《Results in Engineering》：From Adsorption to Destruction: A Cross-Media Evaluation of PFAS Removal Technologies
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全氟和多氟烷基物质(PFAS)是持久性、迁移性和生物累积性污染物，它们在水、土壤和沉积物之间持续循环，因此单一介质中的修复很少能实现持久的风险降低。其结构多样性带来了双重挑战：长链PFAS优先在固体和生物群中积累，而短链和前体化合物则保持高度迁移性，并可能随时
全氟和多氟烷基物质(PFAS)是持久性、迁移性和生物累积性污染物，它们在水、土壤和沉积物之间持续循环，因此单一介质中的修复很少能实现持久的风险降低。其结构多样性带来了双重挑战：长链PFAS优先在固体和生物群中积累，而短链和前体化合物则保持高度迁移性，并可能随时间再生污染。传统的吸附和分离技术有效降低了水相浓度，但大多将PFAS转移至废吸附剂、污泥或浓缩液流中，若未经过不可逆处理，这些二次储存库可能重新进入环境。综合2015年至2025年间发表的243篇同行评审研究，本综述引入了一个跨介质质量平衡框架，该框架区分了PFAS封存过程与不可逆矿化技术。土壤稳定化方法可在不消除污染物质量的情况下实现约60-90%的PFAS浸出抑制，而优化的热、电化学和等离子体破坏技术在受控条件下对浓缩固体和液体残留物可实现>99%的去除。本综述比较评估了吸附、离子交换、膜、泡沫分馏、热处理、高级氧化、电化学氧化和等离子体工艺在水、废水、土壤和沉积物系统中的应用，同时基于氟质量平衡考虑，关键地区分了母体化合物去除与已验证的矿化。分析进一步表明，混合“浓缩-然后-破坏”处理工艺与独立的整体破坏处理相比，通过将高强度矿化限制在浓缩残留液流中，可降低整体生命周期能耗和成本。本综述不是孤立地评估单个技术，而是提出了一个跨介质工程框架，该框架整合了污染物捕获、浓缩、封存和不可逆破坏，以最小化PFAS再分布并实现持久的污染物质量减少。这种系统级视角为技术选择、集成处理工艺设计和可持续现场实施提供了实用基础。
**1. 引言**
全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其碳-氟键的极端稳定性而成为关键环境问题，能在水、土壤、沉积物和生物体中持续存在。传统吸附和分离技术虽能降低水相浓度，但主要将PFAS转移至废介质或浓缩液流，形成二次储存库。本文综述了243项研究，提出跨介质质量平衡框架，区分封存与不可逆矿化，并评估吸附、离子交换、膜、泡沫分馏、热处理、高级氧化、电化学氧化及等离子体工艺，强调混合“浓缩-然后-破坏”处理工艺可降低生命周期能耗，为技术选择和系统设计提供基础。
**2. 定量性能基准**
报告的性能指标因场地和基质条件而异，呈现范围而非固定值。土壤稳定化可使可浸出PFAS减少约60-90%，但未破坏分子。热处理在充分温度下对固体可实现近完全去除(~90%至>99.9%)。电化学氧化和等离子体处理对浓缩液流可实现70-99%去除。这些数据支持“先浓缩后破坏”原则，即低能量捕获处理大体积，高能量破坏仅用于浓缩残留物，从而降低生命周期成本和能量。
**3. 方法学**
本研究采用结构化叙事综述方法，遵循PRISMA 2020原则，从Scopus、Web of Science、PubMed和ScienceDirect系统收集2015-2025年间文献，并通过引用追踪补充。经筛选，最终纳入243篇同行评审研究。提取数据包括PFAS类型、环境基质、处理技术、去除效率、矿化指标等。由于研究异质性，结果解释为性能范围而非固定值，并谨慎区分母体去除与不可逆矿化。
