东非维多利亚湖流域污水处理厂中新型与遗留全氟及多氟烷基物质（PFASs）的污染特征、生态风险与质量负荷研究

本研究针对乌干达快速城市化带来的新兴污染物全氟及多氟烷基物质（PFASs）污染问题，系统评估了Bugolobi与Kirinya污水处理厂（WWTPs）中15种PFASs的污染水平、质量负荷及去除效率。研究发现短链PFASs（如PFBS、PFBA）占主导，污水处理厂成为PFASs进入水生生态系统的关键点源，生态风险评估显示其对低营养级生物构成较高风险。该研究填补了非洲地区PFASs污染的系统性数据空白，为区域水质管理与污染控制提供重要科学依据。

　　

随着乌干达城市化与工业化的快速发展，废水中的新兴污染物——全氟及多氟烷基物质（Per- and Poly-fluoroalkyl Substances, PFASs）的污染问题日益凸显。这类人工合成化学品因其独特的热稳定性和防水防油性，被广泛用于纺织品、消防泡沫和不粘炊具等工业产品中。然而，PFASs极强的化学稳定性和生物累积性，使其成为全球性的环境问题。尤其是在非洲地区，相关研究仍较为缺乏，污水处理厂（Wastewater Treatment Plants, WWTPs）作为污染物的重要汇集点和排放源，其对PFASs的去除能力及生态影响尚未得到系统评估。

在这一背景下，研究人员选择乌干达境内维多利亚湖流域的两个主要污水处理厂——位于坎帕拉的Bugolobi厂和位于金贾的Kirinya厂，开展了一项针对15种PFASs（包括羧酸类、磺酸类、氟调聚醇及磺酰胺类等）的深入研究。该研究旨在分析PFASs在进水与出水中的污染水平、评估其每日质量负荷、分析污水处理工艺对PFASs的去除效率，并进一步评价其排放对水生生态系统的潜在风险。研究成果发表在《Emerging Contaminants》上，为东非地区PFASs污染管控提供了关键数据和支持。

在研究过程中，团队于2024年8月采集了Bugolobi和Kirinya污水处理厂共80个废水样本，覆盖进水、初级出水、最终出水以及稳定塘的不同处理阶段。借助固相萃取（SPE）前处理技术与液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析方法，研究团队精准定量了包括PFBS、PFBA、PFHxA、PFOA、PFOS等在内的10种PFASs。质量控制严格，检测限低至0.01 ng/L，保证了数据的可靠性。生态风险评价则采用风险商值法（Risk Quotient, RQ），结合预测无效应浓度（PNEC）与最大环境浓度（MEC），评估了PFASs对藻类、溞类和鱼类等多营养级的潜在毒性。

研究结果显示，两个污水处理厂均检出多种PFASs，短链物质如全氟丁烷磺酸（PFBS）和全氟丁酸（PFBA）占据主导，浓度范围从未检出（n.d.）至372.4 ng/L。Bugolobi厂进水与出水中的PFASs平均水平分别为60.85 ng/L和237.91 ng/L，Kirinya厂则分别为17.58 ng/L和7.79 ng/L，说明传统处理工艺对某些PFASs的去除效果有限，甚至出现“负去除”现象，推测是因吸附于污泥的PFASs重新释放或前体物转化所致。

在质量负荷方面，Bugolobi厂每日向环境中排放的PFASs总量高达5353.56 mg（约合1.95 kg/年），远高于Kirinya厂的93.62 mg/天（0.034 kg/年）。这一差异与处理厂服务人口、工业化程度及处理工艺密切相关。短链PFASs因水溶性强、吸附性差，更易穿透处理系统，造成较高的排放负荷。

去除效率方面，磺酸类PFASs（∑PFSAs）的去除率显著高于羧酸类（∑PFCAs），在Bugolobi厂分别为72.45%和-127.38%，在Kirinya厂分别为36.45%和-20.50%。长链PFASs因疏水性较强，易被吸附去除，而短链PFASs则因高水溶性而难被截留。此外，研究中发现全氟辛烷磺酰胺（N-MeFOSA、N-EtFOSA）等前体物可能在处理过程中转化为更稳定的终端产物（如PFOS），进一步增加了出水中PFASs的浓度。

生态风险评价显示，PFBS和PFBA对藻类的风险商值最高（RQ > 1），尤其在Bugolobi厂区域，低营养级生物面临的风险更为显著。相比之下，传统关注的全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）表现出较低的直接生态风险，说明当前污染特征已转向以短链、新型PFASs为主。这一发现警示我们，即便排放浓度不高，短链PFASs的高水溶性、迁移性和潜在生物效应仍可能对水生态系统构成长期威胁。

综上所述，该研究系统揭示了乌干达维多利亚湖流域污水处理厂中PFASs的污染现状与环境行为，明确指出污水处理厂是PFASs进入水环境的关键点源。短链PFASs的广泛存在、处理工艺的局限性及其对低营养级生物的较高风险，表明现有污水处理技术无法有效应对这类新兴污染物。研究结果强调，有必要加强对PFASs，尤其是短链替代品的环境监测与管控，开发和推广高效去除技术，并建立适用于非洲地区的生态毒性数据库与风险评估框架，为区域水环境保护提供更有针对性的管理策略。