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        全氟和多氟烷基物質(zhì)對健康、生態(tài)的影響和處理技術(shù)展望

        2021-12-17 10:53:54陳紹良成紅燕陳北洋阿卜杜勒加尼瑞澤普黃津輝
        綜合智慧能源 2021年12期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        陳紹良,成紅燕,陳北洋,阿卜杜勒·加尼·瑞澤普,3*,黃津輝*

        (1.南開大學(xué)a.環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院;b.中加水與環(huán)境安全聯(lián)合研發(fā)中心,天津 300350;2.華電水務(wù)科技股份有限公司,北京 100070;3.加拿大麥克馬斯特大學(xué)土木工程系,漢密爾頓ON L8S 4L8)

        0 引言

        全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFASs),是一類氟化物質(zhì),氟化是指任何含有至少1 個氟原子的有機或無機物質(zhì)。含氟物質(zhì)具有廣泛的物理、化學(xué)和生物特性。當氫原子與碳原子結(jié)合(取代會改變官能團性質(zhì)的原子除外)被氟原子[1]取代時,無氟脂肪族物質(zhì)演變?yōu)镻FASs,即其中含有全氟烷基部分(CnF2n+1)[2]。在全氟烷基物質(zhì)中,所有連接到碳原子的氫原子都被氟原子取代,而在多氟烷基物質(zhì)中,至少1個連接到碳原子的氫原子被氟原子取代,并包含分散的氟原子基團[3]。全(多)氟烷基化合物化學(xué)式如圖1 所示。由于PFASs 具有表面活性、抗生物降解性以及疏水性和疏油性[3]等化學(xué)性質(zhì),使具有全氟烷基部分的聚合物和表面活性劑得到有效應(yīng)用,如含氟聚合物、驅(qū)避涂料和消防泡沫[3-4]。

        圖1 全(多)氟烷基化合物化學(xué)式[1]Fig.1 Chemical formula of PFASs[1]

        全氟辛烷磺酸(PFOS)及其鹽是一種全氟烴基,由電化學(xué)氟化(ECF)或其他含氟化合物的降解產(chǎn)生全氟辛磺酰氟化物(POSF)等,在地毯、服裝、涂料、殺蟲劑、表面活性劑等產(chǎn)品中均被發(fā)現(xiàn)。

        在不同職業(yè)人群(接觸與非接觸該類物質(zhì))的血液和組織樣本中,以及含有野生動物和地表水在內(nèi)的環(huán)境中,都發(fā)現(xiàn)了低質(zhì)量濃度PFOS 的存在[5]?,F(xiàn)今,人類血液中PFOS的質(zhì)量濃度仍處于ng/mL 的標準范圍內(nèi)[6]。此外,污水處理廠的廢水中發(fā)現(xiàn)了高質(zhì)量濃度的PFOS[7]。此類物質(zhì)對健康和環(huán)境的影響值得進一步研究。

        PFOS 的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖2 所示,其理化性質(zhì)見表1。全氟辛酸(PFOA)和PFOS 在環(huán)境中非常穩(wěn)定,其半衰期約為41年。

        圖2 PFOS的化學(xué)結(jié)構(gòu)[8]Fig.2 Chemical structure of PFOS[8]

        表1 PFOS的物理和化學(xué)特性Tab.1 Physical and chemical characteristics of PFOS

        許多PFOA 及PFOS 物質(zhì),都是通過ECF 制造工藝生成的。在這個過程中,有機材料(如辛烷磺酰氟(OSF),C8H17SO2F)暴露在無水氟化氫(HF)中,所有的氫原子被氟原子所取代。

        通過ECF 產(chǎn)生PFOA 和PFOS 的過程如圖3 所示。C8H17SO2F 通過ECF 過程生成POSF(C8F17SH),這是一種生成PFOS 和POSF 衍生物的原料。C7H15COF 通過ECF 生成全氟辛基羧酰氟(C7F15COF),然后將其加工成PFOA和PFOS鹽[3]。

