PFCs在水和底泥中的分布、毒性和去除

梁歡歡, 吳明紅, 徐 剛, 王佳俊, 毛 雯, 安 達(dá)

PFCs在水和底泥中的分布、毒性和去除

梁歡歡1,2, 吳明紅1, 徐 剛1, 王佳俊1, 毛 雯1, 安 達(dá)2

(1.上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,上海200444;2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院國(guó)家環(huán)境保護(hù)地下水污染過程模擬與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100012)

近年來,全氟化合物(perf l uorinated compounds,PFCs)已經(jīng)在各大河流、海洋和人類血清中被檢出,引起世界范圍內(nèi)環(huán)境工作者的注意,成為環(huán)境領(lǐng)域的又一研究熱點(diǎn).鑒于人體對(duì)PFCs的暴露途徑主要通過飲用水、飲食和空氣/灰塵等方式,對(duì)國(guó)內(nèi)外不同環(huán)境介質(zhì)中全氟化合物的分布狀況、毒性及去除工藝研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,討論了目前存在的問題,為PFCs環(huán)境污染研究提供相應(yīng)參考.

全氟化合物;分布狀況;毒性

至今已有50多年研究歷史的全氟化合物(perf l uorinated compounds,PFCs)是由碳原子與氟原子組成的有機(jī)化合物,其氟電負(fù)性較強(qiáng),碳氟鍵具有強(qiáng)極性,性質(zhì)穩(wěn)定,能夠經(jīng)受高溫加熱、光照,化學(xué)作用,微生物作用和高等脊椎動(dòng)物的代謝作用等[1-3].PFCs已廣泛應(yīng)用于化工、紡織、涂料、皮革、表面活性劑的合成、炊具制造、紙制食品包裝材料等領(lǐng)域[4].2009年,全氟辛烷磺?；衔?perf l uorooctane sulphonate,PFOS)作為環(huán)境中持久性強(qiáng)的有機(jī)污染物被加入了《Stockholm公約》.我國(guó)為了適應(yīng)居民生活以及滿足出口貿(mào)易需求,將PFOS廣泛應(yīng)用于電鍍金屬、滅火泡沫制造、半導(dǎo)體及航空工業(yè)等領(lǐng)域,使得PFOS生產(chǎn)量顯著增加.2010年,我國(guó)總的PFOS排放量已達(dá)到100 t[5-6].

目前,PFCs已成為世界環(huán)境問題的研究熱點(diǎn)[7-8],部分發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)PFCs所引起的環(huán)境問題給予了高度關(guān)注,并對(duì)其環(huán)境污染狀況、毒理效應(yīng)及去除工藝等進(jìn)行了研究.PFCs存在于各類環(huán)境介質(zhì)中,不僅在土壤、水體、大氣和海洋中被檢測(cè)到,而且在人體血清中也被檢測(cè)到;不但聚集于發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家,而且在遠(yuǎn)離排放點(diǎn)的工業(yè)落后的國(guó)家乃至北極地區(qū)都存在[9-10].而我國(guó)正處于工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的階段,許多工廠企業(yè)大量使用由PFCs合成的表面活性劑,因此將面臨嚴(yán)峻的PFCs污染水體土壤等問題.目前我國(guó)還未出臺(tái)針對(duì)PFCs生產(chǎn)和使用的規(guī)范,對(duì)其也未進(jìn)行嚴(yán)格限制.本工作綜述了國(guó)內(nèi)外水體及底泥中PFCs研究進(jìn)展,對(duì)人體產(chǎn)生的毒性和去除方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,以期為我國(guó)PFCs的管理提供參考和依據(jù).

1 PFCs污染狀況

1.1 水環(huán)境方面PFCs污染狀況

PFCs并非天然存在的有機(jī)化合物,目前在各類環(huán)境介質(zhì)中檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)的PFCs均是人為產(chǎn)生.人類在清洗由表面活性劑處理過的產(chǎn)品時(shí),廢水進(jìn)入市政污水處理系統(tǒng),而傳統(tǒng)的處理工藝不能徹底去除PFCs,從而未處理完全的生活及工業(yè)污水大量排入天然水體,使河流及湖泊中出現(xiàn)PFCs的高檢出量[11].

