《REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY》：Risks associated with PFAS in the environment and consumer products: from sources and exposure pathways to monitoring and mitigation
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全氟和多氟烷基物质(PFAS)是广泛应用于工业和消费品中的合成化合物。末端全氟烷基酸(PFAAs)——包括全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)——的非凡稳定性源于强碳–氟键，这使得这些化合物对环境降解具有高度抗性。相比之下，多氟烷基前体保留至少一个非
全氟和多氟烷基物质(PFAS)是广泛应用于工业和消费品中的合成化合物。末端全氟烷基酸(PFAAs)——包括全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)——的非凡稳定性源于强碳–氟键，这使得这些化合物对环境降解具有高度抗性。相比之下，多氟烷基前体保留至少一个非氟化碳原子，能够经历逐步环境转化，最终生成同样的持久性PFAAs作为末端产物。这种持久性导致了全球范围内地表水、地下水、土壤和饮用水的广泛污染。2024年，美国环保局(U.S. EPA)为六种PFAS制定了可执行标准，其中PFOA和PFOS的限值低至4 ng/L，反映出对痕量浓度健康影响的关注。尽管监管淘汰仍在进行，遗留化合物持续存在。短链替代品和多氟烷基前体转化为稳定的全氟烷基酸，持续造成环境负荷。研究人员考察了从制造到处置整个产品生命周期中的PFAS化学、环境归趋和管理技术。相互关联的环境介质间的传输受到特别关注，土壤和沉积物充当长期次生源。研究综述了PFAS对水生生物的毒性和人体健康影响，重点关注慢性低剂量暴露和混合物效应。分析方法涵盖靶向方法、可疑筛查和氟质量平衡技术。研究评估了管理技术，区分了分离和破坏过程，包括验证要求。新兴PFAS、前体转化和分析协调方面的知识空白表明需要改进监测和风险降低策略。本综述的关键结论是：(a) 土壤和沉积物充当长期PFAS储库，导致排放控制与暴露减少之间存在多年滞后期；(b) 靶向分析方法仅捕获总有机氟负荷的一小部分，需要结合总可氧化前体(TOP)测定法和氟质量平衡指标的分层框架；(c) 人体暴露本质上是混合物驱动的，需要基于化合物组而非逐个物质的风险评估；(d) 处理技术必须证明经过验证的破坏效果，而不仅仅是PFAS的相转移。
2 综述背景与范围
本文基于截至2026年初的同行评议文献、监管评估和监测数据，对PFAS环境归趋、人体暴露和管理技术进行批判性叙述综合。在证据不完整或有争议之处，指出所引用研究的方法学局限性及作者评估与文献主流观点的分歧。替代策略在保留高度氟化结构基序的同时改变分子架构，从而延续了持久性与环境迁移性相关的核心特征。
3 PFAS特征：化学与分类
3.1 分子结构与理化性质：PFAS通过碳链上氢原子被氟原子广泛取代而区别于其他有机物质。C–F键具有高解离能和低极化率，使全氟化碳链对亲核、亲电和自由基攻击呈惰性。氟原子的空间排列形成"氟屏蔽"效应，赋予全氟链同时疏水和疏脂的特性，与极性官能团结合后表现出强两亲行为。
3.2 全氟烷基物质与多氟烷基物质：全氟烷基物质碳链完全氟化，环境转化速率可忽略不计；多氟烷基物质含至少一个非氟化碳原子，可通过氧化或微生物转化逐步生成稳定的全氟烷基酸末端产物。前体–产物关系解释了监测数据中的时间趋势：终端PFAS生产或使用的下降并不立即转化为环境浓度的降低。
3.3 功能分类与用途导向分组：基于官能团和用途的分类反映了行业实际使用模式。聚合物PFAS因分子量大、生物可利用性有限而被假定风险较低，但该假设忽视了制造、加工、使用和处置过程中的排放。用途导向框架将PFAS视为功能添加剂，其广泛分布于数百种工业及消费品类别中。
3.4 定义演进与基于类别的概念：OECD等提出的广义定义基于高度氟化脂肪族碳链的存在，旨在涵盖具有持久性相关特性的全部物质。基于类别的监管策略旨在防止遗憾性替代。需指出，REACH PBT/vPvB标准要求持久性、生物累积性和毒性联合评估，单纯以持久性作为全类限制依据仍在科学和监管层面存在争议。
4 PFAS生产和使用相关的威胁
4.1 工业生产与制造排放：电化学氟化(ECF)和调聚反应生成包含目标PFAAs、多氟烷基前体及相关副产物的复杂混合物。氟化学生产设施附近的环境介质中长期检出高浓度PFAS，前体储库在排放停止后仍持续生成末端PFAAs。
