全氟化合物(Perfluorinated compounds,PFCs)是一类新型的全球性环境污染物,其中一些化合物已被列入新增持久性有机污染物(POPs)名单。虽然PFCs在环境和生物体中的分布特征和环境行为已受到广泛关注,但是目前对于PFCs在沉积物中分配行为了解甚少,亟需开展相关的研究。本项目将通过实地采样和实验室模拟的方法,重点研究(1)典型PFCs在沉积物/水相之间的分配行为;(2)PFCs在沉积物不同级分组分上的分布规律和吸附解吸行为;(3)沉积物中自由态和结合态PFCs的分布规律。此项目的完成,将有助于阐明沉积物的理化性质、水化学条件和PFCs的化学结构对PFCs在沉积物/水相分配行为的影响;探索沉积物中控制PFCs分配的关键因素和内在机制;揭示PFCs在沉积物中的生物有效性和锁定机制,为正确评价水体和沉积物中PFCs的生态风险、制定相关的环境管理政策提供科学依据。
perfluoroalkyl substances;sediment;distribution;bioavailability;
本项目通过现场采样调查结合实验室模拟试验研究了全氟化合物(PFASs)在环境中的分配行为、迁移转化机制及其生物有效性,已达到预期目标和考核指标,发表论文15篇,其中SCI论文12篇。主要研究成果如下1)对太湖和辽河的水、沉积物中PFASs的含量水平和空间分布调查显示,PFOA和PFOS是太湖水样中主要的PFASs,PFHxS是辽河水样中最主要的PFASs,其次是PFOA;两个流域沉积物中PFOS和长链PFCAs(全氟烷基酸)浓度远远高于水样中浓度。2)水生生物的营养级和摄食习惯是影响PFASs生物积累的主要因素,头和肝脏或内脏器中PFASs浓度高于肌肉,全氟癸酸等长碳链PFASs可以被生物积累。3)疏水作用是控制PFASs在沉积物中分配的主要作用,其他作用(如静电作用、氢键)对短链PFASs在沉积物上的分配有较大影响,碳链长度和官能团都会影响PFASs在沉积物各粒径中的分配和解吸。4)腐殖质对PFHxS和PFOS的吸附能力远低于一般的疏水性有机污染物。腐殖质中的脂肪族成分对PFSAs的吸附起着重要的作用。PFHxS在腐殖质上具有明显的解吸滞后现象,而PFOS的解吸滞后现象却不明显。5)三种粘土矿物(蒙脱石、高岭土、赤铁矿)对四种PFASs吸附强弱顺序如下PFHxS ≈ PFOS ?? PFOA > PFHxA。三种粘土矿物对同一种PFAS的吸附能力相差不大。溶液化学参数对PFOS在三种矿物质上的吸附影响较大,而对其他三种PFASs影响较小。6)PFASs在土壤中的锁定主要是由土壤有机质引起的,蚯蚓对土壤中长碳链的PFCAs和PFSAs(全氟磺酸)有明显的富集效应,相同碳链长度的PFSAs比PFCAs容易在蚯蚓体内富集,土壤锁定行为会导致PFASs生物有效性降低。7)蚯蚓对PFASs的吸收随着碳链长度的增加而增强,清除能力刚好相反;相同全氟碳链长度的PFSAs比PFCAs在蚯蚓体内的富集能力更强。小麦根能有效的吸收土壤中的PFASs,茎叶中的PFASs主要来自于根部向茎叶的传输,PFASs在小麦根中的富集因子(RCFs)以及在整个小麦中的富集因子(BCF)均随着全氟碳链长度增加而降低。当全氟碳链长度≥7时,PFASs在蚯蚓体内的富集能力比在植物体内强,而在全氟碳链长度<7时恰好相反。