近日，黄河三角洲研究院曹晓强副教授以及研究生蔡蕾蕾与北京大学孙卫玲教授团队在Science of The Total Environment上发表了题为 “Occurrence, source apportionment, and pollution assessment of per- and polyfluoroalkyl substances in a river across rural and urban areas” 的研究论文(DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.155505)。该研究通过采集潮白河（北京）水和沉积物，分析了新兴和传统全氟化合物（per/polyfluoroalkyl substances，PFAS）的时空分布规律和来源，评估了对绿藻、水蚤和鱼的生态风险以及当地居民摄入饮用水的健康风险。提出了评价河水中PFASs污染水平的标准，为河流中 PFASs 的污染评估提供了新的见解。

全氟和多氟烷基化合物（PFASs）是一类合成有机化学品。由于具有化学稳定性、热稳定性和疏水疏油性等特殊性质，被广泛应用于工业和商业中。在应用 PFASs 产品的生产、使用和处置过程中，不可避免地将其释放到环境中，因而已在各种环境介质中普遍存在。鉴于其持久性、生物累积性和对人类和野生动物的毒性，PFASs 在自然环境中的发生和风险越来越受到全球关注。水生环境是 PFASs 的主要归宿之一，地表水中单个 PFAS 的浓度可达数十ng/L，沉积物中的 PFASs 浓度通常达到几十ng/g。已经有许多国家和地区采取措施来规范全氟辛基磺酸 (PFOS)、全氟辛酸 (PFOA) 和其他一些 PFASs。此外，PFOS和PFOA已被列入斯德哥尔摩公约的持久性有机污染物（POPs）清单，全氟己烷磺酸（PFHxS）及其相关化合物也被提议列入该清单。这些行动导致全球某些 PFASs 及其前体的生产减少。然而，由于传统 PFASs 及其前体的长距离迁移、转化以及替代品的出现，PFAS 将继续向天然水体输入。潮白河是北京市第二大河流和主要水源之一，因此必须调查新型和传统 PFASs 的发生情况，并确定其来源以进行有效的污染控制。

图文导读

一、潮白河水体和沉积物中的PFASs浓度

图2. 两个季节在水和沉积物中检测到的PFASs (a) (点代表检测到的PFASs，WW、SW、WS和SS分别代表冬季水、夏季水、冬季沉积物和夏季沉积物)，水和沉积物中两个季节PFAS 总浓度的比较 (b-c) (不同字母表示冬季和夏季采集的样品之间存在显着差异，Mann-Whitney 检验)，以及在冬季水 (d) 和沉积物 (e) 中单个 PFAS 的热图。

单个PFAS的浓度在水中从未检出（ND）到23.1ng/L不等。PFOA（0.05-12.8 ng/L）、全氟丁基磺酸（PFBS）（ND-6.67 ng/L）、全氟己酸（PFHxA）（ND-4.96 ng/L）和PFOS（ND-4.40 ng/L）在水中占主导。此外，没有观察到PFASs总浓度的明显季节性变化（P>0.05）。对于沉积物样品，单个PFAS的浓度为ND-3.26 ng/g，并且以PFOA（ND-2.44 ng/g）和PFOS（ND-3.26 ng/g）为主。此外，冬季沉积物中PFASs的总浓度明显高于夏季（P < 0.05），这可能与冬季用再生水补给河道有关。另一方面，夏季暴雨造成的再悬浮可能使沉积物中PFASs减少，并导致水中长链PFASs的增加。

图3. 水和沉积物中 PFASs 的桑基图(a-b)和主成分分析(PCA)分析(c-d)。

二、潮白河水体和沉积物中PFASs的时空分布

图4. 冬季 (a) 和夏季 (b) 水中的PFASs浓度，上游、下游和水库 (c和d) 水中的PFASs浓度比较，以及潮白河水 (e和f) 和沉积物 (g和h) 中所有采样点的PFASs成分Bray-Curtis相异度的地理距离衰减曲线。