        圖3 通過ECF產(chǎn)生PFOA和PFOS的過程[3]Fig.3 Manufacturing of PFOS and PFOA via ECF[3]

        1 PFASs的應(yīng)用

        以前,許多制造商普遍忽視全氟烷基物質(zhì)(PFASs)在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生與使用。PFOA 和PFOS由于其良好的隔絕水與油脂的性能,得到了廣泛應(yīng)用。

        PFOA 和PFOS 的分子結(jié)構(gòu)使它們具有防水和不黏的能力。全氟烷基部分具有CnF2n+1-結(jié)構(gòu),具有較強的電負性和較小的氟原子尺寸。基于這一特性,與烴類分子相比,CnF2n+1-賦予分子極大的拒水拒油性能[9]。PFOA和PFOS分子結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        圖4 PFOA和PFOS分子結(jié)構(gòu)[9]Fig.4 Molecular structure of PFAS and PFOS[9]

        由于其耐水和耐脂性能,PFOA 和PFOS 已被用于不同的產(chǎn)品和工業(yè)領(lǐng)域。盡管這些化學(xué)物質(zhì)出于健康和環(huán)境的考慮而被禁止,但它們?nèi)匀淮嬖谟诃h(huán)境中,仍然可以從歷史上找到很多關(guān)于它們是如何使用的信息。

        由于其具有兩親性,PFOA 和PFOS 已被用于許多產(chǎn)品中,如聚合助劑、工業(yè)洗滌劑、消防泡沫、技術(shù)劑以及生產(chǎn)拒水拒脂材料的原材料。然而,此類物質(zhì)對生物和非生物降解具有抗性[10]。

        對于皮革、紡織品和紙張基材,PFOA 和PFOS在涂層中起著重要的防水、油、污及防潮的作用。應(yīng)用范圍包括地毯、雨傘、無食紙包裝、烘焙紙、寵物食品袋、帳篷、防護服和外套等[3,11]。在電線制造方面,PFOA 和PFOS 可以用于制作涂層并起到絕緣作用[4]。

        PFAS 由超過3 000 種人造含氟有機化學(xué)品組成。PFAS 的應(yīng)用歷史見表2。PFOA 和PFOS 穩(wěn)定的化學(xué)性能、較低的表面張力、良好的起泡能力[12],使其具有防腐蝕、電鍍后清潔、增強美感和減少機械磨損等功效[4,12],被廣泛應(yīng)用于復(fù)合樹脂、聚碳酸酯阻燃劑、塑料、橡膠、壓模脫模涂料等[4,12-14]。

        表2 PFAS的應(yīng)用發(fā)展歷程Tab.2 Application and development of PFAS

        2 PFASs對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的影響

        不久之前,PFASs 還被認為是無害的[15-17]。然而,最近的研究指出,它們可能會造成健康和環(huán)境危害[18]。本節(jié)將討論PFOS 對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的影響。

        2.1 PFASs對人類健康影響

        世界各地的飲用水是PFOA 和PFOS 的常見來源。血清中PFAS 的同系物提供了有關(guān)暴露源的重要信息[19]。血清中PFAS 質(zhì)量濃度平均增加水平至少是飲用水中的100倍。兒童體內(nèi)的PFOA 和PFOS質(zhì)量濃度較高。兒童與母親體內(nèi)的PFOA 和PFOS含量差異分別持續(xù)到了12歲(母親血清內(nèi)含量約占兒童的44%)和19 歲(母親血清內(nèi)含量約占兒童的42%)。即使飲用水污染程度相對較低,人的血清水平也會大幅提高。然而,PFOA 和PFOS 難以通過傳統(tǒng)的水處理工藝去除。顆?;钚蕴浚℅AC)可有效去除該類物質(zhì)。為了向包括最敏感人群在內(nèi)的美國人提供一定程度的保護,使其終生免受來自飲用水的PFOA 和PFOS 的影響,美國環(huán)保署已將健康咨詢水平確定為70 ng/L[20]。PFASs對人類健康的潛在影響包括:甲狀腺功能障礙、青春期延遲、骨關(guān)節(jié)炎、尿酸水平升高、肝臟問題、膽固醇變化、免疫紊亂等。健康影響可從人類流行病學(xué)和動物毒理學(xué)數(shù)據(jù)進行分析。