**4. PFAS污染背景与背景**
PFAS污染源于其独特的化学结构，碳-氟键赋予极端热稳定性和化学稳定性，使其在环境中持久循环。长链和磺化PFAS优先吸附于土壤和沉积物，短链种类更具迁移性。全球检测显示污染广泛，废水处理厂作为持续点源，污泥土地利用导致二次污染。土壤和沉积物作为长期储存库，通过径流、再悬浮等方式重新释放，形成跨介质循环。
**5. PFAS性质控制环境命运和可处理性**
分子结构决定环境命运：链长和官能团影响吸附、迁移和生物累积。长链PFAS疏水性强，易吸附于固体；短链种类更易溶于水。吸附和离子交换材料对长链去除效率高，对短链效果差。氧化降解常生成短链中间体而非完全矿化。异构体形式也影响行为，支链结构保留较弱。这些结构-性质关系直接决定处理性能。
**6. 跨介质来源和环境出现**
PFAS来源包括工业排放、消费品使用和消防泡沫(AFFF)应用。工业活动通过废水、废气、固体废物释放；消费品在使用和洗涤中释放；AFFF产生持久污染羽流。这些输入导致地下水、地表水、土壤和沉积物中PFAS广泛存在。废水处理厂将PFAS转移至污泥和出水中，污泥土地利用耦合水-土污染路径。风暴径流、沉积物再悬浮等过程维持跨介质循环。
**7. 人类和生态驱动因素**
PFAS具有蛋白结合、慢清除、多器官毒性特征，与免疫毒性、内分泌干扰、癌症风险相关。短链PFAS的高迁移性确保远距离暴露。前体化合物转化可再生污染。水生食物链中生物放大，沉积物作为持久二次源。吸附或封存仅转移污染，不可逆破坏是中断暴露和实现持久风险降低的必要条件。
**8. PFAS去除技术**
**8.1 吸附和分离技术**：活性炭、离子交换树脂、纳滤、反渗透、泡沫分馏等主要通过疏水或静电作用捕获PFAS，转移至固体或浓缩液流，但未破坏。它们作为前端浓缩和封存步骤，产生二次残留物需后续处理。
**8.2 破坏技术**：高温热处理、电化学氧化、等离子体处理、高级氧化等通过C-F键断裂实现不可逆矿化。但能耗高，适用于小体积浓缩液流而非大体积稀释水。需注意父体消失不必然代表完全矿化，需氟质量平衡验证。
**8.3 跨介质和混合处理工艺**：混合处理工艺将前端捕获与后端破坏结合，如吸附-电化学氧化、膜-等离子体处理等。这种“浓缩-然后-破坏”策略减少处理体积，降低生命周期能耗，防止跨介质反弹。通过耦合不同技术，可同时处理长链和短链PFAS，实现持久质量减少。
**9. PFAS处理技术的评价标准**
评价需超越简单去除率，考虑质量平衡、能量需求、可扩展性、残留管理、基质稳健性等。关键指标包括净矿化、每单位PFAS质量破坏的能耗、残留物处理可行性、对短链和前体的控制。技术应基于其在混合处理工艺中的功能角色评估，而非孤立性能。
**10. 新兴挑战和未来方向**
超短链PFAS和替代品的检测增加，因其高迁移性和低吸附性而难以去除。实验室研究向现场推广面临水力变异性、污垢、基质复杂性等挑战。高能耗破坏技术成本高。需标准化氟质量平衡报告、长期现场验证和生命周期评估，以推动可靠的全规模实施。
**11. 可持续性和技术经济考虑**
可持续修复要求从浓度降低转向永久质量去除。封存技术能量效率高但产生长期残留物。破坏技术能耗高，但应用于浓缩液流时经济性改善。混合处理工艺将高能耗步骤限制于小体积，降低生命周期成本。每单位PFAS质量破坏的能耗是关键指标，直接破坏稀释水流不可行。需考虑全生命周期成本、温室气体排放和残留管理。
**12. 综合方法和未来方向**
系统级路线图将前端捕获、中间浓缩和末端破坏整合。通过吸附/膜浓缩，再通过电化学/等离子体处理矿化，可控制短链和前体。需结合原位封存快速降低暴露，再通过异位破坏实现永久去除。标准化监测和氟质量平衡验证是必要条件。
**13. 决策**
持久性PFAS修复不能在单一介质中通过浓度控制实现，需跨介质的不可逆质量消除。质量平衡框架区分封存与矿化，以净脱氟化率为关键指标。支持“先浓缩后破坏”的混合处理工艺，通过耦合低能量捕获和高能量破坏，关闭质量平衡，防止反弹，中断跨介质循环。本文贡献在于提供跨介质工程视角，按功能角色评价技术，为选择可持续、可扩展的修复策略提供实用基础。
