活跃战区邻近农业系统中全氟及多氟烷基物质的污染：来源、分布与作物吸收特征

《Journal of Hazardous Materials》：PFAS Contamination in Agricultural Systems Near an Active War Zone: Sources, Distribution, and Crop Uptake

　　

研究人员指出，活跃战区因弹药的大量使用，可能成为全氟及多氟烷基物质(PFAS)的潜在热点区域，但其对邻近农业环境的影响仍缺乏系统性研究。本研究沿活跃战区空间梯度，系统分析了农业与非耕地土壤及马铃薯植株中PFAS的赋存特征与分布规律，验证了“若军事排放为局地主导源，则土壤与植物中PFAS浓度及组成谱将呈现显著空间梯度”的研究假设。叶片分析表明，挥发性短链PFAS（以全氟丁酸[PFBA]为主）的大气传输路径可能与冲突活动或区域大气污染相关，其叶片富集程度与土壤浓度无显著相关性。尽管叶片对挥发性PFAS表现出显著富集，但可食用块茎中该类物质含量极低。土壤数据揭示，农业土壤污染以历史遗留磺酸盐类（全氟辛烷磺酸[PFOS]与全氟己烷磺酸[PFHxS]）为主导，主要源于再生水灌溉与生物固体施用，这一长期输入有效掩盖了军事冲突大气沉降及工业排放带来的PFAS信号。非耕地土壤呈现羧酸盐主导的组成特征，推测其与氟聚合物不完全燃烧产物相似，但空间梯度的缺失表明其为背景信号，提示战争相关PFAS沉降可能仅局限于爆点区域。研究表明，土壤污染（含农业与非耕地）反映长期累积输入，而活跃战区可能释放或迁移挥发性PFAS，该类物质虽被土壤基质掩盖，却可被植被优先截获。

《活跃战区邻近农业系统中PFAS污染特征研究》解读

研究背景与意义

全氟及多氟烷基物质(PFAS)是一类人工合成氟化有机物，包含数千种化合物，因其环境持久性、生物累积性及生态毒性备受关注。当前农业生态系统PFAS暴露途径研究多聚焦于再生水灌溉、有机改良剂施用及大气沉降，但活跃战区作为潜在PFAS排放源的环境效应长期处于研究空白。军事活动中，水性成膜泡沫(AFFF)的使用及弹药中氟聚合物粘结剂（如Viton、Kel-F、聚四氟乙烯[PTFE]）的热分解，可能向环境释放特征PFAS组分。现有研究尚未明确战区邻近农田是否受军事活动影响形成独特PFAS污染印记，这直接关系到冲突区域农产品安全与生态风险评估。为此，研究人员以加沙地带周边农业区为研究对象，系统解析PFAS在土壤-作物系统中的赋存特征与空间分布规律，填补战区环境PFAS迁移研究的空白。

关键技术方法

研究于2025年第一季度采集以色列加沙周边34个马铃薯田的土壤、叶片与块茎样品，以中央区Ra'anana的3个农田为对照；2025年7月补充采集沿222号公路从加沙边境向东延伸的非耕地表层土壤（间隔4 km）。所有样品经严格质控前处理后，采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析30种目标PFAS，通过同位素内标法定量。数据统计采用Spearman秩相关分析空间梯度，Mann-Whitney U检验比较组间差异，主成分分析(PCA)与置换多元方差分析(PERMANOVA)解析污染特征分异。

研究结果

3.1 土壤中PFAS污染特征

农业土壤PFAS总浓度为0.21~1.49 ng/g，以PFOS（占56%）、全氟辛酸(PFOA)（占18%）和PFHxS（占11%）为主，与再生水灌溉及生物固体施用的典型输入谱一致。非耕地土壤总浓度为0.04~1.49 ng/g，虽同样以PFOS和PFOA为主，但检出农业土壤中未见的C₁₂-C₁₄长链羧酸盐（全氟十二烷酸[PFDoDA]、全氟十三烷酸[PFTriDA]、全氟十四烷酸[PFTreDA]）。PCA与PERMANOVA分析证实两类土壤PFAS组成存在显著差异（p<0.001）：农业土壤富集磺酸盐类（PFHxS、PFOS）与全氟戊酸(PFPeA)，非耕地土壤则以C₉-C₁₄长链羧酸盐为特征。研究认为，农业土壤受长期灌溉与改良剂输入驱动，非耕地土壤则更接近大气沉降背景谱。

3.2 空间分布趋势

所有土壤样品中，单个PFAS及总浓度均未呈现随距加沙边境距离增加而显著降低的空间梯度。非耕地土壤中全氟丁烷磺酸(PFBS)浓度随距离轻微上升，但无实际环境意义；C₁₂-C₁₄长链羧酸盐仅在距边境10~50 km处零星检出，近边境区域未检出。土壤PFOS与PFOA浓度较全球军事训练场或爆点污染低3~4个数量级，与全球偏远区土壤背景值相当，表明活跃战区未在区域尺度形成显著土壤PFAS印记，历史农业输入有效掩盖了潜在军事源信号。

3.3 马铃薯植株中PFAS污染特征

加沙周边马铃薯叶片PFAS浓度为1.02~19.26 ng/g，以短链羧酸盐为主（PFBA占75%，PFPeA占10%，全氟己酸[PFHxA]占6%）；块茎检出率为79%，平均浓度0.18 ng/g，以PFBA与PFPeA为主。与对照区相比，研究区块茎检出率显著升高，叶片浓度高出一个数量级，且检出对照区未见的PFPeA与PFHxA。

3.4 土壤-植物系统迁移规律

PFAS组成在土壤、叶片与块茎间存在显著差异（PERMANOVA p<0.001）。短链羧酸盐（PFBA、PFPeA、PFHxA）叶片-土壤比值高达820、190与45，远高于根际吸收主导的文献报道，提示大气干湿沉降与叶面吸收为主要输入途径。PFHxS叶片-土壤比值约2，符合蒸腾流驱动的根际吸收特征；长链PFAS（含PFOS）则主要滞留于土壤，生物可利用性极低。研究区无氟农药施用记录，且主导风向来自地中海与西奈沙漠，推测叶片高富集的挥发性PFAS可能与冲突活动相关。

讨论与结论

研究人员总结指出，农业土壤PFAS污染以历史遗留磺酸盐类为主，长期农业输入形成的背景值掩盖了军事源沉降信号；非耕地土壤未呈现战区相关的空间梯度，表明颗粒态PFAS沉降可能局限于爆点附近，受风速、降水等环境因素调控。土壤作为长期累积库难以反映近期军事活动，而植被因优先截获大气挥发性PFAS，可作为冲突相关污染的瞬时标记物。研究建议，冲突区环境监测应优先选择未扰动地表、大气与植被样品，未来需结合同步大气采样区分军事排放与区域背景，并通过非靶向筛查识别特征军用氟聚合物。该研究首次揭示了战区环境下PFAS在农业系统的分配机制，为冲突区域生态风险评估提供了关键科学依据，发表于《Journal of Hazardous Materials》。