1.1.1 國(guó)內(nèi)水環(huán)境方面

近年來,我國(guó)關(guān)于PFCs的報(bào)道日益增多.有研究發(fā)現(xiàn)[7,12],通過對(duì)北京市7個(gè)主要污水處理廠進(jìn)、出口污水和污泥樣品進(jìn)行豐枯水期季節(jié)性采樣和對(duì)天津市大黃堡濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水中的PFCs污染程度進(jìn)行調(diào)查,檢測(cè)得到7個(gè)污水處理廠進(jìn)、出口污染物中PFCs的總質(zhì)量濃度較高,分別為251.74和89.44 ng/L,而天津市濕地自然保護(hù)區(qū)水體中的PFCs主要為全氟辛酸(pentadecaf l uorooctanoic acid,PFOA),質(zhì)量濃度較低(平均質(zhì)量濃度為36.20 ng/L);對(duì)沈陽(yáng)市各類水環(huán)境樣品檢測(cè)發(fā)現(xiàn),PFOS和PFOA是其中最主要的PFCs污染,平均質(zhì)量濃度分別為1.11和2.13 ng/L[13];有報(bào)道顯示,上海徐六涇段長(zhǎng)江入海口處PFCs中主要的污染物PFOA的平均質(zhì)量濃度為46.88 ng/L[8],而未檢出PFOS,黃浦江段PFOA平均濃度較徐六涇段高出34倍,達(dá)到了1 594.83 ng/L.由以上的研究結(jié)果可以看出,相比較于北京、沈陽(yáng)等地,我國(guó)長(zhǎng)江口黃浦江段PFCs污染較為嚴(yán)重,需要對(duì)其可能的污染源進(jìn)行排查、控制和管理,同時(shí)針對(duì)水體中PFCs的污染程度進(jìn)行一定程度的治理和去除.

1.1.2 國(guó)外水環(huán)境方面

同我國(guó)情況類似,國(guó)外即使是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,其PFCs污染形勢(shì)也很嚴(yán)峻,不容忽視.有研究發(fā)現(xiàn),西班牙北部港口活動(dòng)非?；钴S,如運(yùn)輸活動(dòng)、來自船的維修所造成的污染及江口地區(qū)和城市污水處理廠排入等[14].∑PFCs發(fā)生率的高低排序?yàn)闉鯛柎伲続rriluze＞帕薩亞＞桑坦德＞圣維森特,平均質(zhì)量濃度從8.00到0.11 ng/L.PFOS質(zhì)量濃度為0.01～6.57 ng/L,PFOA質(zhì)量濃度為0.05～0.31 ng/L;Wang等[15]、Armitage等[16]和Tomy等[17]對(duì)北極冰蓋中PFCs進(jìn)行了采樣并對(duì)其污染物成分進(jìn)行了檢測(cè),發(fā)現(xiàn)PFCs中主要污染物PFOS,PFOA等都有檢出,進(jìn)一步說明了PFCs的全球性;Lindstrom等[18]對(duì)美國(guó)第開特地區(qū)的飲用水進(jìn)行了采樣分析,在對(duì)所有的樣品進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)飲用水樣品中存在PFOS,平均質(zhì)量濃度為13.00 ng/L.根據(jù)對(duì)污染源的排查結(jié)果發(fā)現(xiàn):第開特地區(qū)PFOS類污染主要是由該地區(qū)部分地方利用含有PFCs的剩余污泥改良土壤性質(zhì),污染物滲透轉(zhuǎn)移到地下水和表層水所引起的;明尼蘇達(dá)州由于舊垃圾處理場(chǎng)存在垃圾滲濾液的泄露,導(dǎo)致該垃圾填埋區(qū)域地下水中PFCs的質(zhì)量濃度達(dá)到3 000.00μg/L,而由于地下水存在流動(dòng)性、低氧、無明顯的化學(xué)反應(yīng)和降解能力差的特性,使得該州即使無明顯點(diǎn)源污染處也檢測(cè)到一定含量的PFOS.歐洲地區(qū)PFOS檢測(cè)覆蓋面很廣,在歐洲大部分河流中都檢測(cè)出PFOS,平均質(zhì)量濃度為6.00 ng/L,而污水處理廠排放的污水是PFOS進(jìn)入環(huán)境水體的重要源途徑[19];亞洲地區(qū)韓國(guó)、日本也進(jìn)行了部分研究,其中韓國(guó)的西海岸是亞洲工業(yè)化和城市化重要區(qū)域,擁有百萬人口,對(duì)于工業(yè)和旅游業(yè)也非常重要,Benskin等[20]對(duì)韓國(guó)西海岸水體中的PFCs含量進(jìn)行了檢測(cè),PFOS平均質(zhì)量濃度為24.00 ng/L.國(guó)內(nèi)外水體PFCs污染分布如表1所示.