        人類暴露于各種來源的全氟烷基酸物質(zhì)(PFAAs)[19]。即便在高暴露環(huán)境中,PFOA/PFOS 的高急性暴露不會導(dǎo)致明顯毒性或致死。在評估PFOS對健康的影響時,還應(yīng)考慮到工作人員的體重差異、性別,以及對照組的接觸周期與發(fā)展、長期接觸等方面的局限性。人類接觸PFAAs 的方式如圖5所示。

        圖5 人類接觸PFAAs的方式Fig.5 Methods of human exposure to PFAAs

        以C8污染的飲用水為例,分析PFOA 血清水平的影響[21]。收集血清中PFOA 水平、臨床檢驗值、健康史/發(fā)病率等資料。

        以美國人為例,血清中PFOA 質(zhì)量濃度中位數(shù)為4 μg/L,置信區(qū)間前5%含量為10 μg/L[21]。預(yù)計50 年內(nèi),受到含氟聚合物制造排放的影響,飲用水中含氟聚合物的質(zhì)量濃度由50 ng/L 升至3 000 ng/L以上(包括市政供水和私人用戶)。PFOS 與尿酸的關(guān)系與PFOA 相似[21],但趨勢不太明顯。研究觀察到PFOA 質(zhì)量濃度和尿酸的質(zhì)量濃度呈正相關(guān),同時與多個臨床參數(shù)、疾病和壽命相關(guān),如圖6所示。

        圖6 尿酸與PFOS和PFOA的相關(guān)性[21]Fig.6 Uric acid varying with PFOS and PFOA[21]

        PFOA 對HepG2 細胞也有基因毒性作用,可能是通過細胞內(nèi)活性氧(ROS)誘導(dǎo)脫氧核糖核酸(DNA)氧化損傷所致[22]。在HepG2 細胞中,50~400 μmol/L 的PFOA 和100~400 μmol/L 的PFOA 均可通過性行為傳播導(dǎo)致DNA 鏈斷裂[22]。這些細胞中ROS 和8-OHdG 水平顯著升高。還有研究指出ROS、線粒體和caspase-9 在PFOA 誘導(dǎo)的凋亡中起到了相關(guān)作用[23]。

        PFOA和PFOS的暴露也可能導(dǎo)致睪丸/腎癌、成人和兒童的臨床膽固醇升高、甲狀腺疾病、妊娠高血壓和潰瘍性結(jié)腸炎等。此外,PFOS 和PFOA 可導(dǎo)致青春期延遲(女孩)、骨關(guān)節(jié)炎、臨床尿酸升高、血清肝酶升高、免疫和炎癥反應(yīng)標志物改變[24]。3 項橫斷面研究發(fā)現(xiàn),PFOA 或PFOS 與高血壓危險因素和尿酸升高呈正相關(guān)。在PFOS 制造工廠的工人中發(fā)現(xiàn)膀胱癌發(fā)病率增加,但這一結(jié)果僅基于3 個病例。在接觸PFOA 的工人中也發(fā)現(xiàn)了工作年限與前列腺癌[25]之間的聯(lián)系。在人類流行病學(xué)研究中也應(yīng)考慮到發(fā)育(產(chǎn)前和早期)暴露對生命后期的影響。

        此外,試驗動物暴露于高劑量的一種或多種PFASs 后,肝臟、甲狀腺、激素水平和胰腺功能發(fā)生了變化。在動物身上進行的毒性試驗引起了人們關(guān)于PFOS 對發(fā)育、生殖和身體潛在影響的關(guān)注[26]。但PFASs 對動物和人類的影響不同,更多的研究將幫助科學(xué)家全面了解PFASs 是如何影響人類健康的。野生動物的接觸和影響也很重要,這將對以動物為基礎(chǔ)的試驗產(chǎn)生重要影響。

