長(zhǎng)江三角洲地區(qū)全氟烷酸化合物來源

寧丁瑩

摘 要：土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，同時(shí)也是十分重要的自然資源。近年來長(zhǎng)江三角洲地區(qū)由于城市化，工業(yè)化進(jìn)程加快發(fā)展，電子新興產(chǎn)業(yè)、高新科技的迅速進(jìn)步，隨之而來的環(huán)境污染也十分嚴(yán)峻，而全氟烷酸化合物（perfluoroalkyl acids，PFAAs）是長(zhǎng)江三角洲地區(qū)典型的有機(jī)污染化合物，但對(duì)于它的研究項(xiàng)目和文章相對(duì)較少，因此，本文結(jié)合長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的行業(yè)特色，針對(duì)土壤環(huán)境中全氟烷酸化合物的直接來源、間接來源進(jìn)行闡述，從而為今后的研究提供一些便利。

關(guān)鍵詞：全氟烷酸化合物來源 長(zhǎng)江三角洲 土壤

一、PFAAs的分類、性質(zhì)與應(yīng)用

全氟烷酸化合物（perfluoroalkyl acids，PFAAs），是一類化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易降解，疏水疏油，具有遠(yuǎn)距離遷移特性，生物累積效應(yīng)以及各種毒性等的新型有機(jī)污染物。PFAAs在環(huán)境中主要以全氟磺酸化合物（Perfluorinated sulfonic acid，PFSAs）和全氟羧酸化合物（Perfluorinated carboxylic acid，PFCAs）兩類化合物為主，其中最典型的兩種化合物分別為全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid，PFOA）和全氟辛烷磺酸鹽（Perfluorooctane sulfonate，PFOS）。

全氟烷酸化合物是一類持久性有機(jī)污染物，由于其獨(dú)特的理化特性，近50年來，被廣泛應(yīng)用于表面活性劑、潤(rùn)滑劑、農(nóng)藥、金屬電鍍、紡織、造紙、泡沫滅火劑等多種領(lǐng)域。然而，由于它們的環(huán)境持久性、長(zhǎng)途運(yùn)輸和生物積累特性，這些化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)和生物基質(zhì)中的廣泛存在，從而引起了越來越多的關(guān)注。根據(jù)3M公司提交給斯德哥爾摩公約持久性有機(jī)污染物審查委員會(huì)的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，2000年全年全球PFOS的產(chǎn)量共3500t，PFOA產(chǎn)量是500噸/年。然而，由于主要的PFOS制造商3M公司在2002年逐步停止生產(chǎn)該物質(zhì)，歐美國(guó)家的PFOS和PFOA的制造與應(yīng)用也相應(yīng)停止，并逐漸以全氟正丁酸（Perfluorobutanoic acid，PFBA）替代，到2003年，這種化學(xué)品的全球產(chǎn)量急劇下降到175噸。美國(guó)環(huán)保署（USEPA）和8家領(lǐng)先的全球公司達(dá)成協(xié)議：將在2010年前將PFOA及其相關(guān)化學(xué)品的產(chǎn)品含量和排放量降低95%，并努力在2015年前消除已被排放至環(huán)境介質(zhì)中的這些污染物質(zhì)。但自2003年以后，由于市場(chǎng)的需求，中國(guó)該產(chǎn)品的產(chǎn)量仍在持續(xù)增長(zhǎng)。經(jīng)過10年的持續(xù)擴(kuò)張，到2011年，我國(guó) PFOS的年生產(chǎn)能力穩(wěn)定在220-240噸/年，2013年P(guān)FOA的年生產(chǎn)能力穩(wěn)定在150噸/年左右。近年來，有關(guān)PFOS/PFOA在土壤，水等環(huán)境中污染的熱點(diǎn)事件報(bào)道越來越多，因此，這對(duì)于我國(guó)政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及科學(xué)界針對(duì)PFAAs的關(guān)注度敲響了警鐘。

二、土壤中PFAAs來源

2.1直接來源

PFAAs被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造和消費(fèi)產(chǎn)品行業(yè)中，以上海為中心的長(zhǎng)三角地區(qū)，是中國(guó)東部工業(yè)化和城市化最發(fā)達(dá)地區(qū)之一。長(zhǎng)三角地區(qū)作為我國(guó)重要的電子信息產(chǎn)業(yè)帶，區(qū)域內(nèi)分布著金屬電鍍、半導(dǎo)體、太陽能光伏發(fā)電等多種產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程與PFAAs污染的產(chǎn)生有直接的關(guān)聯(lián)。