在冬季和夏季水中∑PFASs的含量分别为0.06-31.3 ng/L和0.04-30.3 ng/L。PFASs的总浓度有明显的空间变化，沿着潮白河显著增加，即下游>水库>上游（P <0.05），反映了城市地区人类活动的影响。由于6:2氟调聚羧酸（6:2 FTA）的高浓度，冬季在CB2记录到最高的PFASs总浓度，表明6:2 FTA在附近存在本地输入。CB2位于人口和工业园区较多的地区，下游也有几个污水处理厂（WWTP），可能会向河流释放PFASs。冬季和夏季沉积物中的PFASs总浓度分别为0.03-4.29 ng/g和0.05到4.04 ng/g，没有观察到PFAS总浓度的明显空间变化（P>0.05）。这可能是由于沉积物中的PFASs是长期积累的结果，以及夏季的湍流使沉积物均匀化。

三、潮白河水体和沉积物中PFASs的源解析

图5. 水 (a和b) 和沉积物 (c) 中PFASs的主成分分析 (冬季和夏季的数据合并在一起)，冬季水 (d和e )和沉积物 (f) 中PFASs的来源贡献，以及冬季水 (g) 和沉积物 (h) 中PFASs预测和观测值的拟合曲线。

对于上游河水，作为主要来源的因子1被识别为遗留的PFASs及其替代品，因子2被确定为转化产物。对于下游和水库水，因子1可以解释为金属电镀/纺织品来源，因子2是消费品来源，因子3是生物转化产物的代表（如FTOH）。根据MLR分析，对于下游，消费品在冬季占主导地位（77.5-99.3%），夏季则有所下降（0.6-46.4%），但夏季金属电镀/纺织品来源的贡献略大（13.7-99.4%）。这可能是由于冬季食品包装材料等消费品是PFASs的主要来源，而位于下游的工业园区由于夏季暴雨使PFASs的生物转化产品成为主要来源。就水库而言，在冬季观察到三个来源的贡献几乎相等，但生物转化产物在夏季水库中更占优势（30.3-82.7%）。总的来说，在两个季节中，水中PFASs的预测值和观察值有很好的相关性（R²>0.97，P<0.001）。

对于沉积物样品，确定了四个因子。因子1也被确定为来自金属镀层/纺织品；因子2此被MLR分析排除；因子3以PFOA为主，被认为是来自消费产品的来源；6:2 FTS和10:2 FTS是因子4的主要成分，只在冬季检测到，代表了消防泡沫的来源。冬季沉积物中的PFASs来源主要是消费品（11.6-95.8%），其次是金属镀层/纺织品（2.6-77.2%）。金属镀层/纺织品（20.8-99.3%）是夏季沉积物中PFASs的主要污染源。

四、风险评估

所有计算出的RQ值都远远低于0.01，意味着PFASs带来的生态风险不大。在检测到的PFAS中，尽管全氟十一酸（PFUdA）和全氟十二酸（PFDoA）的浓度低于其他PFCAs，但由于其高毒性，其风险与其他全氟烷基羧酸（PFCAs）相当。饮用水是人类接触PFAS的主要途径之一。PFASs的总HQ值都远远低于0.1，表明PFASs对当地居民没有表现出直接风险。值得注意的是，CB1、CB5-CB9、R8和R13的PFASs健康风险明显高于其他采样点，应引起重视。

本研究首次提出了评价河水中PFASs污染水平的标准。从农村流向城市的潮白河为确定背景值或基线值提供了一个很好的方案。综合确定的基线值、PFASs 浓度分布和PFASs的生态风险，提出了三个标准，将水中PFASs浓度分为四个污染水平，即几乎无、低、中和高污染。根据此标准，几乎无污染的PFASs在上游占总采样量的96.4%，而在下游和水库中分别下降到50.4%和50.8%。中国和世界地表水中的PFASs表现出类似的污染模式，PFOA、PFOS和PFHxA是污染最严重的3种PFASs。该研究为PFASs水质标准的制定提供了一定的思路。