表1 國(guó)內(nèi)外水體PFCs污染分布Table 1 Distribution of PFCs in water at home and abroad

由以上研究可知,我國(guó)部分城市PFCs污染水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家水平基本持平,而局部工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)PFCs的污染濃度超過發(fā)達(dá)國(guó)家水平,說明PFCs的污染水平與水體離污染源的距離和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展程度密切相關(guān).

1.2 底泥中PFCs污染狀況

1.2.1 國(guó)外底泥中PFCs污染狀況

隨著不斷深入研究發(fā)現(xiàn),底泥是水體中污染物質(zhì)的一個(gè)歸宿,底泥對(duì)水體中PFCs具有吸附作用,故底泥中PFCs的質(zhì)量濃度不容忽視.有研究發(fā)現(xiàn):荷蘭底泥樣品中PFOS質(zhì)量比為0.07～1.90 ng/g干重[21-23];在印度尼西亞恒河底泥中的PFOS濃度低于最低檢出限,而在沿海海域雅加達(dá)灣由于港口船舶活躍、工業(yè)發(fā)達(dá)導(dǎo)致底泥中的PFOS的平均質(zhì)量比為2.5 ng/g干重,相比較于恒河低于檢出限,該區(qū)域PFOS濃度較高.另外,其他許多發(fā)達(dá)國(guó)家底泥中也檢出PFOS[24-28],如西班牙瓦倫西亞自然公園的底泥中PFOS質(zhì)量比為0.10～4.80 ng/g干重;日本東京的底泥中PFOS的質(zhì)量比為145.00 ng/g干重;韓國(guó)西海岸底泥中PFOS的平均質(zhì)量比為1.50 ng/g干重;由于澳大利亞悉尼港口存在直接污染,底泥中的PFOS平均質(zhì)量比為2.10 ng/g干重,加拿大溫哥華都市化的海港福溪底泥中PFOS質(zhì)量比為71.00～180.00 pg/g干重.可見,日本東京的底泥中PFOS濃度最高,這可能與日本較高的工業(yè)發(fā)展水平有關(guān).

1.2.2 我國(guó)底泥中PFCs分布狀況

與國(guó)外情況相近,國(guó)內(nèi)對(duì)于底泥的研究也在逐步深入.有研究表明:我國(guó)滇池PFOS的質(zhì)量比為0.07～0.83 ng/g干重;白洋淀地區(qū)PFOS的質(zhì)量比為0.06～0.64 ng/g干重,平均質(zhì)量比為0.19 ng/g干重;天津大黃堡濕地PFOS的質(zhì)量比0.54～1.10 ng/g干重;Bao等[29]對(duì)珠江及黃浦江底泥中PFOS進(jìn)行檢測(cè)分析,發(fā)現(xiàn)珠江底泥中PFOS平均質(zhì)量比為0.58 ng/g干重,黃浦江的底泥中PFOS濃度低于最低檢測(cè)限,平均質(zhì)量比為0.11 ng/g干重[30-32].由以上研究可知,PFOS是底泥中PFCs的主要檢出物質(zhì),國(guó)內(nèi)外底泥中PFOS污染分布如表2所示.

