电子废弃物拆解园区土壤中全氟和多氟烷基物质的时空分布与风险评估：一项多年研究

《Journal of Environmental Sciences》：Spatiotemporal distribution and risk assessment of per- and polyfluoroalkyl substances in soil from e-waste dismantling parks: A multi-year study

该研究对浙江 Taizhou 两个电子废物拆解公园（A和B）2020-2023年土壤中31种PFAS的时空分布、来源及风险进行了分析。结果显示：Park A ΣPFAS浓度持续上升（2.02-4.93 ng/g），Park B 呈先升后降趋势（0.28-66.48 ng/g），两园区均显著高于背景值但低于严重污染场地水平。污染特征显示PFOA和PFOS占主导，但6:2 Cl-PFESA等新兴PFAS在Park B占比显著增加。统计分析表明PFCA存在显著正相关（r=0.29-0.91, P<0.01），主成分分析揭示污染源可能为长/短链PFAS混合排放及电解工艺中添加剂使用。生态风险评估显示PFOA和PFOS风险 quotient（EQ）<0.1，属低风险。该研究为电子废物拆解区PFAS污染管控提供了数据支撑。

　　

马秋冰|季正全|郑景民|丁浩|史亚丽|蔡亚琪

中国科学院生态环境科学研究院环境化学与生态毒理学国家重点实验室，北京，100085，中国

摘要

本研究基于四年的纵向监测数据（2020-2023年），量化了中国台州市两个电子废物拆解园区（A园区和B园区）土壤中31种代表性全氟和多氟烷基物质（PFAS）的时空分布、来源和风险。观察到不同的时间趋势：A园区的ΣPFAS浓度呈现持续上升趋势，而B园区则先上升后下降。总体而言，B园区的ΣPFAS浓度略高于A园区（B园区为0.28-66.48 ng/g，中位数：2.53 ng/g；A园区为0.45-28.76 ng/g，中位数：2.14 ng/g），但两者均低于严重污染场所的报告水平。两个园区的PFAS谱型存在差异。其中全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）是主要污染物，而新兴PFAS（如全氟壬氧基苯磺酸在A园区，全氟丁烷磺酸在B园区）的比例显著增加。统计分析显示全氟羧酸之间存在显著的正相关性（r = 0.29-0.91，P < 0.01），表明可能存在共同的排放源或传输途径。主成分分析指出两个关键因素：第一主成分反映了长链和短链PFAS污染的混合特征；第二主成分可能与电解过程中使用的消雾剂（6:2和8:2氯化多氟烷基醚磺酸）有关。风险评估结果显示PFOA和PFOS的生态风险较低（风险商数< 0.1）。本研究为电子废物拆解过程中PFAS的动态提供了重要数据，强调了有效环境管理策略的迫切需求。

引言

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类含至少一个全氟碳原子（CF₃- 或 -CF₂-）的人为有机化合物，在环境中广泛存在（如水、沉积物、土壤、空气和灰尘中）（Faust等人，2023年；Podder等人，2021年；Zheng等人，2020年）。PFAS的强碳-氟（C-F）键和极性官能团使其具有稳定性、疏水性和疏油性，从而在工业上得到广泛应用（如食品包装、化工制造、电子和建筑领域）（Wang等人，2023年）。PFAS可通过土壤污染破坏生态平衡，并与多种人类健康问题相关，包括内分泌紊乱和癌症（Ebinezer等人，2022年；Liu等人，2024年；Rickard等人，2022年；Cao等人，2021年）。鉴于这些风险，亟需采取积极措施减少生产和日常生活活动中的PFAS排放，并治理现有污染。

