全氟和多氟烷基化合物微生物降解与转化研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)因其持久性、长距离迁移性、生物积累性和生物毒性而受到广泛关注.目前世界上对环境中PFASs的监测和管控主要针对全氟烷基酸(PFAAs).而大部分多氟烷基化合物在环境中能够被微生物降解为PFAAs,也被称为前体物.因此,探究前体物在环境中的微生物转化行为有助于综合评价PFASs的环境风险,以及制定相关的管控和修复措施.虽然PFAAs一直被认为是环境中的“永久化合物”,但近年来,PFAAs的厌氧微生物还原脱氟作为一项极具潜力且充满挑战的修复技术,成为研究的一个前沿热点.系统总结了前体物(氟调化合物和全氟辛烷磺胺衍生物)、 PFAAs和新型PFASs在微生物作用下的降解规律和转化路径,并讨论了PFASs微生物降解的影响因素,最后提出未来的研究方向.     

土壤中全氟和多氟烷基化合物的污染现状及环境行为

全氟和多氟烷基化合物（perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs）是一类新兴持久性有机污染物.土壤中PFASs可以通过淋溶作用进入地下水影响水质安全,或者通过陆生食物链的传递和生物放大作用危害生态系统和人类健康,有关土壤中PFASs的赋存状况、浓度水平与行为机制的研究已经成为环境化学领域的热点之一.目前土壤中可以准确测定的PFASs在含氟化合物总量中的占比不到1%,含量为ng/g水平.我国相关研究主要集中在东部及氟化工厂周边地区,其组分以全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonic acid,PFOS）和全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid,PFOA）等长链PFASs为主.不同类型土壤中PFASs的赋存特征主要受到物质种类与土壤理化性质及周边人类活动的影响.除了含氟化学品生产和使用过程中的直接释放和大气传输以外,PFASs前体物在土壤环境中的转化也是其重要来源.吸附-解吸是PFASs在土壤中的主要归趋方式,化合物碳链长度及官能团种类、土壤理化性质和生物种类等因素都会影响其在土壤中的迁移转化和富集能力.鉴于目前的研究现状,需要进一步优化土壤中PFASs的提取和分析方法,关注新型PFASs在土壤中的变化趋势及行为机制,开展土壤中PFASs的生物可给性和生物可利用性研究,进一步评估PFASs的生态与人体健康风险.      

全氟和多氟烷基化合物的环境风险评估研究现状、不确定性与趋势分析

本研究系统梳理了国际学术界关于全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)的术语、范畴和应用物质的界定与变迁,以PFASs的环境危害性评估和暴露评估为重心,综述评析当前关于PFASs环境风险评估研究现状、不确定性和发展趋势.总体上,PFASs风险评估正面临着物质谱系复杂、种类众多、衍生关系复杂、商业秘密及风险不确定的复杂局面.尽管长链PFASs的环境风险已获广泛认可,但以其替代品形式大量涌现的短链PFASs及各类短链氟调聚物的环境危害性、环境行为和暴露风险则尚存很多的不确定性与研究空白,国际社会对于PFASs的风险控制范畴值得商榷.PFASs替代物质的结构和风险信息因商业秘密及市场竞争因素而缺乏公开性和透明度,多数含氟和非氟替代品的环境风险尚有待识别.总之,国际上对PFASs风险评估研究呈现出由以全氟辛烷磺酸类化合物(perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)和全氟辛酸类化合物(perfluorooctanoic acid,PFOA)等为代表的长链全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)逐步扩展到短链PFAAs,再扩展到其他非PFAAs的PFASs物种的发展趋势.当前亟待解决及未来将持续研究关注的主要问题:关于短链PFASs的生物累积性和环境迁移性等关键环境危害性的评估指标和方法的优化,以及其环境释放和多介质环境归趋;中性PFASs的环境归趋及其作为短链PFAAs潜在前体物质的转化与贡献;未来PFASs含氟或非氟替代品的风险识别和评估.     

