PFOS在水环境中的浓度分布研究

张盼盼 李洪枚 徐 毅 杨 梅 赵长伟

（首都经济贸易大学安全与环境工程学院，北京 100070）

全氟化合物（Perfluorinated Compounds，PFCs）以其优良的表面活性、耐热性、耐酸碱腐蚀性、疏水疏油性等，被广泛用于表面活性剂、润滑剂、涂料、皮革、包装、泡沫灭火剂等各个领域［1］。PFCs作为商品批量化的生产和使用已有超过半个世纪的历史，从1970年到2003年，全球PFCs的生产量就约有 100 000t［2］；其中应用最广泛、最具代表性的包括全氟羧酸类中的全氟辛酸（PFOA）和全氟磺酸类中的全氟辛烷磺酸（PFOS）（图1）。PFOS作为一种重要的全氟化表面活性剂，是其他许多全氟化合物的重要前驱体，到目前为止，已有上百种系列产品被生产、开发和应用，这些产品的大量使用使得PFOS以各种途径进入到全球范围内的各种环境介质中［3］，并通过食物链的传递放大。现如今，全世界范围内被调查的各种水体和动植物以及人体内都发现了PFOS的污染踪迹，2009年5月联合国环境署将PFOS正式列入“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约”POPs黑名单中［4］。

图1 PFOS的分子结构

PFOS分子中含有亲水的磺酸基团，且通常以阴离子的形式存在，在水中的溶解度（570mg/L）较高，因此很容易造成地下水、地表水甚至饮用水等各大水体污染，国内外已有大量文献进行相关报道［5-9］。目前，欧美、日本以及我国在内的许多国家和地区已经开展了污水处理厂、河流和饮用水中全氟化合物的调查工作，这有助于我们了解目前PFOS在环境中的污染现状，为降低环境风险提供基础数据。

1 国外污染现状

1.1 污水处理厂

Becker等［10］在德国巴伐利亚州不同城市污水处理厂附近的水域中都不同程度的检测到了PFOS的存在，而且处理厂排出的废水中PFOS的含量比流入处理厂的含量高3陪左右。Shivakoti等［11］检测到日本和泰国13家污水处理厂中都含有PFCs，浓度范围分别为13.2～2 889.1ng/L（日本）和54.2～4 222.6ng/L（泰国），其中日本污水处理厂中PFOS所占比例高于泰国（日本最高88%，泰国75.5%）。以上研究结果表明，污水处理厂是环境中PFOS的主要来源。

1.2 河流、湖泊及海岸带

目前国外对河流、湖泊及海岸带中PFOS的研究报道比较多，主要集中在北美、欧洲以及日本等地区。Natasha等［12］对美国弗吉尼亚州查尔斯顿海港附近36个地点随机采样检测，发现海水中PFOS的浓度范围介于0.09～7.37ng/g之间。Boulanger等［13］研究发现安大略和伊利湖中PFOS的浓度为21～70ng/L。Nobuyoshi等［14］对大西洋和太平洋沿海水域海水进行取样，得出了表1中的数据，其中东京湾中PFOS含量最高，最高浓度达到57 700pg/L。Saito等［5］调查了日本142个地表水样，检测发现这142个地表水中PFOS浓度差别较大，最低浓度为0.3ng/L，最高可达157ng/L。Quinete等［6］检测德国莱茵河水样发现，莱茵河水中PFOS的基本浓度介于0.4～7.5ng/L之间。

表1 太平洋和大西洋海水及沿海水域中PFOS的检出浓度（pg/L）

1.3 饮用水

Shahid等［7］对欧洲6个国家自来水进行调查，发现瑞典饮用水中PFOS浓度最高，为8.81ng/L，荷兰浓度最低，为0.397ng/L。Takagi等［15］对日本大阪14家饮用水处理厂进行检测，调查发现，14家处理厂饮用水中PFOS的浓度范围在0.16～22ng/L之间。Kunacheva等［16］研究发现泰国自来水中PFOS的平均浓度为0.17ng/L左右，而且瓶装水中PFOS的浓度要高于自来水中的浓度，这说明在瓶装水生产过程中不可避免地会使用到PFOS类产品。

2 国内污染现状

我国是一个人口大国，加之现在正处于现代化工业经济快速发展的阶段，因此，在生产生活过程中，以PFOS为主的全氟表面活性剂以其优良的性能，被广泛的应用于各行各业。尽管许多国家已经开始禁止使用PFOS等全氟化合物，但是到目前为止，我国仍没有相关的规定和政策。我国从2003年开始大规模生产PFOS；2005年起，由于发达国家PFOS的生产受到限制，导致我国PFOS的年出口量迅速增长；到2006年为止，我国15家PFOS生产厂家生产的PFOS总量超过200t［17］。PFOS类化合物大规模的生产和使用，已经成为危害我国生态环境尤其是水环境的重大隐患，因此在我国开展PFOS的调查工作尤为重要。