        潮汐時段美國特拉華河中魚體內(nèi)的全氟化合物質(zhì)量比(2004—2007年)如圖7所示。從圖中可以看出,隨著PFASs生物累積潛能的增加,魚體內(nèi)的碳鏈長度也會增加。PFOA 不具有生物累積性,只有具有9個或以上碳的長鏈羧基化合物(PFOA 的同系物)具有生物累積性。含有8 個或8 個以上碳的PFOS 和PFOS 鹽具有生物累積性。這說明PFOS 的累積能力不同于此情況下的PFOA。人很少長時間暴露在水中,魚的案例研究可能不能說明人的情況[24]。

        圖7 潮汐時段特拉華河中魚體內(nèi)的全氟化合物質(zhì)量比(2004—2007年)[24]Fig.7 PFCs contents in fish in Delaware River at the time of tide(2004—2007)[24]

        其他一些研究,如免疫系統(tǒng)對PFASs 的反應(yīng)還沒有在人類中進行過研究。大鼠試驗數(shù)據(jù)顯示,PFOA 能減少脾和胸腺淋巴細胞(免疫系統(tǒng)細胞)的產(chǎn)生,抑制體液免疫反應(yīng)(由B細胞分泌的抗體介導(dǎo)的免疫)。這可能會降低身體對細菌入侵和感染的反應(yīng)能力。PFOA 暴露也可能增強對環(huán)境過敏原的免疫反應(yīng),增加過敏的嚴重程度。對人體健康的影響應(yīng)根據(jù)與人體功能相同的動物或老鼠提供的真實數(shù)據(jù)進行分析。同樣,對動物的數(shù)據(jù)分析也不能完全代表人類的相同情況。

        文獻[26]為探究PFOS 對成年雌性大鼠神經(jīng)內(nèi)分泌的影響,分別注射0,1,10 mg/kg的PFOS到大鼠體內(nèi)。盡管在對照組動物的所有組織中均未檢測到PFOS,但暴露大鼠的所有組織(包括大腦的不同部位),PFOS 質(zhì)量濃度均呈劑量依賴性增加[26]。暴露于更高劑量的老鼠的下丘腦比大腦其他區(qū)域的PFOS 質(zhì)量濃度至少增加了3 倍,但低劑量暴露的大鼠下丘腦未檢測到PFOS。在各種身體組織中,肝臟中PFOS 的質(zhì)量濃度最高,其次是腎臟和血清。在研究中還觀察了大鼠體重、食物攝入量、發(fā)情周期、血清瘦素、血清皮質(zhì)酮和下丘腦中的單胺。

        在美國、日本和丹麥的其他幾項研究中,PFOA和PFOS 水平與臍帶血和出生體重有關(guān),但結(jié)果并不一致。在丹麥,嬰兒的阿普加評分與PFOA 和PFOS 水平無關(guān)。在丹麥女性中,較高的PFOA 和PFOS 水平與懷孕時間較長以及月經(jīng)周期不規(guī)則有關(guān)。與PFOA 和PFOS 水平較低的男性相比,PFOA和PFOS 聯(lián)合水平高的丹麥年輕男性的正常精子數(shù)量也只有后者的一半。2 項研究參與者的全氟化合物(PFCs)水平都與美國的參與者相似。美國西弗吉尼亞州高暴露生活區(qū)域的另一項研究發(fā)現(xiàn),PFOA和PFOS 與自我報告的先兆子癇和出生缺陷[25]之間的相關(guān)性很弱。

        2.2 PFASs對生態(tài)系統(tǒng)的影響

        PFOA 和PFOS 可以進入生態(tài)系統(tǒng),并已在水環(huán)境中發(fā)現(xiàn)??諝夂偷V質(zhì)土壤生態(tài)系統(tǒng)也可以通過水生生態(tài)系統(tǒng)分析來反映。隨著PFOS 的高持久性,其對水生生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響引起了人們的關(guān)注。人們對PFOS 在水生生態(tài)系統(tǒng)中的毒性知之甚少。本文將介紹2 個關(guān)于PFOS 在不同類型水生生態(tài)系統(tǒng)中的案例研究。無論是淡水環(huán)境還是海水環(huán)境,PFOS的暴露風(fēng)險均較弱。