全氟和多氟烷基类物质在大气环境中的存在和行为研究进展

全氟和多氟烷基类物质(per- and polyfluoroalkyl substances, PFASs)是一类含有至少一个碳氟键的人工合成有机化合物,因其特殊的理化性质具有广泛应用,其生产和使用历史至今已有70余年,多数此类物质具有生物累积性、毒性和长距离迁移性,因此其环境污染问题备受关注. 全球各环境介质均存在PFASs的普遍污染,其相关研究尤其是水环境中PFASs的行为和归趋等方面的研究已取得了长足的进展. 然而,PFASs在人类赖以生存的大气环境中的研究却相对较少,目前研究显示,大气也是PFASs迁移和转化的重要媒介,对PFASs长距离传输及风险等有重要影响. 本文通过文献调研对大气环境中PFASs的存在、来源、分布以及人群通过室内外空气、灰尘途径摄入PFASs引起的人体暴露研究进行归纳总结,以期为大气中PFASs环境行为和风险评估研究提供参考,最后对相关研究的发展趋势进行了展望. 分析发现,PFASs大气研究多数集中在其相关产品的生产、使用和处置等重要点源的释放及对周围环境的影响方面,离子型PFASs (i-PFASs)和中性PFASs (n-PFASs)分别是大气颗粒相和气相中存在的主要PFASs,其中氟调聚醇是主要的n-PFASs;i-PFASs的污染因场所、地区等的不同有所差异;近年来大气中短链PFASs对总PFASs的贡献呈现出逐渐上升的趋势;大气中的PFASs可通过干湿沉降去除,其中湿沉降对去除的贡献更大;与饮食摄入相比,灰尘摄入和呼吸等途径对于普通人群暴露PFASs产生的健康风险较低,但儿童通过灰尘以及某些职业人群通过呼吸摄入PFASs的较高风险应该引起重视.      

我国氯化石蜡的环境赋存、人群暴露与管控:现状及展望

氯化石蜡(Chlorinated paraffin,CPs)是一类人工合成化学品,被广泛用作阻燃剂和增塑剂,在生产和使用过程中释放到多种环境介质中(如水、沉积物、灰尘、空气和土壤等). 短链氯化石蜡(SCCPs)作为新增持久性有机污染物已于2017年被正式列入《关于持久性有机物的斯德哥尔摩公约》附件A中,中链氯化石蜡(MCCPs)因具有和SCCPs相似的性质和环境效应,已被列入持久性有机污染物候选名单. 我国是CPs的生产和使用大国,但对该类物质的风险评估与管控还存在不足. 本文通过收集并深入讨论已发表的CPs相关文章,在系统梳理不同介质中CPs赋存情况的基础上,利用释放因子解析方法,估算了CPs在生产和使用过程中进入到环境的量,发现土壤介质是环境中CPs的汇. 人类活动、经济活动和经济水平等对CPs在不同区域的赋存具有重要影响. 对人群暴露途径解析表明,职业暴露场景显著高于其他场景;生态风险和人体暴露风险评估表明,目前CPs对我国生态环境与人体健康的危害整体上还处于较低水平. 另外,本文介绍了国内外对于SCCPs和MCCPs的管控措施,并基于化学品管理和风险评估的考虑,提出未来亟需深入开展MCCPs和LCCPs (长链氯化石蜡)的迁移转化和风险研究,特别是评估CPs管控造成的潜在经济、社会和环境影响. 相关数据及分析可更好地为CPs产品的管控和国家开展履约行动提供科学数据和技术支撑,并为将来可能的CPs淘汰政策的制定提供参考.      

PFOS/PFOA环境污染行为与毒性效应及机理研究进展

全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）是一类新型的持久性有机污染物（POPs）,近年来发现在环境系统中日益广泛分布,并在生物体内蓄积或发生致毒效应.本文首先从PFOS/PFOA在环境中的污染及其水平、在野生动物体内的暴露、对人体的暴露以及污染与暴露变化趋势等4个方面,分析了PFOS/PFOA最新的环境污染与生物暴露情况;从PFOS/PFOA在大气环境中的转运转化过程、在污水污泥中转运转化过程以及在生物体内的蓄积、代谢转化与降解过程等3个方面,阐述了PFOS/PFOA在环境中的迁移转化行为;还概述了最近几年在PFOS/PFOA所导致的生态效应及其可能的机理研究进展.最后,尝试性地提出了今后在PFOS/PFOA污染生态学方面的研究重点.     

环境中多溴联苯醚污染状况调查及其对人体健康的影响研究

多溴联苯醚（ PBDEs ）作为阻燃剂在日常生活中被广泛应用。 PBDEs是一种新增的环境持久性有机污染物,在环境中不易降解,且具有亲脂性、生物富集性和生物毒性,并能通过多种传输途径在全球范围内迁移,所造成的环境问题已成为目前环境科学研究的热点。针对该问题,综述了近些年环境中PBDEs的污染研究进展,分析空气、水与日常食物中PBDEs的污染水平,对人体PBDEs暴露的途径以及环境中PBDEs污染对人类健康产生的影响进行了总结。并且对目前存在的问题以及进一步的研究方向进行讨论和展望,提出应加强对环境中PBDEs污染的调查研究,开展人体PBDEs暴露的潜在风险评估,为保证居民健康提供科学依据。     

