。A²/O工艺中好氧段污泥PFASs浓度（113.16?ng/g）高于厌氧段（74.63?ng/g），提示降解路径的链长选择性。

3. 河流中的迁移与驱动机制
   PFASs浓度沿河流呈指数衰减（5.3?km处降低80.5–94.9%），但短链PFASs因高水溶性（logK_ow低）远程迁移。piecewiseSEM揭示重金属（效应值0.70）和营养盐（0.36）是主要驱动因子，CNA显示PFHxA、PFBS等与Li、Ni显著相关（|r|>0.6）。

4. 生态与健康风险
   长链PFASs（如PFTeDA）对鱼类生态风险最高（RQ=0.721），而自来水PFOA的儿童暴露风险（HQ=0.962）逼近阈值，且Σ₁₀PFAS（84.72?ng/L）超出加拿大限值（30?ng/L）。

5. 饮用水处理局限
   常规工艺（沉淀、O₃-GAC）对PFASs去除有限（最高71.9%），导致出水中短链PFCAs占比达82.4–97.4%。

结论与意义：该研究首次系统揭示了工业区UWS中短链PFASs的主导地位及其环境迁移机制，指出现行水处理技术无法有效阻断其扩散。研究强调需开发绿色替代品，并建议将重金属协同管控纳入PFASs治理策略。成果为全球PFASs风险评估与政策制定提供了科学依据，尤其对发展中国家工业密集区的污染防控具有重要参考价值。