化工业园区地下水中全氟和多氟烷基物质（PFASs）的污染及其对周边地表水的影响：空间分布、污染源特征及生态风险

《Journal of Contaminant Hydrology》：PFASs contamination in groundwater of a chemical industrial park and its implications for adjacent surface water: Spatial distribution, source characteristics, and ecological risk

　　

齐平|张志豪|李季青|张文曦|王天奇|陈建雷|胡书雅

青岛大学环境与地理学院，中国青岛市266071

摘要

全氟和多氟烷基物质（PFASs）是一类持久性且迁移性强的污染物，可能对地下水和相邻的水生系统造成长期危害，尤其是在化学工业园区中。本研究分析了中国东北部一个典型化学工业园区上层（2–3米）和下层（4–5米）含水层中的15种目标PFASs，以及相邻河流的水样，以探讨它们的存在情况、组成、空间分布、来源特征和生态风险。上层含水层中PFASs的总浓度范围为7.84至5234.42 μg·L^?1，下层含水层中为8.99至2350.17 μg·L^?1。PFBS是主要化合物，在上层和下层含水层中分别占总PFASs的60.94%和74.49%。短链/中链PFASs在两个含水层中占主导地位，分别占总PFASs的92.52%和92.74%。上层含水层中的PFASs浓度普遍高于下层含水层，并在采样点XJ6附近发现了一个明显的污染热点，表明该区域有大量的PFASs输入。相关性分析表明，几种主要PFASs具有相似的来源特征，而PFUnDA和8:2 Cl-PFESA则与主要污染模式不同。初步的生态风险评估显示，相邻河流中的PFASs相关风险从上游到中游再到下游逐渐增加，其中PFBS、PFOS和PFUnDA是主要贡献因素。工业园区可能影响相邻的地表水，这凸显了需要加强对PFASs迁移潜力的监管。监测应优先关注浅层含水层和污染热点，而不仅仅是均匀深度采样。PFBS、PFHxA、PFHpA、PFOA和PFHxS之间存在强相关性；控制氟聚合物的生产和废水排放可以有效减少总PFASs负荷。

引言

全氟和多氟烷基物质（PFASs）是一类人造氟化化合物，由于其极强的持久性、高迁移性和对野生动物及人类的潜在毒性而日益受到环境关注（Zhu等人，2022；Ahmed等人，2020；Fenton等人，2021）。它们在工业生产和商业应用中的广泛使用导致在全球范围内的水、土壤、沉积物、空气和生物体中普遍检测到这些物质（Xiao，2017；Yao等人，2018；O'Rourke等人，2022）。近年来，越来越多的证据表明PFASs具有肝毒性、免疫毒性、内分泌毒性、生殖毒性和发育毒性，这促使国际和国家层面加大了对其的监管力度（Bonato等人，2020；Fenton等人，2021；Liu等人，2023）。

关于PFASs污染的研究主要集中在废水处理系统、工业废水、垃圾填埋场渗滤液和地表水方面，工业活动一直被认为是主要的污染源（Jia等人，2023；Cui等人，2019；Joerss等人，2020）。特别是在工业废水和制造设施周围的环境介质中，PFASs的浓度非常高，这突显了工业园区作为重要污染源的作用（Zhang和Zhou，2024；Gao等人，2019）。然而，与地表水和废水相比，地下水中PFASs的污染研究相对较少，尤其是在化学工业园区中。这是一个关键问题，因为地下水既是重要的水资源，也是持久性和迁移性污染物的长期储存库和传输途径（Cordner等人，2019；Liu等人，2019）。

在化学工业园区中，生产、储存、运输和废水处理过程中释放的PFASs可能会渗入浅层地下水，垂直迁移到更深的含水层，随后通过地下水排放影响附近的地表水。尽管在多个受污染地点和受工业影响的区域已经记录到地下水中存在PFASs（Gao等人，2019；Liu等人，2019；Hernando等人，2006），但针对化学工业园区内地下水中PFASs的组成特征、垂直分布、空间异质性和来源特性的系统化野外研究仍然有限。此外，地下水中PFASs对相邻地表水系统的生态影响尚未得到充分评估。

章节摘录

研究区域和采样设计

研究区域位于中国东北部的一个典型化学工业园区，地貌上属于河谷平原，地形相对平坦。地表从西北向东南倾斜，海拔高度大约在90至110米之间。从水文地质学角度来看，研究区域的地下水主要存在于第四纪未固结的多孔含水层中，这些含水层位于冲积层、冲积-坡积层和淤积层中。

在工业园区的地下水中检测到了所有15种目标PFASs，表明上层和下层含水层中都存在广泛的PFASs污染（表2）。这15种PFASs的总浓度（Σ??PFASs）在上层含水层中为7.84至5234.42 μg·L^?1，在下层含水层中为8.99至2350.17 μg·L^?1。总体而言，本研究中的PFASs浓度远高于中国和其他国家的许多地下水系统（表3），表明该地区的PFASs污染较为严重。

结论

在研究的化学工业园区的地下水中广泛检测到了15种目标PFASs，Σ??PFASs浓度在上层含水层中为7.84至5234.42 μg·L^{?1?1》。PFBS是两个含水层中的主要化合物，平均浓度分别为820.28 μg·L?1和453.38 μg·L?1》，占总PFASs的60.94%和74.49%。短链/中链PFASs分别占}

齐平：撰写——初稿。张志豪：指导。李季青：指导、数据整理。张文曦：数据整理。王天奇：数据整理。陈建雷：撰写——审阅与编辑。胡书雅：撰写——审阅与编辑。

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：U2106203）和山东省自然科学基金（项目编号：ZR2024QD053）的支持。