溴代阻燃剂在土壤中的迁移转化研究进展

BFRs（溴代阻燃剂）是一种重要的持久性有机污染物,各种传统和新型的BFRs（PBDEs、TBBPA、DBDPE、BTBPE等）在全球环境中被广泛检出,其持久性、生物蓄积性以及对环境和人类健康的潜在毒性引起了人们的极大关注.在归纳和总结国内外关于BFRs在土壤中的迁移转化行为规律研究动态的基础上,重点讨论了吸附/解吸、光降解的机理和影响因素以及厌氧、好氧微生物降解和植物代谢的特点和降解途径.结果表明:吸附/解吸是BFRs在土壤中迁移转化的关键过程,土壤有机质含量和pH是影响其在土壤中迁移的主要影响因素.光解、微生物降解是BFRs在土壤中的主要转化途径,光解是表层土壤中BFRs的主要转化过程,逐步脱溴产生低溴化产物,溴化程度、土壤有机质和矿物质会直接影响其光解速率;厌氧脱溴和好氧微生物降解是BFRs在深层土壤中的主要降解过程,溴化程度与微生物降解密切相关.土壤中BFRs被植物吸收的过程中可能被代谢为低溴化产物,在食物链中积累,危害人体健康.尽管多年来在BFRs方面的研究取得了进展,但对这类污染物的环境行为和归趋的全面了解仍然很难,随着越来越多的新型BFRs被作为传统BFRs的替代品推向市场,建议对这些新兴替代化学品在土壤介质中的迁移转化过程,特别是生物降解进行更多的调查.      

污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

不同年份太湖水域全氟化合物健康风险源解析对比

基于2010年和2019年太湖水样中全氟化合物（PFASs）的数据,对比了不同年份水体中PFASs的组分特征、来源和健康风险,并使用PMF源解析模型分别对2010年和2019年太湖水样中的PFASs进行了源解析,均识别出3种主要污染源,分别为涂料制造业（2010年29.59%,贡献率,下同,2019年67.69%）、纺织与电镀业（2010年25.68%,2019年10.26%）和氟化物加工制造业（2010年44.72%,2019年22.05%）.利用环境健康风险评估模型对水体中的PFASs （PFOA和PFOS）进行评价,发现2019年水体中PFASs的致癌风险（2.69E-07）明显小于2010年的风险值（4.56E-07）,且鱼类摄入是重要暴露途径.采用PMF-健康风险混合模型解析了3种排放源的健康风险贡献率,结果表明纺织与电镀业源对健康风险的贡献率最高（2010年64.86%,2019年92.48%）,其次是涂料制造业源（2010年为31.30%,2019年为5.04%）和氟化物加工制造业源（2010年3.84%,2019年2.48%）.相比于2010年,2019年水体中PFOA和PFOS等组分浓度大大降低,而PFBS和PFHxS浓度则大幅度升高,这与我国出台的PFOA和PFOS污染物的管控措施直接相关.建议加强对PFHxS等短链PFASs开展健康风险评估研究,适时采取合理的污染防控措施.     

The short-chain perfluorinated compounds PFBS, PFHxS, PFBA and PFHxA, disrupt human mesenchymal stem cell self-renewal and adipogenic differentiation

Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs) are commonly used in industrial processes and daily life products. Because they are persistent, they accumulate in the environment, wildlife and humans. Although many studies have focused on two of the most representative PFASs, PFOS and PFOA, the potential toxicity of short-chain PFASs has not yet been given sufficient attention. We used a battery of assays to evaluate the toxicity of several four-carbon and six-carbon perfluorinated sulfonates and carboxyl acids (PFBS, PFHxS, PFBA and PFHxA), with a human mesenchymal stem cell (hMSC) system. Our results demonstrate significant cyto- and potential developmental toxicity for all the compounds analyzed, with shared but also distinct mechanisms of toxicity. Moreover, the effects of PFBS and PFHxS were stronger than those of PFBA and PFHxA, but occurred at higher doses compared to PFOS or PFOA.     

Occurrence, profiles, and ecotoxicity of poly- and perfluoroalkyl substances and their alternatives in global apex predators: A critical review

Certain poly- and perfluoroalkyl substances (PFASs) exhibit significant bioaccumulation/biomagnification behaviors in ecosystems. PFASs, such as perfluorooctane sulfonate (PFOS), perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorohexanesulfonic acid (PFHxS) and related precursors, have elicited attention from both public and national regulatory agencies, which has resulted in worldwide restrictions on their production and use. Apex predators occupy the top trophic positions in ecosystems and are most affected by the biomagnification behavior of PFASs. Meanwhile, the long lifespans of apex predators also lead to the high body burden of PFASs. The high body burden of PFASs might be linked to adverse health effects and even pose a potential threat to their reproduction. As seen in previous reviews of PFASs, knowledge is lacking between the current stage of the PFAS body burden and related effects in apex predators. This review summarized PFAS occurrence in global apex predators, including information on the geographic distribution, levels, profiles, and tissue distribution, and discussed the trophic transfer and ecotoxicity of PFASs. In the case where legacy PFASs were restricted under international convention, the occurrence of novel PFASs, such as 6:2 chlorinated polyfluorinated ether sulfonate (6:2 Cl-PFESA) and perfluoroethylcyclohexane sulfonate (PFECHS), in apex predators arose as an emerging issue. Future studies should develop an effective analytical method and focus on the toxicity and trophic transfer behavior of novel PFASs.     

