全氟化合物在空气-水两相系统中的污染特征及其分配规律研究

Since perfluorooctane sulfontate, its salts, and perfluorooctane sulfonyl fluoride were listed as new persistent organic pollutants (POPs), their precursor substances and substitute compounds as potential sources have become increasingly concerned. However, there are few available data on the multimedia exchange and distribution of these precursor substances and substitute compounds. In our project, occurrence and distribution of per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in water-atmosphere system will be studied, including emerging perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkane sulfonates, and their precursor substances. Passive sampling technology of PFASs for air samples and the method for the determination of PFASs in water and air samples will be developed, with the quality control and quality assurance being established. The occurrence and profile of PFASs will be investigated in water and atmoshpere environment. Based on these results, the exchange, distribution and transport of PFASs in the system of water and atmosphere will be probed. Additionally, simulated experiment using head space solid-phase microextraction will be performed to verify the distribution pattern. Furthermore, perfluoroalkyl acids and their precursor substances contribution from water to PFASs occurrence in the atmoshpere environment will be investigated. In summary, our project will provide enough data and scientific evidence for fully assessing the distribution in atmosphere, long distant transport and human exposure of PFASs.

随着全氟辛基磺酸及盐，以及全氟辛基磺酰氟化物被列入持久性有机污染物（POPs）名单，其前体化合物和替代产品作为潜在的污染源被广泛关注。然而，目前对于这些全氟（或多氟类）化合物（PFASs）在多介质中的交换分配等环境行为的相关研究较少，因此本项目拟以新型全氟烷基羧酸、全氟烷基磺酸及其前体化合物等全氟化合物为研究对象，建立被动采样技术，完善大气和水样中PFASs的分析方法；研究典型区域大气和水体中PFASs的污染特征，探讨PFASs在空气-水两相系统中的交换、分配、迁移和转化规律；并利用顶空固相微萃取技术，在可控条件下测定PFASs在空气-水两相中的分配系数，与野外测试相结合，深入研究PFASs在多介质中的交换分配等环境行为，估算水体中PFASs对周边大气环境中PFASs组成和浓度的贡献，为更全面的评估PFASs的大气分配、远距离传输和人群暴露等提供科学支撑。

本项目建立了一种基于聚合膜搅拌子吸附萃取（SBSE）-HPLC-ESI-MS/MS联用检测全氟化合物（PFASs）的分析方法，该方法萃取效率高、检出限低、线性范围宽，可广泛应用于水环境样品中PFASs的痕量分析；系统调查研究了武汉地区水环境中PFASs污染水平及其分布特征，证实短链替代物已经在中国氟化工行业广泛应用；深入研究了典型污水灌溉区土壤及蔬菜中PFASs污染水平和分布特征，发现蔬菜叶片中PFASs污染水平明显高于根，随着全氟碳链长度的增加，PFASs在蔬菜中的富集能力逐渐下降，该构效关系与PFASs在动物体内的生物累积效应不同；通过经食物每日摄入量的风险估算，我们发现长链PFASs（特别是PFOS）主要通过动物源性食物进入人体，而水溶性强的短链PFASs可通过蔬菜类食物进入人体。我们结合计算化学模型和动物暴露实验，证实不同链长PFASs在肝脏中的生物累积性与其和肝脏脂肪酸结合蛋白（LFABP）的亲和力线性相关；基于该理论预测模型，我们进一步验证了新型结构PFOS替代物在肝脏中的生物累积性及其构效关系，这为后续推测及开发低生物累积性/低毒性的新型PFOS替代物提供了坚实的技术支撑。总之，本研究揭示了PFASs及其新型替代物在环境中的分布、传输以及生物累积效应，结合计算模型阐明了PFASs在肝脏中累积的构效关系，为深入评估PFASs及其新型替代物的环境归趋和健康风险提供了可靠的科学依据。