        第1 個案例研究是關(guān)于PFOS 在代表性淡水生物中的毒性。該試驗以4 種綠藻為試驗對象:Selenastrum capricornutum,Chlorella vulgaris,Lemna gibba,Daphnia magna & Daphnia pulicaria。采用3 mol/L PFOS 鉀鹽([CF3][C7F14SO3-K])和質(zhì)量分數(shù)為95%的PFOS 完成所有毒性試驗。研究重點是調(diào)查和比較PFOS 測定淡水試驗室生物的相對毒性。無觀察效應(yīng)濃度(NOEC)值產(chǎn)生于所有生物最敏感的端點。從NOEC 值來看,所有試驗生物中最敏感的是Daphnia magna,對半抑制質(zhì)量濃度(IC50)最敏感的是Lemna gibba。所有的微生物在濃度上都有顯著的不良反應(yīng)。在實驗室條件下,當PFOS 的質(zhì)量濃度接近100 mg/L 時,對淡水生物具有急性毒性。已知的環(huán)境內(nèi)PFOS 質(zhì)量濃度均在ng/L 至g/L范圍內(nèi),對淡水系統(tǒng)的風(fēng)險未進行測試[27]。造成這一結(jié)果的原因可能與機體類型或PFOS 的半衰期有關(guān)。為了證明這一點,還需要進一步調(diào)查。

        第2 個案例研究建立了PFOA 和PFOS 對鹽水生物毒性的基線數(shù)據(jù)集。本試驗選取了3種不同營養(yǎng)水平的4 種微藻,即1 種微藻(Isochrysis galbana)、1 種主要消費者(Paracentrotus lividus)和2 種次要消費者(Siriella armata和Psetta maxima)。4 種藻類的PFOA,PFOS 水平見表3。表中EC50 表示半效應(yīng)最大質(zhì)量濃度。

        表3 4種藻類的PFOA,PFOS水平Tab.3 PFOA/PFOS values of four different algaemg/L

        測試結(jié)果表明,對于PFOA 和PFOS,EC50 的排序相同,且PFOS 的值低于PFOA。根據(jù)這些急性毒性值預(yù)測的海水中PFOA 和PFOS 的無影響質(zhì)量濃度(PNEC)分別為1.10 μg/L 和119.00 μg/L。這意味著,PFOA 和PFOS 暴露在鹽水中對生物體的影響很小。此外,生命早期階段應(yīng)與長期接觸測試和現(xiàn)實的情景測試聯(lián)系起來。

        PFOA 和PFOS 也可能通過溢出和空氣沉積排放到環(huán)境中并進入土壤。根據(jù)美國紐約州霍西克福爾斯和彼得堡進行的抽樣,在一些來自庭院、花園和空地的樣本中檢測到低水平的PFOA 和PFOS。但人們接觸(如意外攝入、皮膚吸收、吸入土壤粉塵)的PFOA 和PFOS 的量非常少。因此,使用合法處置PFOA和PFOS的土壤種植的植被體內(nèi)PFOA和PFOS的含量是有限的,其對人類生命健康帶來的消極影響可忽略。

        3 PFASs在環(huán)境中的傳播方式

        PFOA 和PFOS 存在于地下水、地表水、飲用水(公共供水和私人水井)、空氣(室內(nèi)和室外)、污水處理廠的污泥(生物固體)、土壤、沉積物、粉塵等多種環(huán)境介質(zhì)中。PFOS 和PFOA 在工業(yè)生產(chǎn)后的排放路徑有2 條,最后都將向地下水遷移[28]。當生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生的氣體排放時,PFOA 和PFOS 隨空氣沿風(fēng)的方向運移。降雨后,會發(fā)生沉降進入非飽和土壤,部分PFOA 和PFOS 會流入河流(PFOA 和PFOS在魚類中的積累可以為其在河流中的傳播提供證據(jù))。淋溶物通過降水再次遷移,最終進入地下水。PFOA 或PFOS 將從河流補給到含水層,對地下水流動產(chǎn)生最終影響。另一個途徑是來自生產(chǎn)設(shè)施的泄漏/溢出。在降水時,泄漏會擴散到土壤和地下水。因此,被這些化學(xué)物質(zhì)污染了水源的社區(qū),飲用水可能是一個來源。PFOA 和PFOS 污染通常是局部的,與使用PFOS 滅火的特定設(shè)施、煉油廠、機場或其他地點有關(guān)。PFOA 和PFOS 的傳播過程如圖8所示(圖中比例并非真實比例)。