石家庄道路灰尘中全氟/多氟化合物及其新型替代品的污染特征及健康风险评估

为探究石家庄市道路灰尘中全氟/多氟化合物(PFASs)的污染特征,利用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)分析主干和次干道路灰尘样品(部分采集于污水处理厂和消防站附近)中包括两类新型替代品在内的22种PFASs.结果表明,PFASs在石家庄道路灰尘中普遍存在,特别是新型替代品——六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA)的检出属国内首次.∑PFASs含量范围为2.62～137.65 ng·g^-1,全氟辛酸(PFOA)为主要组分,其次为全氟丁酸(PFBA)、 HFPO-DA和全氟辛基磺酸(PFOS).空间分布上,西北方向PFASs含量水平最高,东南方向最低.污水处理厂和消防站附近道路灰尘中PFASs组成存在明显不同,特别是新型替代品的检出类型.健康风险评估结果显示,道路灰尘摄入对于人体暴露PFASs和其新型替代品的风险相对较低.经口、呼吸道和皮肤接触3种途径中,经口摄入是目标化合物进入人体的主要途径.在同一暴露途径下,儿童的暴露量高于成人.     

南方某氟化学工业园周围环境中全氟化合物的分布研究

南方某氟化学工业园四氟乙烯(TFE)和聚四氟乙烯(PTFE)的年生产量均达万吨以上,大量氟化学品的生产可能对周围环境产生一定的危害.本文以该氟化学工业园为研究对象,对其周边地区的水体、沉积物中的11种全氟化合物(PFASs)含量进行监测,并首次对植物树叶和树皮中PFASs含量进行测定.结果表明,与树皮相比,树叶对环境中PFASs具有更强的富集能力;水、沉积物、树叶和树皮中最主要的PFASs均是全氟辛酸(PFOA).地表水中PFOA浓度均值为675.9 ng·L-1,最高浓度达1503 ng·L-1;沉积物中PFOA浓度均值为1.11 ng·g-1(干重,下同),最高浓度为2.58 ng·g-l;树叶和树皮中的PFOA浓度均值分别为22.18和15.43 ng·g-1,最高浓度分别为168.6和89.67 ng·g-1.     

黄渤海区域水产品中全氟烷基物质的分布特征

选取黄渤海区域水产品生产、消费水平较高的23个城市,采集鱼类、海洋贝类、甲壳类、头足类及海珍品（海参、鲍鱼）等5类水产品共1225个样本,采用超快速液相色谱-串联质谱法测定了23种全氟烷基物质（PFASs）的含量,并分析了黄渤海区域水产品中PFASs的残留水平及分布特征.结果表明,黄渤海区域水产品中PFASs的残留水平具有明显的组分差异、城市分布及品种分布差异等特征.在23种PFASs组分中,共检出20种PFASs,其中全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的检出率最高,分别为79.1%和71.7%,且PFOA的质量浓度占比最高（64.5%）,为首要污染组分;在不同采样点样本中,莱州湾近岸的潍坊、滨州和东营,渤海湾近岸的沧州以及辽东湾近岸的营口为PFASs总质量浓度（∑PFASs）较高的城市,残留水平范围为10.2~16.8μg/kg;在不同品种样本中,检出PFASs组分的数量由高到低为：鱼类（20种） > 海洋贝类、甲壳类（18种） > 海珍品（16种） > 头足类（10种）,其中海洋贝类、海珍品样本中检出率最高的是PFOA,鱼类、甲壳类样本中检出率最高的是PFOS,而头足类则是全氟辛烷磺酰胺（PFOSA）;通过计算不同水产品中PFASs各组分的平均含量发现,PFOA、PFOS、全氟十一烷酸（PFUdA）和PFOSA在不同品种中平均含量相对较高,且表现出较为明显的组分差异性;通过计算危害指数（HR）评价人体暴露于PFASs的健康风险,得到PFASs各组分的危害指数均 < 1,说明黄渤海区域水产品中残留的PFASs对消费者的潜在健康风险较低.