表2 國(guó)內(nèi)外底泥中PFOS污染分布Table 2 Distribution of PFOS in sediment at home and abroad

2 PFCs的潛在危害

2.1 對(duì)機(jī)體甲狀腺的毒性

隨著碳鏈增長(zhǎng),PFCs在機(jī)體內(nèi)存留時(shí)間就會(huì)越來越長(zhǎng).有研究表明,PFCs會(huì)對(duì)甲狀腺激素產(chǎn)生影響,這可能是由于PFCs與機(jī)體內(nèi)某些內(nèi)源性脂肪酸結(jié)構(gòu)較為相似,競(jìng)爭(zhēng)血清蛋白結(jié)合位點(diǎn),與甲狀腺激素結(jié)合運(yùn)輸?shù)鞍?這樣與甲狀腺激素產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng),從而引起甲狀腺激素水平下降,最終反饋性地通過下丘腦-垂體-甲狀腺軸增大促甲狀腺素(thyroid hormone stimulating,THS)濃度[33-34].

2.2 與高尿酸血癥的關(guān)系

尿酸在機(jī)體內(nèi)存有益處(作為一種還原性物質(zhì),有抗氧化、抗DNA損傷等作用),也存有害處(如引發(fā)血管平滑肌增生、導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂、參與氧化應(yīng)激反應(yīng)等).高血壓、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、胰島素抵抗及慢性腎病等與高尿酸血癥密切相關(guān),隨著PFCs的廣泛使用,其是否與高尿酸癥的頻發(fā)有關(guān)引起人們的關(guān)注.Frisbee等[35]利用2005—2006年進(jìn)行的C8健康計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)美國(guó)的5萬多名成人血清中的尿酸水平與PFOS,PFOA的關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查.這些人均生活在被PFOA污染的水域附近.結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些人的血清中PFOA濃度高于普通人群,而PFOS的含量與普通人群相差不多.通過對(duì)PFOA的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),隨著PFOA濃度的升高,被調(diào)查人群的血尿酸水平逐漸升高.由此可知PFOA或PFOS濃度的升高,會(huì)引起機(jī)體血脂升高從而引發(fā)尿酸代謝紊亂.

2.3 肝臟毒性

PFCs一旦進(jìn)入動(dòng)物或人體內(nèi),肝臟作為靶器官極易受到損害.有研究發(fā)現(xiàn):PFCs會(huì)引起雌斑馬魚肝臟產(chǎn)生氧化損傷,改變肝臟中線粒體的功能造成肝細(xì)胞腫大,引起核固縮等現(xiàn)象;PFOS暴露錦鯉后,會(huì)導(dǎo)致血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alanine aminotransferase,ALT)活性增加,影響肝細(xì)胞膜和結(jié)構(gòu)的功能;PFOS,PFOA暴露BALB/c小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PFOS和PFOA通過干擾小鼠體內(nèi)脂類代謝,對(duì)肝臟產(chǎn)生損害;PFOS暴露雌鼠后,引發(fā)肝臟中甘油三酯含量降低[36-37].

