《Journal of Hazardous Materials》：Understanding the Scale and Potential Contributions of Background PFAS in the Environment
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本文针对全氟和多氟烷基物质（PFAS）在无明确排放源的背景环境中广泛存在且来源复杂的问题，系统评估了其在多种环境介质（如土壤、水体、空气等）中的赋存水平与质量负荷。研究通过整合全球监测数据与模型模拟，揭示了表层土壤是全球PFAS的最大储库，并量化了其通过降水、淋溶等途径向地下水、地表水的迁移通量。该研究为区分点源与背景PFAS贡献、制定精准风险管理策略提供了关键科学依据。
在当今世界，全氟和多氟烷基物质（PFAS）这类人造化学品几乎无处不在。它们因其独特的防水、防油特性，被广泛用于不粘锅、防水服装、消防泡沫等众多产品中。然而，正是这些使它们备受工业界青睐的特性——极强的化学稳定性和持久性——也使其在环境中难以降解，并能够在生物体内累积，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。一个尤为棘手的难题是，即使在远离任何已知工业排放源的偏远地区，如高山、极地，也频频检测到PFAS的踪迹。这种“背景污染”现象使得在具体污染场地界定责任边界、评估污染程度变得异常复杂，因为很难分辨检测到的PFAS是来自本地特定的“点源”排放，还是由大气传输、水体循环等过程带来的“背景”贡献。厘清背景PFAS的分布、存量及其在不同环境介质（如土壤、水、空气）间的迁移转化规律，已成为精准实施PFAS环境管理和风险管控的迫切需求。
为回答上述问题，由David T. Adamson、Jeff Gamlin、Yukun Jin、Wynne Casteel、Charles Schaefer和Christopher P. Higgins组成的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》上发表了他们的研究成果。他们开展了一项系统性的评估，旨在量化背景环境中PFAS的规模及其跨介质迁移的潜在贡献。研究人员建立了一个包含土壤、地下水、地表水（淡水和海水）、降水、空气、废水以及生物固体等多种介质的全球和美国背景PFAS浓度数据库。基于此，他们不仅估算了各介质中的PFAS质量存量，还利用筛选级模型（如PFAS-LEACH模型）模拟了PFAS从土壤向地下水等关键途径的迁移过程，从而评估背景PFAS对下游受体的潜在影响。
本研究的关键技术方法主要包括：1) 文献数据系统整合：系统收集并分析了2000年至2025年初发表的全球及美国背景点PFAS监测数据，涉及多种环境介质；2) 介质质量负荷估算：采用各介质具有代表性的背景浓度中位值，结合经检测频率和地理因素校正后的介质体积，估算全球及美国范围内的PFAS质量存量；3) 跨介质迁移模拟：应用基于质量平衡和运移理论的筛选级模型（如PFAS-LEACH Tiers 3 and 4 Models），模拟PFAS在包气带中的迁移及其对地下水浓度的贡献，并进行了参数敏感性分析。
研究结果
1. PFAS在不同介质中的背景浓度特征
研究汇总的数据表明，PFAS在各类环境介质中普遍检出。表层土壤中PFAS的浓度中位数相对较高，尤其是PFOS（全氟辛烷磺酸）和PFOA（全氟辛酸）等传统PFAS化合物，表明土壤是重要的PFAS储库。淡水地表水和地下水中PFAS浓度通常处于ng/L（ppt）水平，检测频率各异。海水中的浓度虽低，但检出率很高。降水和空气中的浓度最低，但其作为PFAS长距离传输途径的重要性不容忽视。废水和水厂生物固体中的PFAS浓度显著高于环境水体，体现了扩散源的特征。
2. 各介质中PFAS的相对质量库存
全球尺度上的质量估算显示，表层土壤是PFAS最大的储库，其中PFOS的质量估计可达1.3 × 107kg，远高于其他介质。地下水、海洋水和淡地表水次之。尽管空气和降水的体积巨大，但由于其浓度极低，所含的PFAS总质量相对较小。对美国数据的单独分析也呈现类似趋势，土壤依然是PFAS质量库存最高的介质。这表明，历史上通过大气沉降等方式输入的PFAS有相当一部分被保留在表层土壤中。
3. 背景PFAS的跨介质迁移贡献
通过模型模拟和分析，研究发现：直接来自降水的PFAS对地下水的贡献在大多数情况下有限，经过包气带迁移和稀释后，其导致的 groundwater 浓度通常低于饮用水标准。然而，对于已经含有背景浓度PFAS的表层土壤，其淋溶作用可能对地下水构成潜在影响，特别是在包气带较薄、下渗速率快、对PFAS滞留作用弱的地区。模型敏感性分析表明，若减少对PFAS在运移过程中滞留效应的考虑（如降低吸附作用），预测的地下水PFAS浓度可能会超过相关标准。地表水中的PFAS背景浓度可能主要受废水排放和地下水排泄（基流）的混合贡献，而降水的直接贡献因稀释作用而相对较小。
结论与意义
本研究通过系统评估表明，背景环境中存在的PFAS总量十分可观，其中表层土壤是全球范围内最重要的PFAS储库。这些储存于土壤等介质中的背景PFAS，尽管浓度可能不高，但其通过缓慢的跨介质迁移（如土壤淋溶、地下水排泄）对水环境构成长期、潜在的贡献。这一发现具有重要的环境管理意义：首先，在PFAS污染场地调查与修复中，必须科学界定和扣除背景值的影响，才能准确评估点源污染的边界和程度，避免过度治理。其次，认识到土壤作为长期源的存在，提示需要关注其缓慢释放对水环境质量的潜在长期压力。最后，研究强调了在制定环境质量标准和管理策略时，需要考虑背景PFAS的普遍存在及其跨介质迁移规律。该研究为理解PFAS的环境归趋提供了重要的全局视角和量化基础，对推进PFAS的精准溯源和风险管理具有重要意义。
