《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Multi-Elements and Emerging Contaminants in Tap Water: Multivariate Characterization of a French Small-Scale Network
编辑推荐：
•对住宅自来水中使用570种化学物质进行综合评估。•共检测到52种物质，包括金属、稀土元素、挥发性有机化合物和三氟乙酸。•三氟乙酸是唯一在所有家庭中持续检测到的全氟和多氟烷基物质。•多元统计方法识别出了空间和时间变异性模式。•研究结果支持将常规监测扩展至新兴污染物。引言安全的
- •
对住宅自来水中使用570种化学物质进行综合评估。
- •
共检测到52种物质，包括金属、稀土元素、挥发性有机化合物和三氟乙酸。
- •
三氟乙酸是唯一在所有家庭中持续检测到的全氟和多氟烷基物质。
- •
多元统计方法识别出了空间和时间变异性模式。
- •
研究结果支持将常规监测扩展至新兴污染物。
引言
安全的饮用水是全球一项根本性的公共卫生优先事项。饮用水质量通常通过监管监测计划进行评估，旨在核实是否符合基于健康的标准，并控制化学和微生物危害的发生。然而，饮用水的化学组成远比目前监管监测计划中包含的有限物质更为复杂。世界卫生组织强调全面危害识别、风险管理、监测和从集水区到消费者的水安全规划的重要性[68]。同样，美国环境保护署维持《候选污染物清单》，该清单列出了已知或预计在公共供水系统中出现但尚未受国家主要饮用水法规约束的污染物。第五版《候选污染物清单》涵盖了广泛的化学物质，并特别将全氟和多氟烷基物质视为需要进一步评估的污染物组[61]。在欧洲层面，欧洲化学品管理局已在REACH框架下评估了一项涵盖约10000种全氟和多氟烷基物质的广泛限制提案，凸显了此类物质所面临的挑战规模[19]。这些进展表明，识别和表征已确立监管标准之外污染物的需求日益增加。
在法国，自来水是受监测最多的"食品"之一，持续进行卫生监测，其结果在物理化学和生物学合规或非合规方面透明且公开可查。该监测旨在确保供人类饮用的水（即饮用水或自来水）的卫生安全。每位消费者均可自由查阅其居住市镇供水质量的数据，既可从市政厅（公开展示）获取，也可通过卫生部管理的开放获取网站获取。一张按地区和市镇组织的全国地图汇总了物理化学和生物学参数、选定化学物质及其浓度，同时也提供了监管限值，使消费者能够评估合规性，在了解水质的情况下安全饮用自来水。此外，法国公共信息服务平台也促进了与水相关数据和环境信息的获取。
重要的是要强调，无论是自来水还是瓶装水，没有任何水是完全没有化学物质的，且自来水质量因当地水源和分配系统而异[20]、[28]。因此，法国各地域之间存在空间异质性，既体现在化学化合物的定性存在方面，也体现在定量方面。因此，水质数据的解释必须考虑当地条件和供水特征[12]、[13]、[55]、[56]。
尽管法国自来水总体安全性较高，但近年来消费者对自来水的信任度有所下降。这由多种因素驱动，包括痕量污染物的存在、对污染事件（如全氟和多氟烷基物质污染、老旧管道的铅污染、饮用水集水区关闭）的媒体报道，以及更广泛的环境问题，如土壤和地下水污染、气候变化和日益增长的用水需求[30]、[31]、[41]、[42]、[76]。新兴污染物类别的出现进一步加剧了公众关注，如内分泌干扰物、全氟和多氟烷基物质、烷基酚和农药转化产物[26]、[30]、[48]、[77]。调查表明，尽管总体信心仍然较高，但相当比例的人口认为饮用水质量正在恶化[28]、[34]。