2.4 生殖性毒性

PFCs可通過干擾動(dòng)物及人體內(nèi)分泌系統(tǒng),對(duì)生殖系統(tǒng)造成損害.鮑鯽經(jīng)PFOA暴露后,雌魚體內(nèi)卵巢退化,雌魚和雄魚肝臟內(nèi)卵黃蛋白原(vitellogenin,VTG)表達(dá)量都會(huì)升高,表明PFOA具有雌激素活性,干擾魚類內(nèi)分泌系統(tǒng),引起性腺異常發(fā)育[36].經(jīng)PFOS暴露的斑馬魚幼魚性別比例改變,雌魚數(shù)量居多,子代幼魚死亡率升高,這些結(jié)果表明PFOS的暴露會(huì)影響斑馬魚幼魚的生長(zhǎng)發(fā)育,對(duì)其子代幼魚的生長(zhǎng)造成嚴(yán)重影響[38].PFCs對(duì)哺乳動(dòng)物的生殖毒性也不容忽視,有研究表明全氟十二酸(tricosaf l uorododecanoic acid,PFDoA)會(huì)引起雌鼠體內(nèi)雌二醇含量下降,卵巢發(fā)育相關(guān)基因發(fā)生改變;會(huì)導(dǎo)致雄鼠性腺發(fā)育不良,精子數(shù)量減少,精子質(zhì)量降低;PFOA暴露大鼠14 d后發(fā)現(xiàn)大鼠血清中睪酮水平降低,雌性激素濃度升高,并伴隨睪丸組織的損傷.慢性暴露兩年后發(fā)現(xiàn),PFOA可引發(fā)睪丸間質(zhì)細(xì)胞瘤的產(chǎn)生[39-40].Vested等[41]對(duì)丹麥青少年進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),經(jīng)母體PFOA暴露后,其體內(nèi)精子濃度降低、精子數(shù)量減少、促黃體生成素和卵泡刺激素升高.

3 PFCs的去除

以上研究表明,全氟類化合物對(duì)所有生物都存在極大的毒性,因此對(duì)其去除方法進(jìn)行研究是必要的.由于氟是電負(fù)性非常強(qiáng)的非金屬元素,故這種異常穩(wěn)定的鍵使得PFCs很難經(jīng)光解、生物降解或一般氧化劑氧化去除.目前,主要的去除方法有物理方法、化學(xué)技術(shù)及微生物處理技術(shù).

3.1 物理方法

3.1.1 吸附去除工藝

吸附去除水中的PFCs是較為經(jīng)濟(jì)有效的方法之一,常用的吸附劑有活性炭、離子交換樹脂等.Wilhelm等[42]在德國(guó)北威州居民飲用水中檢出PFCs(以短鏈的C4—C7 PFCs為主),以去除PFCs為目標(biāo),利用滲流顆?；钚蕴紝?duì)飲用水進(jìn)行處理后使用.Senevirathna等[43]針對(duì)不同的離子樹脂(如AmbIRA400,AmberliteIRA458和IA400等)對(duì)PFOS和PFOA的吸附效用進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)PFOA的吸附量遠(yuǎn)大于PFOS,這是由PFOS的粒徑大于PFOA所導(dǎo)致的.美國(guó)3M公司利用活性炭對(duì)含有PFCs的有機(jī)廢水進(jìn)行處理,去除率達(dá)到90%以上[44].Tanaka等[45]使用粉末活性炭對(duì)PFOS和PFOA進(jìn)行吸附,比較了這兩種介質(zhì)在高純水和實(shí)際水體中的去除效果.Johnson等[46]在沙土等介質(zhì)上對(duì)PFOS的吸附效率進(jìn)行了研究.近年來,隨著環(huán)境領(lǐng)域?qū)FCs的關(guān)注逐漸增加,引發(fā)了開發(fā)新型吸附技術(shù)的熱潮,如殼聚糖、碳納米管、分子印跡聚合物等.Guo等[47]以多孔性殼聚糖為載體,對(duì)水中PFCs進(jìn)行吸附,取得了較好的成果.有研究發(fā)現(xiàn),利用陽(yáng)離子表面活性劑四丁基溴化銨(tetrabutylammonium bromide,TBA)對(duì)碳納米管進(jìn)行改性后,與原碳納米管對(duì)PFCs的吸附性相比,吸附系數(shù)增大了2～3倍[48].以上的吸附去除工藝大多是針對(duì)水中PFCs,也有學(xué)者提出將碳纖維和疏水沸石相結(jié)合替換活性炭對(duì)大氣中的PFCs進(jìn)行吸附[49].吸附法雖應(yīng)用廣泛,但單用吸附法僅僅是把污染物從一相移到另一相,而并沒有從根本上去除,因此容易造成二次污染.

