中国通过市政饮用水中全氟烷基酸残留物对人体暴露风险的评估及来源分析

《Environmental Technology & Innovation》：Evaluation of human exposure risks to perfluoroalkyl acid residues via municipal drinking water and source analysis in China

中国九大水系冬季和夏季11种全氟烷基酸（PFAAs）污染特征及健康风险研究表明，饮用水成为主要暴露途径，东部和南部工业密集区风险最高，其中PFOA和PFHxS的健康风险指数（HRI）显著超过安全阈值。研究提出需完善饮用水安全标准、升级处理技术并减少源头污染。

　　### PFAAs在饮用水中的暴露风险分析

#### 引言

近年来，全氟烷基酸（PFAAs）因其在环境中的持久性和生物累积性，引起了全球范围的广泛关注。PFAAs是一类广泛用于工业生产、消费品制造和水处理领域的化学物质，包括全氟羧酸（PFCAs）和全氟烷基磺酸（PFSAs）。这些化合物具有良好的热稳定性和化学稳定性，以及疏水性和疏油性，使其在多种应用中具有不可替代的优势。然而，由于其在环境中的持久性，PFAAs已被确认为全球性污染物，并在多个地区被检测到存在于地表水和地下水系统中。特别是饮用水，已经成为PFAAs暴露的主要途径之一，尤其是在工业密集和高度城市化的区域。

在某些国家，如美国、加拿大和中国，已经制定了相关的饮用水标准和健康指导值，以控制PFAAs的浓度。然而，尽管这些措施在一定程度上缓解了PFAAs对公众健康的威胁，其长期影响仍然值得关注。PFAAs不仅对健康构成潜在风险，还可能通过多种途径影响人类，包括饮用水、食品和室内环境。因此，有必要系统研究PFAAs在饮用水中的分布特征、暴露剂量及其对人群健康的风险。

#### 材料与方法

本研究的数据来源于中国国家饮用水新兴污染物调查项目，该项目由卫生部门设立，旨在监测不同时间段内各类新兴污染物的出现情况。在2019年至2020年间，研究覆盖了中国九个主要流域的23个城市，选取了具有代表性的人口和工业分布的采样点。每个采样点分别采集了125份源水样和250份饮用水样，以确保样本的代表性。水样在采集后立即保存在棕色聚乙烯瓶中，并在4°C条件下运输至实验室进行分析。

为了检测11种典型的PFAAs，研究团队开发了一种检测方法，该方法符合中国国家标准GB/T 5750.8–2023。采用弱阴离子交换（WAX）固相萃取（SPE）柱对水样进行预处理，以去除杂质并富集目标污染物。水样经过调整pH值至6.8–7.0后，加入同位素标记的内标物（如13C2-PFHxA、13C4-PFOA和13C4-PFOS）以提高检测的准确性和重复性。随后，通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）进行定量分析，以确保数据的可靠性和可重复性。

#### 结果

研究结果显示，PFAAs在源水和饮用水中的浓度和检测频率存在显著的时空差异。在冬季和夏季，所有目标PFAAs均在至少一个采样点被检测到，但除了PFHpS外，其他10种PFAAs在饮用水中也有较高的检测率。PFAAs在源水和饮用水中的浓度没有显著差异，表明源水污染是饮用水中PFAAs暴露的主要来源。PFCAs的浓度在夏季显著高于冬季，而PFSAs的浓度则在两个季节中保持相对稳定。

通过聚类分析，研究将采样点分为三个不同的群组。其中，第二群组的PFAAs浓度最高，主要由PFOA、PFHxS和PFHxA组成。这些化合物的浓度与人口、工业排放和生活污水排放存在显著正相关，说明这些区域的工业活动和城市化水平对PFAAs的污染具有重要影响。此外，研究还发现，某些流域的PFAAs浓度在夏季显著增加，这可能与降水和地下水位上升有关，从而促进污染物向水体迁移。

在暴露剂量方面，不同年龄段的人群对PFAAs的摄入量存在差异，其中幼儿的暴露剂量最高。研究通过计算所有年龄段的暴露剂量（APEDIs）来分析不同流域的暴露情况。结果表明，PFAAs的总暴露剂量在不同流域之间存在显著差异，其中一些流域的暴露剂量超过了国际健康指导值，表明这些地区存在较高的健康风险。

#### 讨论

PFAAs的污染特征表明，C4、C6和C8链长的PFAAs在饮用水中仍然是主要的残留物。PFOA和PFOS等长链PFAAs因其在工业中的广泛应用，仍然是饮用水中主要的健康风险来源。尽管近年来一些国家已对这些化合物的使用进行限制，但在某些地区，PFOA和PFOS的浓度仍然较高，表明其在环境中的持久性以及治理的紧迫性。

研究还发现，源水污染是饮用水中PFAAs暴露的主要驱动因素。由于污水处理厂对PFAAs的去除能力有限，源水中的污染物可能通过地表径流、降水和地下水流动进入饮用水系统。这表明，控制源水污染是减少饮用水中PFAAs暴露的关键措施之一。此外，一些新型替代化合物，如FBSA和GenX，尽管已逐步取代传统PFAAs，但在某些区域仍表现出较高的浓度，这提示需要进一步关注这些替代化合物的环境影响。

在健康风险评估方面，研究使用了风险商数（HRQ）和混合风险商数（HRI）来评估PFAAs对人群健康的潜在影响。结果表明，PFOA和PFHxS在某些采样点的HRQ值超过了1，表明这些化合物对健康构成了显著威胁。相比之下，PFOS的HRQ值较低，但其在某些区域的浓度仍然较高，说明其对健康的潜在影响不容忽视。

此外，研究还发现，饮用水作为PFAAs暴露的主要途径，其贡献率在不同地区存在显著差异。在一些国家，如欧洲，PFAAs的暴露途径可能更多样化，但在中国，饮用水仍然是主要的暴露源。这表明，针对饮用水的治理措施对于减少PFAAs对公众健康的威胁至关重要。

#### 结论

本研究系统分析了中国九个主要流域中PFAAs的分布特征及其对人群健康的潜在风险。结果表明，饮用水是PFAAs暴露的主要途径，尤其是在工业密集和高度城市化的区域。PFOA和PFHxS等化合物在某些区域的浓度较高，对健康构成了显著威胁。因此，有必要加强饮用水安全管理和治理措施，包括建立基于健康的饮用水标准、更新水处理技术以及减少源水污染。

研究还指出，尽管一些国家已对PFAAs的使用进行限制，但在某些地区，这些化合物仍然广泛存在。因此，持续的监测和研究对于全面评估PFAAs对健康的长期影响至关重要。此外，新型替代化合物的使用也需要进一步关注，以确保其不会对环境和人类健康造成新的威胁。

#### 作者贡献声明

本研究的作者们分别在不同方面做出了贡献。Xin Wen负责资源和调查，Muyesaier Tudi负责撰写和验证，Yongyan Chen负责验证和调查，Lan Zhang负责监督、方法设计和概念化，Jia Lyu负责撰写初稿、方法设计、调查和数据分析。

#### 同意声明

本研究不涉及人类受试者。

#### 伦理批准

本研究不涉及人类或动物受试者，因此无需伦理批准。

#### 生成式AI与AI辅助技术声明

在本研究的撰写过程中，作者们未使用生成式AI和AI辅助技术。

#### 资金支持

本研究得到了国家饮用水新兴污染物风险监测项目的资助。