長江三角洲地區全氟烷酸化合物來源

寧丁瑩

摘 要：土壤是生態環境的重要組成部分，同時也是十分重要的自然資源。近年來長江三角洲地區由于城市化，工業化進程加快發展，電子新興產業、高新科技的迅速進步，隨之而來的環境污染也十分嚴峻，而全氟烷酸化合物（perfluoroalkyl acids，PFAAs）是長江三角洲地區典型的有機污染化合物，但對于它的研究項目和文章相對較少，因此，本文結合長江三角洲地區的行業特色，針對土壤環境中全氟烷酸化合物的直接來源、間接來源進行闡述，從而為今后的研究提供一些便利。

關鍵詞：全氟烷酸化合物來源 長江三角洲 土壤

一、PFAAs的分類、性質與應用

全氟烷酸化合物（perfluoroalkyl acids，PFAAs），是一類化學性質穩定，不易降解，疏水疏油，具有遠距離遷移特性，生物累積效應以及各種毒性等的新型有機污染物。PFAAs在環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污染物，由于其獨特的理化特性，近50年來，被廣泛應用于表面活性劑、潤滑劑、農藥、金屬電鍍、紡織、造紙、泡沫滅火劑等多種領域。然而，由于它們的環境持久性、長途運輸和生物積累特性，這些化學物質在環境介質和生物基質中的廣泛存在，從而引起了越來越多的關注。根據3M公司提交給斯德哥爾摩公約持久性有機污染物審查委員會的數據調查顯示，2000年全年全球PFOS的產量共3500t，PFOA產量是500噸/年。然而，由于主要的PFOS制造商3M公司在2002年逐步停止生產該物質，歐美國家的PFOS和PFOA的制造與應用也相應停止，并逐漸以全氟正丁酸（Perfluorobutanoic acid，PFBA）替代，到2003年，這種化學品的全球產量急劇下降到175噸。美國環保署（USEPA）和8家領先的全球公司達成協議：將在2010年前將PFOA及其相關化學品的產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境介質中的這些污染物質。但自2003年以后，由于市場的需求，中國該產品的產量仍在持續增長。經過10年的持續擴張，到2011年，我國 PFOS的年生產能力穩定在220-240噸/年，2013年PFOA的年生產能力穩定在150噸/年左右。近年來，有關PFOS/PFOA在土壤，水等環境中污染的熱點事件報道越來越多，因此，這對于我國政府監管機構以及科學界針對PFAAs的關注度敲響了警鐘。

二、土壤中PFAAs來源

2.1直接來源

PFAAs被廣泛應用于工業制造和消費產品行業中，以上海為中心的長三角地區，是中國東部工業化和城市化最發達地區之一。長三角地區作為我國重要的電子信息產業帶，區域內分布著金屬電鍍、半導體、太陽能光伏發電等多種產業，這些產業生產過程與PFAAs污染的產生有直接的關聯。

PFAAs可由點源（例如使用泡沫滅火劑AFFFs、污水處理廠污水排放、固體廢棄物堆填區等）或擴散源（例如大氣沉積、地表徑流等）排放至土壤環境介質中。城市污水處理廠（WWPTs）的污水排放和工業廢水是環境中PFAAs及其前體釋放的重要來源。長三角區域內各類氟化工廠堆積，周圍環境長期暴露于這一條件下，使得水、大氣、土壤等環境介質中的PFAAs濃度增加。以江蘇為例，常熟有亞洲最大的氟化產業中心，杜邦、蘇威等15多家國內外氟化工業企業落戶于此。德州有著最大的太陽能光伏發電基地，二者不論是產品的生產過程亦或是工業廢棄物都會向基地工業園區內排放PFAAs，對環境造成損害，最終對生態系統造成嚴重威脅。另外，作為我國南水北調工程重要干線的京杭大運河，周圍城市化水平較高，相應PFAAs濃度水平較高，經濟發展水平居全國前列的杭州和蘇錫以電子、電鍍、太陽能、制藥等為主要生產行業，主要污染組成包括PFOA、PFOS、PFHxA和PFBA等。而以造紙、紡織、皮革等工業領域為核心的寧波等地PFAAs的組成一般以PFOA和PFHxA為主。

據估計，中國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物質的泡沫滅火劑在使用后，直接排放至環境中，其中有50%進入地表水，剩余50%進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。而長三角區域內與泡沫滅火劑 （AFFFs）生產，污泥的處理和固體廢物的堆放相關行業的影響，最終導致土壤中PFOS和PFOA的濃度增加。

另外，有研究表明，在經城市污水處理廠處理后的工業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、地下水、動物體內的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前體物質的產生和在環境中的降解是環境中PFAAs的另一來源。在研究中發現，全氟磺酰基化合物（POSF）和氟調聚乙醇（FOTH）和氟調聚稀烴（FTO）等氟調聚物產品通過氧化自由基HOX作用生成PFCAs從而釋放到環境中。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）等前體物質經過轉化，最終以PFOS或PFOA的形式在環境中存在。釋放到大氣中的PFAAs可以通過大氣沉積作用進入土壤中，隨后被土壤細菌轉化為PFOA，導致PFOA濃度在土壤中積累。

三、 結語

本文針對長江三角洲地區土壤中全氟烷酸化合物PFAAs的性質、來源進行概括總結，認為該種污染物是一種化學性質穩定，且被廣泛應用的污染物，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對土壤環境、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，對于土壤中全氟烷酸化合物的控制是十分重要的。

參考文獻：

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