三氟乙酸的来源解析及其在多介质环境中的行为研究

Trifluoroacetic acid is the organic compound with the shortest carbon chain in PFAs family, raising widespread concern worldwide for its toxicity and non-biodegradability. Once into the water, it will exist stably and continue to accumulate, impacting aquatic ecosystems. However, there is little report about the concentration of TFA. In this study, the direct and indirect sources of TFA will be clarified and quantified. The generated potential from fluorine-containing organic compounds to TFA by atmospheric chemical conversion will be calculated. The direct detection method by UPC2-MS-MS will be explored and applied for analysis of TFA. Besides, the field observations of TFA in various environmental media in Beijing, Guangzhou and other cities will be conducted, which serves test data and correction for the LevelⅢ fugacity model about the migration and transformation. Finally, ecological risk assessment of TFA will be given for the high risk contaminated areas. The results will provide scientific advices for greenhouse gases control.

三氟乙酸（TFA）是目前全球范围内广泛关注的全氟酸（PFAs）家族中碳链最短的有机化合物，具有毒性及不可降解性，其一旦进入水体，将在水体环境中稳定存在并持续积累，对水生生态系统产生影响。本研究将从TFA的源排放入手，分析量化TFA的直接和间接来源；计算含氟有机化合物转化为TFA的生成潜势；探索使用UPC2-MS-MS进行TFA直接检测的分析方法；利用LevelⅢ逸度模型对TFA的跨介质迁移、转化行为进行模拟，并利用北京、广州等地TFA在多种环境介质中的观测数据对模型进行检验、修正；并对利用模型识别出的高风险污染区域进行TFA的生态风险评估，为我国制定控制HFCs等温室气体的战略提供科学依据。

三氟乙酸（Trifluoroacetic acid，TFA）是含氟化学品的主要降解产物之一，因其在环境中具有水生生态毒性和在水体中的快速积累引起广泛关注。监控和预测TFA的浓度变化，探讨和识别其未知来源，对于制定相关政策，控制其环境影响具有重要意义。.本研究优化了基于超高效液相色谱-质谱联用（UPLC-MS/MS）技术的TFA及全氟烷基羧酸的检测方法，可定量检测包括TFA在内的17种C2-C18全氟烷基羧酸，并得到其指纹图谱。连续3年监测了北京地区大气中气相和PM2.5颗粒相TFA浓度，年均浓度趋于稳定，季节变化特征明显；温度和PM2.5质量浓度影响TFA在气固相的分配。研究测定了TFA在气-固界面的吸附曲线，吸附特征为先表面吸附后孔内分配扩散，热力学特征为自发的放热过程。北京地区景观水体的TFA浓度10年间增幅高达17倍，利用QWASI模型研究其在各介质中的分布， TFA的主要汇为水介质。.对TFA的未知来源进行了探讨。利用自行搭建的实验室模拟装置，结合热重分析手段，对氟聚物热解这一可能来源进行了分析。结果显示，聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氯氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等3种聚合物在400~700℃的热解产物均包含TFA，分子产率为0.3%~1.2%，由此估算出因氟聚物涂层制品高温热分解产生的TFA为0.0672~0.6720吨/年。含氟有机化合物经微生物可分解产生TFA，在混合细菌培养条件下，微生物可以通过代谢过程对6:2-氟调聚醇（6:2-FTOH）、4:2-氟调聚醇（4:2FTOH）及2-三氟甲基丙烯酸进行降解而产生TFA。随培养时间增加，6:2FTCA、5:3FTCA、5:2sFTOH、PFHxA等低碳数中间产物逐渐增多，在代谢产物可检出TFA，且TFA相对含量随培养时间延长逐渐增加，第32天培养结束时TFA分子产率为2.25%~7.80%。根据中间产物和终产物的出现顺序及相对含量变化，推测出由6:2FTOH、4:2FTOH到TFA的生物转化途径。微生物降解含氟化合物是环境中TFA的重要来源。.项目实施期间，课题组发表论文6篇（均为SCI收录）；受邀做国际会议报告1次，并获优秀论文奖。培养博士生4名，硕士业生2名。