3.1.2 膜處理工藝

膜處理工藝是近年來迅速崛起的一種PFCs去除技術(shù),其主要技術(shù)包括反滲透和納率等.范慶[50]以城市污水處理廠進(jìn)水和出水中短鏈的全氟丁酸(perf l uorabutyric acid,PFBA)、全氟戊酸(perf l uorovaleric acid,PFPA)和全氟丁磺酸為主要污染物,發(fā)現(xiàn)A2/O-MBR處理法對(duì)長(zhǎng)鏈PFCs及其前體物的去除效果較好,但由此產(chǎn)生了更多的短鏈PFCs,深度處理后得出了反滲透(reverse osmosis,RO)膜對(duì)PFCs比O3的去除效果更好的結(jié)論;并通過模擬實(shí)驗(yàn),研究了混凝劑用量、混凝劑種類、水溫、pH值、濁度等對(duì)PFOS和PFOA的去除效果,發(fā)現(xiàn)用粉末活性炭-混凝劑聯(lián)用技術(shù)能顯著提高PFOS和PFOA的去除效果.為比較不同濾膜的去除率,Steinledarling等[51]應(yīng)用多種納濾膜研究PFCs的去除效率,發(fā)現(xiàn)膜本身對(duì)PFCs的去除率基本相同,但在不同的pH條件下同一類型的納濾膜去除效率差別較大,當(dāng)pH偏酸性時(shí),PFCs去除率最低,而隨著pH值的增大,對(duì)短鏈PFCs去除率逐漸提高.膜處理技術(shù)處理周期較短,不易產(chǎn)生二次污染,但購(gòu)買費(fèi)用較高,不宜大規(guī)模投入使用[29].

3.2 化學(xué)技術(shù)

3.2.1 高級(jí)氧化工藝

高級(jí)氧化工藝是利用具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基與PFCs反應(yīng),從而將其降解為無害或毒性較小的物質(zhì).Lin等[52]通過改變臭氧投加比例,將其在酸性條件下連續(xù)通入至飽和狀態(tài),調(diào)節(jié)反應(yīng)的pH值至堿性條件,使羥基自由基能夠較大程度地產(chǎn)生,與廢水中PFCs充分反應(yīng),以達(dá)到去除廢水中PFCs的目的,結(jié)果表明在改變臭氧投加比例且在堿性條件下充分反應(yīng)后PFCs的去除率達(dá)到99%以上.Cho[53]以TiO2為催化劑,對(duì)PFOA進(jìn)行光解,發(fā)現(xiàn)在酸性或堿性條件下PFOA的去除效果較好.Qu等[54]采用KI(碘化鉀)還原法和UV(紫外)光解聯(lián)用技術(shù)對(duì)水中PFOA降解,其去除率達(dá)到90%以上,從而被廣泛應(yīng)用.

3.2.2 電化學(xué)技術(shù)

相比較于物理方法,電化學(xué)方法不僅能利用電能將PFCs去除,也能將其轉(zhuǎn)化為毒性較低的物質(zhì),有效提高PFCs的去除率.Hong等[55]開發(fā)了等離子體設(shè)備,以期在一定的大氣壓下產(chǎn)生一定量的等離子來打散 PFCs,使PFCs轉(zhuǎn)化為小分子毒性較低的物質(zhì),有效去除了大氣中的PFCs,去除率達(dá)到98%.李影影[56]研究了各類影響因素(如電流密、初始pH值、H2O2投加方式等)對(duì)鐵板電絮凝去除污水中PFOA和PFOS效率的影響.在控制其他因素不變的情況下,電流密度為37.5 mA/cm2時(shí)PFOA和PFOS的去除率能達(dá)到98.01%;pH在偏酸性的條件下去除效率較高;H2O2的投加方式對(duì)PFOA和PFOS的去除效率影響最大,采用間隔投加去除效率最高.