技术的快速发展和设备更新换代使电子废物成为全球增长最快、环境问题最严重的废物类型之一。根据《全球电子废物监测报告》，2010年至2022年间全球电子废物产生量增加了82%（从3400万吨增加到6200万吨），预计到2030年将进一步增加到8200万吨（Zeng等人，2016年）。PFAS常被用于电子产品中的阻燃剂、表面活性剂和防水涂层（Tansel等人，2022年）。因此，不当的电子废物拆解过程可能导致大量PFAS排放到周围环境中。在电子废物设施内外及其周围的环境样本中检测到较高的PFAS浓度（Hu等人，2023年）。例如，广东省电子废物拆解区域的室内灰尘样本中ΣPFAS浓度中位数为113 ng/g，远高于普通家庭灰尘（53 ng/g）（Xu等人，2021b；Zhang等人，2020年）。

在中国，已有研究对不同土壤环境中的PFAS浓度进行了分析。城市住宅土壤中的ΣPFAS浓度范围为0.244至13.564 ng/g（Li等人，2020年）。土壤中的PFAS水平受点源污染的显著影响。工业区和垃圾填埋场被认为是PFAS的主要污染源（Zhu等人，2024年）。在福建某氟化工厂附近的表土中检测到极高的PFAS浓度（高达4.89 g/kg）（Jia等人，2023年）。在杭州，垃圾填埋场周围的土壤样本中ΣPFAS浓度范围为5.31至108 ng/g（Xu等人，2021a）。值得注意的是，一些样本中新兴PFAS替代品的浓度（如六氟丙烯氧化物二聚酸HFPO-DA；6:2氟调聚物磺酸6:2 FTS和6:2氯化多氟烷基醚磺酸6:2 Cl-PFESA）超过了传统PFAS（如全氟辛酸PFOA和全氟辛烷磺酸PFOS），表明这些替代品的应用正在增加（Xu等人，2021a）。

尽管这些研究提供了宝贵信息，但关于电子废物拆解区域土壤中PFAS污染的情况仍有限。因此，本研究旨在通过连续四年监测两个典型电子废物拆解园区周围的土壤PFAS浓度来填补这些知识空白。

部分内容

化学品和试剂

本研究中分析的31种PFAS标准品和6种内标均购自加拿大的Wellington Laboratories。这些包括：全氟羧酸（PFCAs），如全氟丁酸（PFBA）、全氟戊酸（PFPeA）、全氟己酸（PFHxA）、全氟庚酸（PFHpA）、PFOA、全氟壬酸（PFNA）、全氟癸酸（PFDA）、全氟十一酸（PFUnDA）、全氟十二酸（PFDoDA）、全氟十三酸（PFTrDA）等。

浓度和分布

共分析了151个土壤样本中的PFAS，每个样本检测到12至27种PFAS。图1展示了两个园区的ΣPFAS时间趋势。

A园区的ΣPFAS平均浓度从2020年的2.02 ng/g逐渐上升到2023年的4.93 ng/g。为了评估ΣPFAS浓度的年际变化，我们对数据进行了Friedman方差分析。Friedman检验结果表明

结论

这项为期四年的（2020-2023年）纵向研究追踪了中国台州市两个电子废物拆解园区（A园区和B园区）土壤中的PFAS污染特征和生态风险。结果显示，两个园区的ΣPFAS浓度均超过了区域背景水平，表明电子废物拆解活动对当地土壤造成了污染。从时间上看，A园区的PFAS浓度持续累积，而B园区则呈现短暂上升趋势。

附录A 补充数据

与本文相关的补充数据可在在线版本中找到。

CRediT作者贡献声明

马秋冰：撰写——初稿、可视化、验证、方法论、调查、数据分析、数据整理。季正全：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、方法论、调查、资金筹集、概念构思。郑景民：软件使用、资源协调、项目管理、调查、资金筹集。丁浩：监督、软件使用、资源协调、方法论、调查、资金筹集。史亚丽：撰写——审稿

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家重点研发计划（编号2023YFC3706800）、国家自然科学基金（编号22320102005和22576213）、中央引导地方科技发展基金项目（编号2025ZY01044）以及2025年浙江省研究院支持基金项目的支持。