4.2 消费品和工业产品中的PFAS使用：食品接触材料、纺织品、地毯、化妆品等产品在正常使用中通过机械磨损、洗涤、加热等过程持续释放PFAS。食品接触材料中6:2氟调聚醇(6:2 FTOH)化学成为主要氟化物种；户外纺织品的C6替代保留了持续释放问题；地毯中PFAS在室内灰尘中蓄积，对儿童构成特殊暴露风险。
4.3 水成膜泡沫(AFFF)与高强度局地释放：AFFF在军事基地、机场和训练场所的反复使用导致土壤和地下水严重污染，污染羽可延伸数公里并持续数十年。
4.4 废物管理、回收与次生排放：填埋场渗滤液和污水处理厂污泥成为PFAS次生源，回收循环可能使PFAS重新进入产品流，热处理的次优条件可生成短链全氟烷基酸和挥发性氟化中间产物。
5 PFAS在水环境中的全球分布
地表水浓度反映点源输入与扩散源排放的组合特征，长链化合物倾向吸附于颗粒物，短链化合物以溶解态主导长距离下游迁移。地下水因PFAS弱吸附性和有限自然衰减能力而成为关键介质，污染羽可延伸数公里并持续数十年。常规饮用水处理工艺对离子型PFAS去除效率低，活性炭、离子交换和膜工艺可有效去除但应用不均衡。极地和偏远地区检出PFAS证实大气长距离传输及低温环境中的冻融脉冲释放机制。时间趋势分析显示，传统PFAS浓度有所下降，但短链替代品和新型PFAS检出频率增加；常规靶向监测仅覆盖总有机氟负荷的一小部分。
6 对水生生物的毒性和人体健康影响
长链PFAAs通过与血清白蛋白和肝脏脂肪酸结合蛋白结合而呈蛋白质亲和性，这种亲和力随链长降低而减弱。毒性机制涉及过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)激活、氧化应激、线粒体功能障碍和钙信号干扰。水生生物中长链化合物表现出更高生物累积和生物放大潜力。流行病学研究将PFAS暴露与血脂异常、免疫抑制、甲状腺激素干扰、发育效应及部分癌症风险相关联。物质逐一评估框架难以应对化合物持续更新和混合暴露的挑战，基于类别的监管策略获得越来越多的支持。
7 土壤和沉积物作为汇/源
土壤和沉积物是PFAS的长期"储库"和次生源。有机碳含量(TOC)是预测阴离子PFAS吸附的关键参数；二价阳离子(Ca
2+/Mg
2+)通过静电架桥增强吸附；铁氧化物(如水铁矿)在酸性条件下对C6及以上链长PFAS具显著吸附作用；包气带中空气–水界面吸附可大幅改变土壤浓度与孔隙水浓度的关系。非饱和带淋溶模型表明，简单分配系数方法预测价值有限，历史污染土壤在 infiltration增强条件下可对地下水形成长期压力。沉积物中孔隙水是底栖生物的直接暴露途径，再悬浮、侵蚀及氧化还原条件变化可导致二次释放。农业土壤中短链PFAS更易转移至植物地上部分。固相与孔隙水分离方法的选择及前体储库的存在增加了分析复杂性。修复策略分为原位固定化、源移除和混合策略，固定化处理后的土壤在环境条件变化时仍可能重新成为污染源。
8 分析挑战和监测策略
靶向分析(LC-MS/MS)是监管合规的基石，但通常仅覆盖数十种已知PFAS。可疑筛查(HRMS)通过精确质量数、同位素模式和诊断碎片匹配扩展检测范围；非靶向筛查可发现新型结构，但数据处理流程中的主观决策影响再现性。可提取有机氟(EOF)等总和参数显示已知PFAS通常仅占实测EOF的一小部分。总可氧化前体(TOP)测定法提供前体储库的操作性估计，直接TOP(dTOP)法结合氧化步骤与高分辨质谱提高了定量精度。QA/QC协议对防止含氟材料污染干扰至关重要。集成监测框架应结合常规靶向分析、定期可疑筛查、战略非靶向筛查以及总和参数与前沿体测定。
9 未来方向
监管政策正从单一化合物限制转向基于类别的治理框架和必要用途概念。分析监测需建立整合靶向定量、TOP测定、有机氟质量平衡指标(EOF/AOF/TF)和HRMS可疑/非靶向筛查的分层体系。暴露科学需聚焦消费品迁移率、室内灰尘和产品–废物联系。毒理学需采用混合暴露评估、新方法学(NAMs)和机制信息分组策略。处理技术强调可验证的破坏效果而非相转移，电化学氧化、等离子体、超临界水氧化(SCWO)等破坏性技术需以氟化物释放和转化产物毒性为评估标准。废物管理需防止PFAS在循环物流中再分配。
10 研究基础设施和决策就绪综合
HRMS可疑/非靶向筛查的协调统一是首要优先事项，需建立标准化报告模板、置信度评分系统和公开可疑列表。有机氟质量平衡框架需参考物质、验证方案和熟练度测试支撑。PFAS研究需从描述性调查转向直接支持决策的综合分析，明确处理不确定性，并促进环境科学、毒理学和工程数据集的跨领域整合。
11 结论
土壤和沉积物作为长期储库导致排放控制与暴露下降之间存在多年至数十年滞后期。靶向LC-MS/MS必不可少但遗漏大量有机氟化合物，需结合TOP测定、氟质量平衡指标(EOF/AOF/TF)和HRMS筛查。人体暴露本质上是混合物驱动的，需采用机制信息分组和新方法学(NAMs)以替代大量动物实验。分离不等于破坏，处理技术必须通过氟质量平衡、转化产物鉴定和生命周期评估证明已验证的破坏或安全封存效果。未来的进展取决于源头预防、总有机氟核算、必要用途框架和防止持久性有机氟再循环的物料循环体系。