3.3 微生物處理技術(shù)

微生物去除技術(shù)有費(fèi)用較低、處理周期較長(zhǎng)、比較耗時(shí)等特點(diǎn),但微生物方法是否能夠有效去除PFCs尚有爭(zhēng)議,是否能夠找到有效降解PFCs的土著微生物也有待進(jìn)一步研究[57].王凱等[58]以遼寧省4個(gè)采用不同微生物處理技術(shù)的污水處理廠為研究對(duì)象,測(cè)定處理后的污水中PFCs的濃度,比較4種微生物處理技術(shù)的去除效率,發(fā)現(xiàn)短鏈PFCAs的污染較為嚴(yán)重,而污水處理廠不同的微生物處理技術(shù)對(duì)PFCs的去除效率影響并不明顯,其主要與活性污泥的吸附作用有關(guān).也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)有些微生物能夠有效地去除PFCs,如Genuis等[59]利用蛋白核小球菌對(duì)人體腸胃中的PFCs進(jìn)行去除,在口服蛋白核小球菌后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)人體中已經(jīng)很少檢出PFCs,可見蛋白核小球菌能有效去除人體腸胃中一般的PFCs.章濤等[60]發(fā)現(xiàn),在好氧等約束條件下土壤微生物能夠降解固定支鏈長(zhǎng)度的PFCs.總體上,微生物處理技術(shù)尚不如物理及化學(xué)方法成熟,但在一定約束條件下也能實(shí)現(xiàn)固定支鏈PFCs的降解,不易對(duì)環(huán)境造成二次污染.

4 結(jié)語(yǔ)與展望

(1)對(duì)國(guó)內(nèi)外PFCs污染狀況比較可知,全球PFCs濃度一般在ng/L水平;工業(yè)發(fā)達(dá)城市江河流域或沿海海域的PFOS和PFOA濃度高于開放海域水體,如太平洋海域水體中PFCs濃度低于日本、韓國(guó)、中國(guó)香港等海域2～3個(gè)數(shù)量級(jí).造成這種現(xiàn)象的原因一方面是由于海域開放區(qū)域受到的僅是大氣遷移轉(zhuǎn)化或水體攜帶等間接影響,而工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)直接受到污染源影響,另一個(gè)方面是人口稠密度大.

(2)PFCs污染是全球范圍內(nèi)的污染,通過水體、食物鏈等方式危害到生物體健康,引發(fā)各類疾病.目前應(yīng)用比較廣泛的PFCs物理和化學(xué)去除工藝是吸附、膜處理及高級(jí)氧化工藝,但現(xiàn)有方法局限性較大,有待進(jìn)一步研究.可以開發(fā)新的去除工藝,降低成本,防止二次污染.目前,我國(guó)各類環(huán)境介質(zhì)中PFCs的含量處于中等水平,但我國(guó)對(duì)其檢測(cè)與控制研究還處于起步階段,因此應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)PFCs的研究,及早制訂限制其生產(chǎn)使用的規(guī)范,研發(fā)替代產(chǎn)品,為保護(hù)人類和生態(tài)環(huán)境作出貢獻(xiàn).

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Distribution of PFCs in water and sediment,and toxicity and removal

LIANG Huanhuan1,2,WU Minghong1, XU Gang1,WANG Jiajun1,MAO Wen1,AN Da2
(1.School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China;2.State Environmental Protection Key Laboratory of Simulation and Control of Groundwater Pollution,Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China)

Perf l uorinated compounds(PFCs)in major river,seas and human serum were detected.They have attracted attention from environmental workers worldwide,become a hot research topic in environmental studies in recent years.Human exposure pathways to PFCs include drinking water,food and air-dust inhalation.In this paper,distributions of PFCs in dif f erent environmental media,toxic status quo and removal process at home and abroad are brief l y surveyed.The existing problems and trends are also discussed to provide directions for researchers of PFCs.

perf l uorinated compounds(PFCs);distribution;toxicity

O 658

A

1007-2861(2017)05-0752-10

10.12066/j.issn.1007-2861.1756

2015-12-15

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41373098,41430644)

吳明紅(1968—),女,教授,博士生導(dǎo)師,博士,研究方向?yàn)槲廴疚餀z測(cè)分析和治理與新興材料制備.E-mail:mhwu@staf f.shu.edu.cn