在此背景下，法国2030年水资源计划强调需要提高透明度并增强对自来水成分的了解，以加强公众信任。然而，大多数监测计划侧重于预先规定的受监管或优先污染物清单以及法规合规性，往往忽视了化学混合物的复杂性及其随时间和空间的变化[41]、[49]。这一局限性在消费点尤为相关，因为水成分不仅反映了源水特征和处理工艺，还反映了分配系统和家庭层面的因素。
在此方面，综合化学筛查与多元统计分析相结合是一种强大的方法，有助于更好地理解自来水成分的结构和动态[33]、[51]。虽然传统的单变量分析提供了关于个别物质的信息，但它们无法捕获变量之间的关系或识别复杂数据集中的潜在模式。多元统计方法，如相关分析、主成分分析、层次聚类和热图可视化，能够识别行为相似的化合物组、潜在的共同来源以及控制水化学的主要过程。这些工具的应用可以提供更深入的了解，包括多种化学物种的共存、地质来源与人为来源贡献的区分，以及与分配系统相关的时变变化[11]、[18]、[55]。
在此背景下，本研究对法国某市镇四个家庭在六个月内直接从水龙头采集的自来水进行了全面表征。共分析了15项水质参数和570种化学物质，包括27种矿物质（其中18种金属）、14种稀土元素、34种挥发性有机化合物、16种多环芳烃、7种多氯联苯、45种全氟和多氟烷基物质（包括三氟乙酸和20种受监管的全氟和多氟烷基物质）、16种烷基酚和411种农药。
因此，本研究的目标是：（i）在常规监管监测之外，对家庭自来水的化学组成进行综合的多类别表征；（ii）评估六个月内无机和有机污染物的时间变异性；（iii）使用多元统计方法研究化学多样性污染物之间的关系和共现模式；（iv）识别可能指示共同来源或影响水成分过程的化学模式；（v）评估这些发现对饮用水监测和需要增加监测关注污染物的识别的意义。随后对三氟乙酸给予了特别关注，因其系统性的存在以及在围绕高持久性含氟物质不断发展的科学和监管讨论中的相关性。
分节摘录
采样点
勒费伊-勒沙托是法国杜省的一个小村庄，有366名居民（2023年最后一次人口普查），面积7.31平方公里（47°17′N 5°48′E）。该市镇由邻近市镇库尔沙蓬的一个地下水含水层供水。同一含水层总共为九个相邻市镇供水。管理工作由一个市镇间机构负责，其职责包括向消费者提供符合现行监管质量标准的水，即
化学特征和污染物发生情况
综合筛查揭示了所调查自来水的异质性化学特征。在570种目标物质中，有52种至少被识别和量化一次，其中14种金属、5种类金属、9种其他矿物质、14种稀土元素和10种有机物。四个家庭收集的六份样本中测得的各化学物质家族总浓度的平均值为
结论
本研究基于六个月期间对15项水质参数和570种化学物质的分析，提供了对家庭自来水的综合表征。尽管所有样本均符合现行物理化学卫生要求，但结果显示了痕量水平复杂污染物混合物的系统性出现，尽管共用同一供水系统，不同家庭之间存在可测量的差异。
多元分析揭示了化学物质之间的明显模式
资金
作者未披露来自行业、机构、协会或国家机构的任何资助。本研究由项目合作大学提供资金。
作者贡献声明
格雷戈里奥·克里尼：写作 – 审阅与编辑、验证、监督、资源、方法学、资金获取、数据管理、概念化。达里奥·拉卡拉米塔：写作 – 审阅与编辑、写作 – 初稿、可视化、软件、调查、数据管理。洛伊克·昂格宁：写作 – 审阅与编辑、调查、数据管理。
利益冲突
作者没有相关的财务或非财务利益需要披露。他们还声明，他们没有可能影响本文所报告工作的个人关系。
致谢
格雷戈里奥·克里尼感谢贝桑松的玛丽和路易·巴斯德大学在CHRYSALIDE II 2025-2027项目下为这项工作提供资金，该项目建立了贝桑松大学和巴里大学之间的法意合作，并欢迎达里奥·拉卡拉米塔作为访问学者赴法国开展研究工作。作者感谢贝桑松的玛丽和路易·巴斯德大学和巴里大学在WATEREX 2025-2029
格雷戈里奥·克里尼|洛伊克·昂格宁|达里奥·拉卡拉米塔