        圖8 PFOA和PFOS的傳播過程[24]Fig.8 Transferring process of PFOA/PFOS[24]

        盡管已有研究證明PFASs 可以遠距離傳播[29],但對非工業(yè)地區(qū)地下水中PFASs的研究較少。在非工業(yè)地區(qū)地下水中,PFOS 和2 種PFOS 替代品的分布、來源識別和健康風(fēng)險評估研究中[29],聚類分析和Spearman 秩相關(guān)系數(shù)分析表明,生活污水和大氣沉降可能在非工業(yè)地區(qū)地下水中產(chǎn)生大量的PFOA,但飲用水中的PFOA 和PFOS 不太可能造成長期危害。

        以土壤生態(tài)系統(tǒng)為例,研究6 種不同質(zhì)量濃度水平的PFOA 和PFOS(其水溶液質(zhì)量比為0.25~50.00 mg/kg)在土壤向植物轉(zhuǎn)移過程中可能存在的質(zhì)量濃度依賴性。

        5 種栽培植物(春小麥、燕麥、馬鈴薯、玉米和多年生黑麥草)在花盆中種植[30],PFOA 和PFOS 對農(nóng)作物產(chǎn)生的影響如圖9 所示,不同質(zhì)量比下作物生長異常情況見表4。由表4 可知,PFASs 可能存在于食品和人類體液(如血液、血漿、血清、乳汁)中[30]。但由于其質(zhì)量濃度較低,對我們的健康影響有限。

        表4 不同質(zhì)量比下農(nóng)作物的生長異常情況[30]Tab.4 Visible abnormalities of crop growth per concentration level compared to controls[30]

        圖9 PFOA和PFOS對農(nóng)作物產(chǎn)生的影響[30]Fig.9 Effect of PFOA/PFOS concentration on crop growth[30]

        4 PFASs廢水的處理技術(shù)與展望

        4.1 傳統(tǒng)廢水處理方式的不足

        由于碳-氟鍵的高鍵能[31]和高還原電位[32],PFOA 非常穩(wěn)定。PFOA 和PFOS 難以進行化學(xué)和微生物處理[33],因此很難用傳統(tǒng)方法處理上述含氟化物質(zhì)廢水[31]。傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)(WWTP),如滴濾、活性污泥、厭氧消化和氯化對PFOA 和PFOS 的減少效果不明顯[34-35]。污水處理廠示意如圖10所示。

        圖10 污水處理廠示意[34]Fig.10 Schematic of the wastewater treatment plant[34]

        除污水處理等常規(guī)處理外,膜[36]、吸附[37-38]或離子交換過程[39-40],均不是去除水中含氟化學(xué)品的有效方法。離子交換過程如圖11所示。

        圖11 離子交換過程[40]Fig.11 Ion exchange process[40]

        4.2 生物處置

        生物處理PFOS 是困難的,因為研究表明,對其他污染物的大多數(shù)常規(guī)處理工藝對PFOS 無效[41]。適宜細菌生長的pH 值范圍為7~9。人們一直認為PFOS具有生物惰性,但研究表明,PFOS是可以生物降解的。嗜氧微生物銅綠假單胞菌HJ4 在1 400~1 800 μmol/L 濃度范圍內(nèi)孵育48 h 后可分解67%的PFOS[41]。

