中国昆山城市地表水中全氟和多氟烷基化合物（PFAS）的污染情况、来源分布及风险评估

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Contamination profiles, source apportionment, and risk assessment of PFAS in urban surface water of Kunshan, China

　　

• •
  在昆山市的地表水中共筛查出61种新兴的多氟烷基物质（PFAS）。
• •
  在49种有标准检测方法的PFAS中，检测到了36种，其浓度范围为149至445 ng/L。
• •
  氟聚合物制造、造纸、纺织、皮革生产和电镀是主要的污染源。
• •
  PFOA和PFOS是主要的生态风险因素。
• •
  这些物质在不同环境浓度下对细胞健康的危害程度不同。

引言

多氟烷基物质（PFAS）被归类为新兴的合成有机污染物，其特征是至少含有一个完全氟化的甲基或亚甲基碳原子（不含H/Cl/Br/I原子）[35]。这些化合物中的强C-F键赋予了它们很高的化学稳定性，同时还具有防水、防油、热稳定性和表面活性等特性[16]。由于这些优异的性能，它们被广泛应用于200多个工业和民用领域，导致PFAS在环境中普遍存在[12][15]。工业活动、生活废水处理、废物处置以及污水处理设施和垃圾填埋场的二次泄漏通过直接和间接途径将PFAS释放到环境中[36]。由于PFAS具有高持久性、生物累积潜力以及毒性[55][8]，它们可能对野生动物和人类造成危害，引起了公众对它们对生态系统和人类健康风险的广泛关注[25][31]。

鉴于日益严重的关切，各国政府和国际组织已经开始对PFAS进行监管[33][42][44]。例如，全氟辛烷磺酸（PFOS）及其衍生物于2009年被列入附件B，并对该物质的使用进行了限制；全氟辛酸（PFOA）及相关化合物于2019年被列入附件A，并设定了使用期限；全氟己烷磺酸（PFHxS）则于2022年被列入附件A，要求彻底淘汰，不得有任何例外。制造商们正在加大力度开发结构多样的替代品以减轻PFAS对环境的负面影响。然而，结构多样的PFAS替代品的持续生产和应用，以及未反应的原材料、中间产物和副产物可能会转化为多种未知物质，这意味着与PFAS相关的风险仍然没有得到完全解决[8]。由于缺乏用于目标检测的分析标准，大多数研究仅关注了少数几种传统的PFAS[17]。在这种情况下，高分辨率质谱（HRMS）的 Wide mass range、高分辨率能力和精确的质量测量技术使得对PFAS的全面分析成为可能[54]。基于HRMS的非目标筛查方法已被证明是一种强大的分析平台，能够检测和识别环境及生物样本中的已知和未知PFAS[24][25][3][5][53][7]。

昆山镇位于中国江苏省，介于苏州和上海之间（东经120°48′21″-121°09′04″，北纬31°06′34″-31°32′36″）。截至2024年底，昆山的户籍人口为129万。该市被誉为中国经济实力最强的县级城市之一，2024年的GDP达到了5380亿元，连续21年跻身中国百强县市之列。昆山的支柱产业包括汽车制造、橡胶和塑料制品、化工原料及产品、造船、造纸和印刷以及运输设备制造。因此，大量的污水和废水导致了城市河流的污染问题，使其成为各种污染物的储存库。

为此，设计了三个循序渐进的目标：（1）详细描述传统PFAS和新兴PFAS的综合存在特征及空间分布模式；（2）通过源分配模型量化不同污染源（如工业废水、生活污水和大气沉降）的相对贡献；（3）评估综合生态和人类健康风险。为了实现这些目标，本研究采用了综合分析框架，包括非目标筛查和目标定量技术、源分配模型以及风险商和细胞培养模型。所得结果加深了对地区PFAS污染的认识，为水生环境的风险评估提供了依据。此外，还提供了有针对性的数据支持，有助于制定差异化的污染源控制策略、优先PFAS筛查清单和环境浓度基准，从而实现精准的科学监管和新兴污染物的风险治理。

章节摘录

化学物质和试剂

在本研究中，我们选择了49种天然PFAS和17种经过稳定同位素标记的类似物作为提取内标（EIS），用于定性和定量分析。关于标准物、试剂和其他材料的详细信息详见支持信息（SI）中的Text S1和Table S1。

样品采集

为了研究PFAS在中国江苏省昆山市造成的污染，我们在该市的多个区域确定了59个采样点（见图S1和表S2）。

通过非目标分析识别的传统和新兴PFAS

本研究采用HRMS非目标筛查方法确认了昆山市地表水系统中先前未检测到的PFAS的存在。通过非目标分析，共识别出12类PFAS（包含61种同系物）。这些PFAS的 proposed 结构如图1所示。除未分类的物质（在表S1中标记为“其他PFAS”）外，其余每类的CF₂校正后的Kendrick质量缺陷分布如下...

结论

本研究通过对江苏省昆山市地表水样本中PFAS的存在、浓度、空间分布、来源分配、生态风险和健康风险的全面评估，填补了部分知识空白。非目标筛查结果显示，除了传统的PFCAs和PFAS外，新兴的PFAS（如氯取代和氢取代的PFCAs和PFESAs，以及PFSiAs和PAs）也存在于地表水中...

CRediT作者贡献声明

袁凯明： 监督、资金获取、概念构思。 张俊宇： 资源协调、资金获取、数据分析。 李冰： 文稿撰写、项目管理、方法设计。 王梅辉： 数据调查。 李超军： 数据验证。 杨浩宇： 数据可视化。 万阳成瑞： 数据整理。 马东： 文稿撰写与编辑、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项目得到了中国财政部（GY2025G-9和GY2025C-8）和国家自然科学基金会（82130056和82072116）的财政支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

补充材料

与本文相关的补充材料可在此在线版本中找到。

李冰 | 张俊宇 | 李超军 | 王梅辉 | 万阳成瑞 | 杨浩宇 | 马东 | 袁凯明