《Journal of Environmental Chemical Engineering》:Ultra-short-chain PFAS dominance in Korean Tap Water and the Emerging Challenge of Trifluoroacetic acid
编辑推荐:
•超短链PFAS在韩国饮用水中的PFAS负荷中占主导地位。•三氟乙酸占超短链PFAS总量的97.6–99.8%。•非TFA PFAS谱反映了流域和源水差异。•三氟甲磺酸仅在洛东江流域被检测到。•高分辨质谱筛查揭示了靶标分析之外的六种额外PFAS。引言全氟和多氟烷基物质(PFA
- •
超短链PFAS在韩国饮用水中的PFAS负荷中占主导地位。
- •
三氟乙酸占超短链PFAS总量的97.6–99.8%。
- •
非TFA PFAS谱反映了流域和源水差异。
- •
三氟甲磺酸仅在洛东江流域被检测到。
- •
高分辨质谱筛查揭示了靶标分析之外的六种额外PFAS。
引言
全氟和多氟烷基物质(PFAS),通常被称为"永久化学品",由于其卓越的热稳定性和抗降解性,被广泛应用于工业应用和消费品中[1], [2]。然而,这些特性导致其环境持久性和在水体系统中的普遍存在,引发人们对不利健康效应的严重担忧,包括内分泌干扰、免疫毒性、发育毒性和癌症风险[3], [4]。饮用水是一种主要且不可避免的暴露途径,因为其日常饮用导致PFAS的持续、长期摄入[5], [6]。最近的证据表明,自来水和瓶装水中均存在广泛的PFAS污染,表明通过饮用水的暴露比以往认为的更为普遍[7]。
人们对超短链PFAS表现出特别的关注,如三氟乙酸(TFA)和三氟甲磺酸(TFMS),这些物质经常在水中被检测到,并日益被认为是水环境中含量最丰富的PFAS之一[8], [9]。它们的高迁移性、对常规处理的抗性以及有限的毒理学表征表明,可能存在被低估的暴露风险,而当前的监管框架对此仍关注不足[10], [11]。此外,越来越多的证据表明,饮用水系统中存在大量未识别的PFAS和含氟转化产物[12]。这些化合物在很大程度上被常规监测所排除,最近的疑似和非目标筛查研究表明,总有机氟的大部分内容无法仅通过靶标PFAS分析来解释,凸显了"PFAS空白"[13], [14]。解决这一空白需要超越传统靶标监测的整合分析方法。
在韩国,汉江和洛东江等主要河流水系的表层水为城市人口提供了主要的饮用水来源,直接将源水质量与自来水安全联系起来。先前的研究报告了PFAS浓度存在显著的空间变异性,在城市化和工业化地区浓度较高,反映了土地利用和污染来源的差异[15]。特别是洛东江流域引起了关注,因为大型工业综合体及其相关的废水排放被认为是PFAS污染的重要贡献者,而源自该流域的自来水显示出明显的组成特征,表明受到工业影响[16], [17]。然而,现有研究大多集中在传统PFAS和饮用水处理系统中的一些替代物上[18], [19]。尽管最近的工作已将靶标清单扩展至包括前驱物和新兴PFAS,并证明了在处理过程中短链化合物的去除率有限以及前驱物可能发生转化[20],但跨主要流域的全面空间评估仍然稀缺。然而,关于不同饮用水源制度下超短链PFAS(如TFA)的全面空间信息仍然有限。
近年来,东亚地区的研究越来越多地报道了短链和超短链PFAS在水体和饮用水系统中的出现,凸显了这些高迁移性化合物日益增长的区域相关性[21], [22], [23]。然而,地表水和饮用水中的TFA可能来自多种来源和途径,包括工业排放、市政废水排放、含氟前驱物的降解以及广泛的大气沉降[24]。尽管存在这些潜在输入,但在韩国主要饮用水源系统中整合超短链PFAS(特别是TFA)与广泛的靶标和新兴PFAS的空间解析信息仍然有限。为解决这一知识空白,本研究系统评估了TFA和新兴PFAS在韩国两个主要流域中的出现和空间分布。
因此,本研究调查了从韩国两个主要流域收集的自来水样品以及瓶装水中49种PFAS(包括超短链化合物)的出现和空间分布,以评估依赖于水源的饮用水质量。此外,使用高分辨质谱进行了疑似和非目标分析,以鉴定饮用水样品中以前未被识别的PFAS。通过整合这些方法,本研究旨在阐明超短链PFAS(特别是TFA)如何对测得的PFAS负荷做出贡献,以及PFAS组成谱在不同流域和饮用水源制度间如何变化。补充的高分辨质谱筛查还能进一步评估所选靶标清单未涵盖的额外PFAS,从而为传统靶标监测的局限性提供证据。
章节节选
标准品与试剂
共分析了49种PFAS化合物,包括28种PFAS标准混合物(PFAC30PAR)、三氟乙酸(TFA)、全氟丙酸(PFPrA)、全氟十六烷酸(PFHxDA)、全氟十八烷酸(PFOcDA)、三氟甲磺酸(TFMS)、全氟丙烷磺酸盐(PFPrS)、全氟十一烷磺酸盐(PFUnDS)、全氟十三烷磺酸盐(PFTrDS)、2H-全氟-2-辛烯酸(FHUEA)、2H-全氟-2-癸烯酸(FOUEA)、2H-全氟-2-十二烯酸(FDUEA),
饮用水中PFAS的出现情况
表1展示了自来水(n = 41)和瓶装水(n = 7)中49种靶标PFAS的浓度。在靶标化合物中,12种PFAS在48个样品中的至少一个中被检测到。按水类型(自来水与瓶装水)分类,11种PFAS在至少一个自来水样品中被检测到,检出频率(DF%)从PFHxS的7.3%到TFA的100%不等。而仅在至少一个瓶装水样品中鉴定出4种PFAS(PFMPA的14.3%到PFBA的85.7%)。
结论
本研究通过整合靶标、疑似和非目标分析,对韩国饮用水中PFAS的出现情况进行了全面评估。TFA在自来水中被普遍检测到,并占PFAS总浓度的大部分,表明超短链PFAS代表饮用水暴露中一个主要但监管不足的成分。我们的发现表明,尽管TFA在两个河流域中都充当着广泛存在的背景贡献者,
CRediT作者贡献声明
Kimberly Etombi Muambo:撰写——初稿,可视化,验证,调查研究。Jeong-Eun Oh:撰写——审阅与编辑,监督,项目管理,资金获取。Sehyeong Park:撰写——初稿,可视化,验证,调查研究,概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们不存在任何已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所报道的工作。
致谢
本研究由韩国教育部的国家研究基金会资助的基础科学研究计划(RS-2021-NR060122)支持,并由大韩民国环境部的韩国环境产业与技术研究院(KEITI)通过"基于多种介质中生物积累的优先物质分析方法开发与监测"项目资助(RS-2025-02223474)。
Sehyeong Park|Kimberly Etombi Muambo|Jeong-Eun Oh