        4.3 電化學(xué)處置

        陽極氧化法是最受歡迎的PFASs 處理方法之一[42]。電化學(xué)處理是在溫和條件下將PFOA 和PFOS分解為無害物種的技術(shù),這是大多數(shù)環(huán)境所需要的。近年來,硼摻雜金剛石(BDD)電極處理全氟烷基表面活性劑受到了越來越多的關(guān)注。BDD 電極的寬電位窗使得產(chǎn)生各種高活性氧化劑成為可能,如過硫酸鹽,它可以有效氧化PFAS[43]。電化學(xué)氧化可以提升常規(guī)高級氧化工藝(AOPs)有限的氧化能力,因為電極上的電勢比羥基自由基更具氧化性[44]。文獻[45]認為BDD 電氧化是一種很有前途的技術(shù),PFOA 降解率和礦化率都很容易達到90%以上。電化學(xué)處理試驗示意如圖12所示。

        圖12 電化學(xué)處理試驗示意[43]Fig.12 Electrochemical treatment experiment setup[43]

        4.4 吸附處置

        顆粒活性炭已被證明可以有效去除相對清潔的水中ppb水平的PFOA和PFOS[31]。GAC目前用于去除污水處理廠廢水中的PFOA 和PFOS,有效去除率可達90%。文獻[39]評估了水溶液中各種商業(yè)級別的顆?;钚蕴繉FOS 的吸附。GAC 在羧基取代磺酸基團、斷裂長氟碳鏈等方面發(fā)揮著重要作用。該研究對3 種不同類型的活性炭顆粒(Calgon F300,Calgon F400,Calgon URV-MOD)對水溶液中的PFOS的吸附性能進行了評價。

        通過使用添加了已知體積的、3 mmol/L 的目標全氟烷基化合物的磷酸鹽緩沖液(pH 值=7.2)的吸附劑的燒瓶中,重復(fù)進行活性炭吸附等溫線試驗,以評估在稀溶液中PFOS 在活性炭上的分配。采用固相萃?。⊿PE)將液體樣品在低質(zhì)量濃度下進行濃縮。采用抑制電導(dǎo)率檢測器的色譜系統(tǒng)(Dionex ICS-3000)對水樣中的全氟辛烷進行高效液相色譜分析。連續(xù)運行空白組,以確保色譜柱是干凈的,分析物的痕跡沒有在樣品之間轉(zhuǎn)移。等溫線顯示,在低質(zhì)量濃度下,活性炭對PFC 表面活性劑具有較高的吸附能力,在較高的質(zhì)量濃度下,吸附能力僅為中等。通過比較GAC 與各種沸石和廢水處理污泥的吸附能力,發(fā)現(xiàn)各吸附劑對PFOS 的吸附能力排序如下:GAC>疏水沸石>厭氧顆粒污泥>活性污泥。GAC 吸附法是一種很有潛力的去除全氟烷基陰離子表面活性劑的方法。

        5 結(jié)論

        目前對于PFASs 的研究沒有明確結(jié)論。PFASs具有生物毒性,在水中以離子的形式存在,且熱穩(wěn)定性好,揮發(fā)性差等特點。多數(shù)研究表明,PFASs對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)均有傷害,如何減少使用含有PFASs 的產(chǎn)品有待探究。對于PFASs 的處理,現(xiàn)有的生物降解、電化學(xué)、吸附處理還在研究過程中,吸附過程和陽極氧化過程具有實際應(yīng)用價值。人體中支鏈的PFASs 含量高于工業(yè)品含量,由此證實了水中PFASs的來源屬于后期合成反應(yīng)。如何處理間接產(chǎn)生的PFASs成為了新的難題。了解PFASs的產(chǎn)生機理與存在形式,以及傳遞方式和治理手段后,對于政府和相關(guān)部門如何治理和處置已存在的PFASs成為當務(wù)之急;對于企業(yè)和相關(guān)生產(chǎn)商,如何找到其替代品或降低其對環(huán)境和人類健康的影響是非常重要的;對于普通消費者,合理選用日常生活用品,盡量避免其對人體健康的消極影響。

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