循环中子活化分析结合色质联用研究珠三角区域有机氟污染物的分布规律及其环境行为

Aiming at critical problems about the environmental behaviors of new persistent perfluorinated chemicals (PFCs) and their exposure risk assessment in areas with complicated environmental system, represented by the Peal River Delta，taking surface water, soil and atmosphere as main environmental medium and typical plants as PFCs bioindicator, using Miniature Neutron Source Reactor's specialty in providing a stable and high neutron flux, as well as cyclic neutron activation analysis (CNAA)'s specialty that in determining short-lived nuclide 20F (t1/2=11.03 s), combined with the advantageous methods established in previous research, including trace fluoride measurement by CNAA or cyclic epithermal neutron activation analysis and ionic PFCs species analysis by HPLC-MS/MS, the analysis by GC-MS/MS on volatile neutral PFCs species will be expanded. Based on the systemic analysis data of total fluorine, extractable organic fluorine and PFCs species in samples, statistical analytic software and model will be applied in analysis, and PFCs' sources, distributions and environmental behaviors, including migration, transformation and degradation in the main environmental medium of the Peal River Delta area will be revealed. In addition, based on the correlations between PFCs residues in typical plants and ambient water, soil and air, the origin and environmental fate of PFCs in typical plants will be explored, revealing new ways of using plants as bioindicators for the environmental PFCs exposure, thus making an important contribution for PFCs research on a regional scale and promoting the application of modern nuclear techniques in multidisciplinary fields.

针对区域复杂环境系统中新型全氟污染物（PFCs）环境行为及其暴露风险评价等关键问题，以珠三角为代表性区域，以地表水、土壤、大气为主要环境介质，以典型植物为复杂环境系统中PFCs生物指示物，利用微堆中子通量高且稳定以及循环中子活化测量F-20（t1/2=11.03s）的特长，结合前期研究创建的痕量氟循环热、超热中子活化总量分析和离子型PFCs种态HPLC-MS/MS分析的优势，拓展大气中分子型PFCs种态GC-MS/MS分析研究。基于样品中总氟、可萃取有机氟与PFCs种态的系统分析数据，运用统计分析软件与污染物分析模型进行因子分析和源解析，揭示主要环境介质中PFCs分布规律和迁移、转化及降解等环境行为在区域尺度上的宏观体现，探究典型植物中PFCs与其相关水、土、气的关联关系，阐释典型植物中PFCs来源与归趋，探寻植物指示环境中PFCs暴露的新途径，为区域尺度上PFCs的深入研究做出重要贡献。

针对区域复杂环境系统中PFCs环境行为及其暴露风险评价等关键问题，利用循环中子活化结合色质联用检测总氟（TF）、可萃取有机氟（EOF）和全氟污染物（PFCs）的优势，运用因子分析、相关分析，环境多介质逸度模型等，首先系统全面地研究了深圳市水库水、自来水、污水、海水、不同功能区表层土、各季节大气，以及多种富氟植物中PFCs的污染特征，分布规律和涉氟行业特征污染指纹，并在此基础上研究了珠三角区域水、土、气和沉积物中PFCs的污染水平、污染特征、环境行为及其暴露风险评价的生物指示物。结果显示，珠三角区域水系中的西江江门段、东江东莞段及珠江广州段的表层水∑PFCs较高，其特征污染物为全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)，主要来自电化学、食品包装等行业的工业废水排放。水体中PFCs吸附于颗粒物或沉积物的量随全氟烃基碳链长度的增加而增大。相同碳链长度下，磺酸类PFCs吸附于颗粒物或沉积物的能力高于羧酸类，且颗粒物吸附PFCs的能力高于沉积物。珠三角区域内的沉积物和表层土以PFOS为特征污染物，且其 PFCs含量与有机碳含量呈正相关。东江东莞段流域表层土∑PFCs显著高于惠州段流域，东莞市区域表层土PFCs含量也显著高于珠三角其他城市。珠三角大气中以PFOS、PFOA、PFPeA和全氟庚酸(PFHpA)为主要PFCs污染物，珠海、中山和深圳大气中∑PFCs浓度最高。与国内外各区域发表的数据相比，珠三角区域环境中PFOS、PFOA污染水平较高，但尚不会对居民造成即时危害。环境介质间PFOS迁移归趋模拟结果显示，PFOS由气相到土相、土相到水相的迁移量各占PFOS相间总迁移量的32%，是相间的主要迁移途径，而PFOS随水体迁出是其从区域环境迁出的主要途径。此外，研究发现苔藓具有很强的PFCs富集能力，能准确反映大气中的PFCs污染水平，是评价环境中PFCs暴露风险的理想生物指示物。以上研究结果为珠三角区域PFCs的深入研究提供了翔实而系统的数据，为区域尺度上持久性污染物的来源归趋研究及其环境暴露的健康风险评价提供了极有价值的范例，为国家相关法规的完善与制定提供了科学的依据。