综述:污水污泥中的全氟和多氟烷基物质:持久性机制、分析复杂性及可持续修复策略的全球综述
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时间:2025年09月29日
来源:Journal of Hazardous Materials 11.3
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本综述系统解析了污水污泥中全氟和多氟烷基物质(PFASs)的环境行为与治理策略,涵盖其全球分布特征(如美国∑PFAS高达3390 ng/g)、分析挑战(基质异质性、短链/前体物增多)、去除技术(热解/焚烧>99%矿化)及环境风险(土壤迁移、作物吸收、"延迟释放"效应),为PFAS管控与污泥资源化提供科学依据。
全氟和多氟烷基物质(PFASs)因强碳-氟(C–F)键带来的持久性、生物累积性和潜在毒性被称为"永久性化学品"。污水污泥作为PFASs的关键汇和二次污染源,其复杂多相组成(有机质、无机颗粒、胞外聚合物EPS、微生物群落)通过疏水相互作用、离子桥接、络合等机制驱动PFASs累积。污泥的高湿度、异质性和PFAS物种多样性则给分析检测带来巨大挑战,需结合靶向/非靶向分析及总有机氟(TOF)测定技术。
全球监测显示PFASs在污泥中的分布存在显著地域差异:美国污泥∑PFAS浓度高达3,390 ng/g(干重),以长链PFOS/PFOA为主;北欧因早期监管严格,PFOS含量低于10 ng/g。值得注意的是,短链PFASs和前体物(如MeFOSAA、EtFOSAA)浓度持续上升,反映工业替代和污水处理不完全现状。监管框架正从特定化合物限制(如美国缅因州PFOS 5.2 ng/g)向类别管控(如瑞典∑11 PFASs ≤ 3 ng/g)转变,但现有阈值多数仍不足以应对实际污染水平。
污泥PFAS处理技术主要包括物理分离(吸附、膜处理)、热破坏(焚烧、热解、水热液化)、高级氧化/还原过程、等离子体/超临界水氧化及生物法等。热破坏技术(≥650°C)可实现>99%矿化,但能耗成本高;生物途径对前体物转化有限;高级氧化等过程需考虑基质干扰和二次污染风险。技术选择需兼顾去除效率、成本效益及污泥资源化需求。
污泥土地利用过程中PFASs呈现三种关键行为:改良土壤中的迁移、植物吸收(短链PFASs在叶类作物中富集显著)以及前体物降解导致的"延迟释放"。这些行为通过食物链和微生物生态系统构成长期威胁,凸显生命周期风险管理的必要性。
需重点发展高灵敏度检测技术、阐明结合机制、建立循环风险模型、创新低成本绿色技术并推进政策驱动管理,为PFAS管控和污泥可持续利用提供支撑。
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