2.1 污水处理厂

我国针对污水处理厂的研究较少，Chen等［18］对上海、广州和大连三个沿海城市里的12座污水处理厂进行了调查，分别分析了其进出水、底泥以及大连湾海水样本中PFOS的含量。检测发现PFOS进出水浓度范围分别为1.8～176.0ng/L 和 1.1～74.8ng/L，底泥中 PFOS浓度介于0.5～19.8ng/g之间，大连污水处理厂附近沿海水域PFOS浓度在0.1～0.2ng/L之间，这比大连污水处理厂里检测到的PFOS浓度低27倍。

2.2 河流及内陆湖泊

国内几大河流中调查较多的主要是长江、黄河和珠江三大河流，内陆湖泊主要集中在太湖、巢湖两大湖泊。Pan等［8］对长江口南北岸以及海港北部进行取样，检测了水样和底泥里PFOS的含量，在所有检测的水样中PFOS最低浓度为36.3±10.06ng/L，最高浓度为703.3±43.33ng/L；河底淤泥中PFOS的最低浓度为72.9±10.28ng/g，最高浓度为536.7±29.78ng/g。Wang等［19］调查了黄河入海口15个区域河水与河底淤泥里PFOS的浓度，结果显示水样和河底淤泥中PFOS的平均浓度分别为157.5ng/L和198.8ng/g，浓度范围分别为 82.30～261.8ng/L 和 75.48～457.0ng/g，并且PFOS的浓度随海水盐度的升高而升高。Zhang等［20］对珠江支流19个采样点（珠江干流10个，东江支流6个，沙湾水道3个）进行采样，检测了13种全氟烷酸（PFFAs）的含量，检测发现PFAAs的浓度东江支流（17-52ng/L）＞ 珠 江 干 流（13-26ng/L）＞ 沙 湾 水 道（3.0-4.5ng/L），其中PFOS、PFOA和PFAAs是三种主要的污染物分别占19%、20%和24%。

Chen等［21］对太湖取样检测发现，湖水中全氟烃基类物质的浓度范围为17.2-94.4ng/L，其中PFOS和PFOA分别占16.8%和39.8%。张蓉等［22］对巢湖40个取样点进行取样发现，PFOS浓度范围基本在8.4～106.0ng/L之间，有工业企业的湖域PFOS浓度可高达400ng/L。

2.3 饮用水

Jin等［9］调查了中国21个城市（共55个地区）的自来水，发现大连、鞍山、哈尔滨、武汉、西安、银川、上海、乌鲁木齐和阿图什等地的自来水中PFOS的浓度均接近或低于背景值（＜1和＜0.3ng/L）；北京、石家庄、长春、沈阳和重庆的自来水中PFOS浓度要比背景值底；长沙和本溪处于中度污染水平；广东和深圳PFOS的浓度较高（广州10.3ng/L，深圳14.8ng/L）。刘俊玲等［23］对武汉市9个市政水厂进行取样，调查发现PFOS的含量＜0.1ng/L，出水厂中PFOA的含量介于17.25-21.14ng/L。Mak等［24］对我国部分城市自来水中PFOS进行考察发现，所检测的各大城市中PFOS的浓度从高到低依次为：深圳（11ng/L）＞上海（7.6ng/L）＞香港（7.0ng/L）＞澳门（6.2ng/L）＞台北（5.4ng/L）＞沈阳（0.39ng/L）。

3 结论

我国对PFOS类全氟化合物的调查起步较晚，目前调查最多的是国内几大主要的河流、湖泊以及部分城市自来水中的污染状况，并没有针对全国范围内的系统性调查。就目前调查的情况来看，我国污水处理厂的污染状况比美国等国家严重，但要比日本一些地区好得多；国内几大主要的河流湖泊（长江、黄河、太湖等）的污染状况却不容乐观，与欧美和日本地区的某些河流湖相比浓度高很多；饮用水中，尽管某些内陆城市饮用水中浓度较低，但是广东、深圳检测出来浓度也高于欧洲、日本等地，这可能和我国仍然大量生产和使用PFOS类产品有直接的关系。目前，国内环境监测体制尚不健全，还未建立关于污水处理厂的排放标准以及规定饮用水中的接触限制。因此，为了改善环境质量，保障生活用水及水产品的安全性，建立完善的监测机制迫在眉睫，与此同时，要尽快采取必要的防治措施以及寻找PFOS的替代品，从源头上杜绝污染。

［1］Giesy J P，Kannan K.Perfluorochemical surfactants in the environment［J］.Environmental Science&Technology，2002，36（7）：146-152.

［2］Paul A G，Jones K C，Sweetman A J，et al.A First Global Production，Emission，And Environmental Inventory For Perfluorooctane Sulfon［J］.Environmental Science&Technology，2009，43（2）:386-392.

