《Journal of Environmental Chemical Engineering》:Unveiling the occurrence of legacy and novel per- and polyfluoroalkyl substance in a Hebei Tourist Region, China: A combined target screening and computational toxicology study
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本研究调查了河北六湖中30种持久性有机污染物的分布及来源,发现以短链PFBA和PFOA为主,主要来自大气沉降和旅游消费产品,对水生生物存在潜在生态风险。
罗淑玲|李杰|张宁|李彦伟|李新蕾|霍宗超|任世龙|王婷|郭万倩
山东大学环境研究所,中国青岛266237
摘要
全氟和多氟烷基物质(PFAS)在全球各种环境介质中广泛存在。本研究调查了河北省六个湖泊中30种传统和新兴PFAS的分布情况,这些湖泊位于非工业化地区,但旅游业较为发达。在水样中检测到18种PFAS,总浓度范围为10.41至119.69 ng/L(平均值:23.20 ng/L),与其他湖泊相比,污染程度较低。其中全氟丁酸(平均值:8.1 ng/L)和全氟辛酸(平均值:5.2 ng/L)是主要化合物,这反映了长链PFAS被短链替代的趋势。来源解析表明,大气湿沉降和与旅游相关的消费品间接输入是PFAS污染的主要来源,而工业点源所占比例相对较小。生态风险评估显示,某些长链PFAS(如全氟十八酸和全氟十六酸)对水生生物具有中等到高风险,而∑PFAS混合物对三种代表性水生物种构成高风险。此外,分子对接模拟显示,包括全氟辛烷磺酸和8-氯全氟-1-辛烷磺酸在内的几种长链PFAS与人类性激素结合球蛋白具有很强的结合亲和力(结合能ΔG < ?9.0 kcal/mol),表明即使在低环境浓度下也可能具有内分泌干扰作用。通过整合污染水平、生态风险和毒理学影响的分析,本研究阐明了旅游业对偏远地区PFAS污染的显著影响,为生态敏感地区的环境管理和保护策略提供了关键科学依据。
引言
全氟和多氟烷基物质(PFAS)是一类在工业生产和日常生活中广泛使用的合成有机化学品,应用于化工、电镀、电子、纺织、制药、航空、消防和合成洗涤剂等领域(Fu CZ, 2025)。由于其持久性、生物累积性和毒性,PFAS污染引起了广泛关注,并成为环境科学的研究重点。随着PFAS产品的生产和使用,它们通过多种途径进入河流、海洋和湖泊,导致水生环境受到广泛污染。甚至在北极和南极等没有生产或使用历史的偏远地区以及高海拔湖泊中也检测到了PFAS(Fu CZ, 2023; Zhang et al., 2024; Huo et al., 2025)。目前,旅游业的发展为PFAS进入这些脆弱生态系统提供了新的途径。旅游活动通过大量使用和处置含有PFAS的消费品(如防水户外装备、防晒霜、一次性食品包装、防污地毯和帐篷)将城市来源的污染物带入自然生态系统。这些产品中的PFAS可能通过洗涤、雨水淋溶、直接渗漏或不当处置释放到环境中。因此,将研究重点从传统工业区转向受旅游业影响的生态敏感地区,对于全面了解PFAS的全球循环和归趋至关重要。
现有研究表明,PFAS来源于点源和非点源。点源包括垃圾填埋场、制造设施以及大量使用含PFAS产品的地区。非点源包括干沉降和湿沉降,以及来自工厂、污水处理厂、垃圾填埋场、受污染土地和城市地区的径流(Zhang et al., 2024)。然而,现有研究主要集中在工业来源的PFAS污染上,对于远离工业区的水生系统的了解相对不足。因此,研究偏远地区的PFAS水平对于全面了解其全球环境足迹至关重要。
本研究考察的湖泊均位于河北省东北部滦河上游的慕兰卫昌地区,该地区位于内蒙古高原与河北北部山区交界处。该地区在清代建立了大规模机械化林场,随后经历了大面积原始森林的砍伐。1962年,这里建立了一个大型机械化林场。由于这些湖泊远离工业区,研究其PFAS污染情况有助于评估PFAS对原始自然区域的影响。鉴于该地区是热门旅游目的地,其PFAS来源不能与其他偏远地区简单等同。强烈的旅游活动使得消费品的使用成为重要的本地污染源,使得该地区成为研究消费品来源PFAS污染的独特且关键区域。
因此,本研究的目标有三个:(1)量化湖泊中30种目标PFAS的浓度和空间分布,并与其他湖泊系统的污染水平进行比较;(2)追踪潜在的PFAS来源并确定影响环境因素;(3)评估PFAS带来的生态风险。研究结果将有助于加深对河北省湖泊PFAS污染的理解,提供方法论见解和区域风险评估的全面框架,从而支持这一依赖旅游业的地区的生态管理实践的改进和发展。
化学物质和试剂
从加拿大圭尔夫的Wellington Laboratories购买了30种全氟和多氟烷基物质(PFAS)的分析标准品。PFAC-MXC混合物包含13种碳链长度从C4到C14,以及C16和C18的全氟烷基羧酸(PFCAs),以及8种碳链长度从C4到C10和C12的全氟烷基磺酸(PFSAs)。每种PFCA和PFSA的标准品纯度均高于98%。根据官能团分类,...
个别PFAS的浓度
在水样中检测到18种PFAS,占总目标分析物的60%,检测频率范围为38.24%至100%(表1,图2a)。以下物质在任何水样中均未检测到:8:2 FTS、10:2 FTS、6:2 diPAP、8:2 diPAP、6:2/8:2 diPAP、PFDA、PFDoS、PFDS、PFHpS、PFHxS、PFNS和PFTrDA。
全氟烷基羧酸(PFCAs)是主要污染物,占...
结论
本研究系统评估了中国河北省慕兰卫昌旅游区内湖泊中传统和新兴全氟和多氟烷基物质(PFAS)的分布、来源和生态风险。主要发现如下:湖泊水中的∑PFAS总浓度处于较低至中等水平,检测到18种PFAS化合物。PFBA和PFOA是主要物种,反映了长链PFAS被...
未引用的参考文献
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CRediT作者贡献声明
霍宗超:数据整理。任世龙:数据整理。王婷:调查。郭万倩:监督。罗淑玲:撰写——初稿,正式分析。李杰:撰写——审稿与编辑,撰写——初稿,可视化,方法学,资金获取,概念化。张宁:撰写——审稿与编辑。李彦伟:数据整理。李新蕾:调查,数据整理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了山东省自然科学基金(项目编号ZR2023QE199)和哈尔滨工业大学城市水资源与环境国家重点实验室开放项目(项目编号ES202312)的支持。
利益冲突
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。