近海大气中全氟/多氟烷基化合物的赋存规律与大气传输机制研究

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are important precursors of perfluorooctane sulfonate and perfluorooctanoate in the environment, however, to date, there have been few reports on the environmental behaviors of atmospheric PFASs. Thus, it is nevessary to investigate the occurrence, gas/particle partitioning and long range transport potential of PFASs in the atmosphere. The objects of the study are to (1) investigate the occurrence and levels of neutral and ionic PFASs in the atmosphere of typical urban and island in the coast of north China; (2) estimate the emission source strength of typical PFASs in urban and island atmosphere employing the multimedia environmental model; (3) explain the mechanism and factors controlling the gas/particle pertitioning of PFASs, and processes of influencing the variations of composition profiles of various PFAS compounds and their long range atmospheric transport potential between source and sink areas; (4) reveal the critical condition of air-sea exchange of typical PFASs between source and sink; and (5) assess the contribution of atmospheric input to the marine environments for PFASs in the research region. The results obtained in the present study are expected to be helpful to understand the environmental fate of PFASs, especial for their distribution and long range transport in the marine atmosphere, and to assess the environmental risks of PFASs.

作为在环境中普遍存在的全氟辛基磺酸盐及盐类和全氟辛酸等全氟化合物的前驱体，中性(neutral)和离子型(ionic)的全氟/多氟烷基化合物(PFASs)在大气中的赋存状态、气固分配与长距离迁移行为直接影响着它们的环境归趋，而目前对这些PFASs在大气中的环境行为仍知之甚少。本项目提出在城市地区和远离城市的海岛同时采集大气样品，选择典型PFASs组分为目标物，研究它们在我国北黄海城市和海岛大气中的浓度水平与赋存状态，评估各组分的排放源的源强，揭示控制PFASs气固分配行为关键因素与机理以及控制大气PFASs长距离迁移与源-汇差异的机制，阐明区域内PFASs海-气间"源"与"汇"变换的临界条件，评估大气输入对区域海洋环境中PFASs的贡献量。本项目对于揭示PFASs的环境归趋，特别是在海洋大气环境中分布和长距离迁移规律，以及准确评价PFASs的环境风险都具有重要的科学意义。

作为在环境中普遍存在的全氟辛基磺酸盐及盐类和全氟辛酸等全氟化合物的前驱体，中性全氟/多氟烷基化合物(PFASs)在大气中的赋存状态、气固分配与长距离迁移行为直接影响着它们的环境归趋。本项目按照计划，开展了大气中中性氟代化合物（PFASs）分析方法开发，采集连续一年共58个近岸大气样品，分析了其中气相和颗粒相中12种PFASs的浓度与组成特征，浓度水平在8.6 - 155 pg/m3 之间，均值为41 pg/m3。气相和颗粒相中PFASs的组成特征差别较大，气相占总PFASs的98%。其中，8:2 FTOH的含量最高（5.0-85 pg/m3），占总PFASs的61.9%。PFASs气固分配常数与其过冷液体蒸气压之间具有显著对数线性关系，表明PFASs的气固分配可用其物化参数进行定量描述。应用多参数线性自由能关系（PP-LFER）建立了PFASs的气固分配系数计算模型，实测值与模型计算值的平方根残差为0.53，模型预测PFASs气固分配系数的能力较好。依58个样品中PFASs浓度，PFASs的大气沉降通量为1277 ± 627 pg/(m2 d)，气相沉降通量显著高于颗粒相沉降通量，占85.2%，表明大气中PFASs的气相沉降较为重要。从大西洋到南大洋大尺度大气中12种PFASs浓度范围为2.8至68.8 pg/m3，平均值为23.5 pg/m3，PFASs水平与温度或纬度无线性相关关系，表明温度（纬度）不是决定大洋大气中PFASs水平的主要因素。通过大洋和南北极PFASs组分比例分析，进一步证明极地环境PFASs主要来自于长距离大气迁移。南极半岛雪中PFASs浓度为125 - 303 pg/L，均值为209 pg/L，明显低于北极雪中水平（523 pg/L）。与空气中PFASs组成特征类似，8:2 FTOHs在雪中也是主要组分，占ΣPFASs的36.9%。南极FTOHs和FTAs的气-雪交换通量分别为18 pg/(m2 d)和22 pg/(m2 d)，数值为正，表明融雪过程使得雪中的FTOHs和FTAs向大气中挥发，气-雪交换由雪相控制，而FOSEs的气-雪交换由气相控制，PFASs的气-雪交换对南北极PFASs的大气浓度有显著影响。在全球变暖条件下，积雪或冰川融化使得PFASs通过气-雪/水/土壤交换再次释放到大气。