［3］Dreyer A，Weinberg I，Temme C，et al.Polyfluorinated compounds in the atmosphere of the atlantic and southern oceans:evidenceforaglobaldistribution［J］.EnvironmentalScience&Technology，2009，43（17）:7-21.

［4］Loos R，Locoro G，Huber T，et al.Analysis of perfluor ooctanoate（PFOA） and other perfluorinated compounds（PFCs）in the River Powatershed in N-Italy［J］.Chemosphere，2008，71（2）:306-313.

［5］Yamashita N，Kannan K，Taniyasu S，et al.A global survey of perfluorinated acids in oceans［J］.Mar Pollut Bull，2005，51（8-12）:658-668.

［6］Quinete N，Orata F，Werres F，et al.Determination of PerfluorooctaneSulonateandPerluorooctanoicAcidinthe Rhine river，Germany［J］.Environmental Sciences& Ecology，2009，18（7B）:1356-1362.

［7］Ullah S，Alsberg T，Berger U.Simultaneous determination of perfluoroalkyl phosphonates，carboxylates，and sulfonates in drinking water［J］.Journal of Chromatography A，2011，1218（37）:6388-6395.

［8］Pan G，You C.Sediment-water distribution of perfluo rooctanesulfonate（PFOS）in YangtzeRiverEstuary［J］.Environmental Pollution，2010，158（5）:1363-1367.

［9］JinY H，LiuW，SatoI，PFOSandPFOA in environmental and tap water in China［J］.Chemosphere，2009，77（5）:605-611.

［10］Becker A M，Gerstmann S，Frank H.Perfluorooctane surfactants in waste waters，the major source of river pollution［J］.Chemosphere，2008，72（1）:115-121.

［11］Shivakoti B R，Tanaka S，Fujii S，et al.Occurrences and behaviorofperfluorinatedcompounds（PFCs）in several wastewater treatment plants（WWTPs）in Japan and Thailand［J］.J.Environ.Monit.，2010，12（6）:1255-1264.

［12］White N D，Balthis L，Kannan K，et al.Elevated levels of perfluoroalkyl substances in estuarine sediments of Charleston，SC［J］.ScienceoftheTotalEnvironment，2015，（521-522）:79-89.

［13］Boulanger B，Vargo J，Schnoor J L，et al.Detection of perfluorooctane surfactants in great lakes water［J］.Environmental Science and Technology，2004，38（15）:4064-4070．

［14］Saito N，Harada K，Inoue K，et al.Perfluorooctane Sulfonate Concentrations in Surface Water in Japan［J］.Archives of Environmental Contamination and Toxicology，2003，45（2）:149-158.

［15］Takagi S，Adachi F，Miyano K，et al.Perfluorooctanes ulfonate and perfluorooctanoate in raw and treated tap water from Osaka，Japan［J］.Chemosphere，2008，72（10）:1409-1412.

［16］Kunacheva C，Fujii S，Tanaka S，et al.Perfluorinated compounds contamination in tap water and bottled water in Bangkok，Thailand［J］.WaterSupplyResearch and Technolo gy-Aqua，2010，59（5）:345-354.

［17］姚薇，邱琦，郭琳琳，等.我国PFOS的环境风险管理对策研究［J］.环境与可持续发展，2010（4）:19-22.

［18］Chen H，Zhang C，Han J B，et al.PFOS and PFOA in influents，effluents，and biosolids of Chinese wastewater treatment plantsandeffluent-receivingmarineenvironments［J］.Envir onmental Pollution ，2012，170:26-31.

［19］Wang S L，Wang H，Deng W J.Perfluorooctane sulfonate（PFOS）distribution and effect factors in the water and sediment of the Yellow River Estuary，China［J］.Environ Monit Assess，2013，185（10）:8517-8524.

［20］Zhang Y Y，Lai S H，Zhao Z，et al.Spatial distribution of perfluoroalkyl acids in the Pearl Riverof Southern China［J］.Chemosphere，2013，93（8）:1519-1525.

［21］Chen X W，Zhu L Y，Pan X Y，et al.Isomeric specific partitioningbehaviorsofperfluoroalkylsubstancesin water dissolved phase，suspended particulate matters and sediments in Liao River Basin and Taihu Lake，China［J］.Water Research，2015，80:235-244.

［22］张蓉，王明星，唐俊，等.巢湖水体PFOS污染及饮用风险初步分析［J］.安徽农业大学学报，2012，1（39）:92-96.

［23］刘俊玲，肖永华，胡迅，等.武汉市饮用水中全氟辛烷磺酸和全氟辛酸健康风险评价［J］.卫生研究，2015，44（10）:135-136.

［24］Mak Y L，Taniyasu S，Yeung L W Y，et al.Perfluo rinated Compounds in Tap Water from China and Several Other Countries［J］.Environmental Science&Technology，2009，43（13）:4824-4829.