综述:饮用水中的全氟和多氟烷基物质综合评述:理化性质、来源、健康影响、监管限值和未来展望

【字体: 时间:2025年09月09日 来源:Results in Engineering 7.9

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  这篇综述全面剖析了全氟和多氟烷基物质(PFAS)在饮用水中的污染现状,系统梳理了其理化特性(如C-F键稳定性)、环境来源(工业排放、消防泡沫等)、健康危害(免疫抑制、肝毒性、癌症等)及全球监管差异(如美国EPA MCLs与欧盟DWD标准),并探讨了LC-MS/MS检测技术和GAC/IX/RO处理工艺的优劣,为未来PFAS风险管理提供了科学框架。

  

引言

全氟和多氟烷基物质(PFAS)是一类含至少一个全氟化甲基(–CF3)或亚甲基(–CF2–)的合成化合物,其强碳-氟键赋予极端持久性,被称为"永久化学品"。自20世纪40年代商业化以来,PFAS广泛应用于不粘涂料、消防泡沫等产品,导致全球水体污染。

PFAS分类与特性

PFAS分为非聚合类(如PFOA、PFOS)和聚合类(如PTFE),链长度决定环境行为:长链PFAS易吸附于土壤,短链(如PFBA)水溶性更高。热稳定性实验显示,PFAS需>950°C才能完全矿化,而疏水性使其易与蛋白质结合,通过Ω机制插入生物膜。

污染来源与暴露途径

主要污染源包括:

  1. 1.

    工业排放:电镀、半导体制造废水含PFAS高达5,200,000 ng/L;

  2. 2.

    消费品:化妆品中25.9%检出PFAS,纺织品含72种不同PFAS;

  3. 3.

    消防泡沫:训练场地土壤PFAS可渗入地下水,如美国新泽西州63%供水系统受污染。

健康危害机制

  • 发育毒性:孕妇暴露关联新生儿低体重(OR=1.42)及乳腺发育延迟;

  • 肝损伤:通过PPARα通路扰乱脂代谢,升高LDL胆固醇;

  • 致癌性:IARC将PFOA列为1类致癌物,肾癌风险增加37%。

检测技术挑战

LC-MS/MS(EPA Method 533)仅覆盖29种PFAS,而总有机氟(TOF)测定显示>98%氟化物未被识别。新型SERS传感器结合机器学习,可将PFOS检测限降至0.00002 ng/L,但短链PFAS仍易漏检。

处理技术对比

技术

优势

局限

GAC

成本低,长链去除率>90%

短链效率仅15-66%

IX树脂

PFOS去除率99.9%

再生困难,单价高昂

NF膜

综合去除率99%

浓缩液处理成难题

未来方向

欧盟"PFAS总量"管控和美国EPA类群监管体现趋势,而"P充分性"原则主张按持久性统一管制。需开发低成本降解技术(如电化学氧化)并建立全球PFAS数据库,以应对这一世纪环境挑战。

(注:全文数据与结论均源自原文,未新增独立观点)

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