工业排放对多瑙河匈牙利段水体与沉积物中可吸附有机氟的影响：锂离子电池厂、造纸厂及炼油厂的污染特征与迁移规律研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：EFFECT OF INDUSTRIAL PLANTS ON ADSORBABLE ORGANOFLUORINE CONCENTRATIONS IN WATER AND SURFACE SEDIMENTS OF THE DANUBE RIVER IN HUNGARY

本研究针对匈牙利多瑙河段工业区（锂离子电池厂、包装纸厂、炼油厂）周边水体与表层沉积物中可吸附有机氟（AOF）的污染特征展开系统分析。通过结合AOF总量参数法与沉积物有机碳（TOC）关联性研究，揭示了不同工业源PFAS（全氟/多氟烷基化合物）的组成差异及洪水事件对污染物再分布的影响，为流域PFAS溯源与风险管控提供关键数据支撑。

　　

随着工业化进程加速，全氟/多氟烷基化合物（PFAS）这类具有极强化学稳定性和生物累积性的污染物，已成为全球水体环境面临的严峻挑战。多瑙河作为欧洲重要的跨境河流，流经匈牙利段时汇集了锂离子电池制造、包装纸生产、石油精炼等多类工业排放源，但针对该河段PFAS污染的系统研究仍存在空白。传统靶向检测方法仅能识别已知PFAS单体，难以全面评估工业区周边复杂氟代有机物的综合污染水平。为此，研究团队选取多瑙河匈牙利段8个代表性点位，在2024年7月至2025年1月间开展月度采样，通过可吸附有机氟（AOF）这一总量参数指标，结合沉积物粒度、矿物组成和总有机碳（TOC）分析，深入解析了不同工业源对水体与沉积物中PFAS的贡献特征及迁移规律。

研究团队主要采用燃烧离子色谱法（CIC）测定水体和沉积物中的AOF浓度，通过超声辅助甲醇萃取沉积物样本，并利用颗粒活性炭吸附富集水样中的有机氟化合物。沉积物样本经氢 peroxide（H₂O₂）预处理去除有机质后，采用激光衍射粒度分析仪测定颗粒组成；矿物成分通过X射线衍射（XRD）进行半定量分析；总有机碳（TOC）则通过高温燃烧-非分散红外检测法测定。

3.1 水体与沉积物中有机碳浓度特征

水体TOC浓度（2.45–3.7 mg/L）在洪水后因稀释作用显著下降，而沉积物TOC（最高达21.38 g/kg）在造纸厂和锂离子电池厂下游点位出现富集。相关性分析表明，沉积物AOF与TOC在包装纸厂附近呈现强正相关（r=0.98），因其主要排放长链PFAS（碳链长度≥C₇）；而锂离子电池厂周边以短链PFAS（碳链长度≤C₆）为主，AOF与TOC相关性较弱（r=0.77），反映短链PFAS在活性炭吸附过程中的流失倾向。

3.2 沉积物粒度分布特征

沉积物经H₂O₂去除有机质后，黏土（<8 μm）和粉砂（8–63 μm）占比上升，砂粒（>63 μm）比例下降。粒度分布曲线显示所有样本主峰位于100 μm附近，说明砂质成分为主；下游点位（如DF系列）颗粒略细于上游（KOM系列）。细颗粒沉积物因具有更大比表面积和有机质负载能力，更易富集长链PFAS。

3.3 沉积物矿物组成分析

XRD结果显示沉积物以石英（25–45%）、云母（17–35%）为主，含少量斜长石（10–20%）、方解石（5–8%）和白云石（7–13%）。矿物表面形成的生物膜通过胞外聚合物（EPS）提供PFAS吸附位点，但矿物本身对PFAS的直接吸附贡献有限，其作用主要体现在通过表面粗糙度和化学性质影响生物膜形成。

3.4 水体与沉积物AOF浓度时空分布

水体AOF浓度范围为0.17–19.7 μg/L，沉积物中高达98.8–602.9 μg/kg，富集系数近两个数量级。洪水事件后（2024年9月），水体AOF在11月出现峰值（如DF2点达19.7 μg/L），源于沉积物再悬浮与流域径流输入；沉积物AOF在洪水初期因冲刷作用短暂下降，随后在12月至次年1月恢复甚至超洪水前水平，体现其作为PFAS“汇”的持久性。炼油厂附近沉积物AOF最低而TOC最高，说明其有机质以非氟化烃类为主。

研究结论表明，工业源类型显著影响PFAS组成与环境行为：包装纸厂长链PFAS易与沉积物TOC结合形成稳定富集，而锂离子电池厂短链PFAS迁移性更强，且因AOF方法吸附效率低可能导致低估。洪水等水文事件通过重塑沉积物-水界面动态，显著驱动PFAS的再释放与下游迁移。该研究首次将AOF总量参数法应用于多瑙河沉积物PFAS溯源，证实其在复杂工业污染场景下的监测优势，为欧盟《水框架指令》下PFAS总量管控提供方法论支持。论文发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》。