PFAAs可由點(diǎn)源（例如使用泡沫滅火劑AFFFs、污水處理廠污水排放、固體廢棄物堆填區(qū)等）或擴(kuò)散源（例如大氣沉積、地表徑流等）排放至土壤環(huán)境介質(zhì)中。城市污水處理廠（WWPTs）的污水排放和工業(yè)廢水是環(huán)境中PFAAs及其前體釋放的重要來源。長(zhǎng)三角區(qū)域內(nèi)各類氟化工廠堆積，周圍環(huán)境長(zhǎng)期暴露于這一條件下，使得水、大氣、土壤等環(huán)境介質(zhì)中的PFAAs濃度增加。以江蘇為例，常熟有亞洲最大的氟化產(chǎn)業(yè)中心，杜邦、蘇威等15多家國(guó)內(nèi)外氟化工業(yè)企業(yè)落戶于此。德州有著最大的太陽能光伏發(fā)電基地，二者不論是產(chǎn)品的生產(chǎn)過程亦或是工業(yè)廢棄物都會(huì)向基地工業(yè)園區(qū)內(nèi)排放PFAAs，對(duì)環(huán)境造成損害，最終對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅。另外，作為我國(guó)南水北調(diào)工程重要干線的京杭大運(yùn)河，周圍城市化水平較高，相應(yīng)PFAAs濃度水平較高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平居全國(guó)前列的杭州和蘇錫以電子、電鍍、太陽能、制藥等為主要生產(chǎn)行業(yè)，主要污染組成包括PFOA、PFOS、PFHxA和PFBA等。而以造紙、紡織、皮革等工業(yè)領(lǐng)域?yàn)楹诵牡膶幉ǖ鹊豍FAAs的組成一般以PFOA和PFHxA為主。

據(jù)估計(jì)，中國(guó)中部和東北部土壤中PFOS的釋放量為7噸/年。大部分土壤污染來自于泡沫滅火劑和殺蟲劑的使用，其他污染途徑占比<11%。含有PFOA物質(zhì)的泡沫滅火劑在使用后，直接排放至環(huán)境中，其中有50%進(jìn)入地表水，剩余50%進(jìn)入土壤最終滲入地下水。有研究顯示有AFFFs排放的地表水和土壤中，PFOS的釋放量為3.5 噸/年，而PFOA的釋放量為0.35 噸/年。而長(zhǎng)三角區(qū)域內(nèi)與泡沫滅火劑 （AFFFs）生產(chǎn)，污泥的處理和固體廢物的堆放相關(guān)行業(yè)的影響，最終導(dǎo)致土壤中PFOS和PFOA的濃度增加。

另外，有研究表明，在經(jīng)城市污水處理廠處理后的工業(yè)廢水中的生物油用于土壤改良，使得土壤中的PFAAs濃度增加，從而影響到草場(chǎng)、地下水、動(dòng)物體內(nèi)的PFAAs含量。這將是土壤中PFAAs存在的一大潛在威脅。

2.2 間接來源

除直接排放外，PFOA和PFOS前體物質(zhì)的產(chǎn)生和在環(huán)境中的降解是環(huán)境中PFAAs的另一來源。在研究中發(fā)現(xiàn)，全氟磺?；衔铮≒OSF）和氟調(diào)聚乙醇（FOTH）和氟調(diào)聚稀烴（FTO）等氟調(diào)聚物產(chǎn)品通過氧化自由基HOX作用生成PFCAs從而釋放到環(huán)境中。N-乙基全氟辛烷磺酰胺、磺酰胺（FOSAs）、全氟辛烷磺酰胺乙醇（FOSEs）、氟端醇（FTOHs）等前體物質(zhì)經(jīng)過轉(zhuǎn)化，最終以PFOS或PFOA的形式在環(huán)境中存在。釋放到大氣中的PFAAs可以通過大氣沉積作用進(jìn)入土壤中，隨后被土壤細(xì)菌轉(zhuǎn)化為PFOA，導(dǎo)致PFOA濃度在土壤中積累。

三、 結(jié)語

本文針對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤中全氟烷酸化合物PFAAs的性質(zhì)、來源進(jìn)行概括總結(jié)，認(rèn)為該種污染物是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且被廣泛應(yīng)用的污染物，主要有直接來源和間接來源兩種來源方式。不論二者哪一種形式都會(huì)對(duì)土壤環(huán)境、微生物、植物等造成危害，并最終可能通過食物鏈的傳遞影響到人類的健康，因此，對(duì)于土壤中全氟烷酸化合物的控制是十分重要的。

參考文獻(xiàn)：

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