近日，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院戴家銀教授團(tuán)隊(duì)在環(huán)境領(lǐng)域著名期刊《Environmental Science & Technology》在線發(fā)表了題為“Environmental Occurrence, Source Identification, and Health Hazards of Ultrashort-Chain PFAS in the Yangtze River Delta”的研究成果。該研究首次揭示了長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)水體中的全氟及多氟烷基化合物（PFAS）污染主要由三氟乙酸（TFA）和三氟甲磺酸（TFMS）等超短鏈化合物主導(dǎo)；綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)一步將二者識(shí)別為高風(fēng)險(xiǎn)污染物，亟需納入環(huán)境監(jiān)管體系。論文第一作者為博士研究生苗馨宸，通訊作者為盛南副教授，第一完成單位和通訊單位均為上海交通大學(xué)。
研究背景及目的
全氟及多氟烷基化合物（PFAS）因其優(yōu)異的疏水疏油性和熱穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和消費(fèi)品中，但其環(huán)境持久性、高遷移性和潛在毒性引發(fā)了全球關(guān)注。傳統(tǒng)研究多聚焦于長(zhǎng)鏈和短鏈PFAS，而碳鏈長(zhǎng)度 ≤ 3的超短鏈PFAS（USC-PFAS）的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知尚存局限。近年來(lái)，USC-PFAS在全球水體中頻繁檢出，其中三氟乙酸（TFA）濃度常高出其他PFAS幾個(gè)數(shù)量級(jí)，暗示其可能已成為區(qū)域乃至全球水環(huán)境中不可忽視的新興主導(dǎo)污染物。然而，目前對(duì)USC-PFAS的污染特征、來(lái)源解析、時(shí)空動(dòng)態(tài)及其健康風(fēng)險(xiǎn)仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)知，尤其在快速城市化與工業(yè)化交織的敏感區(qū)域。
針對(duì)這一關(guān)鍵知識(shí)缺口，本研究以長(zhǎng)江三角洲一體化示范區(qū)為典型區(qū)域，系統(tǒng)解析水體中超短鏈PFAS的污染現(xiàn)狀、空間分布與季節(jié)演變規(guī)律，結(jié)合源解析與綜合健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)污染物并評(píng)估其對(duì)飲用水安全與生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的潛在威脅，旨在為USC-PFAS的科學(xué)管控與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定提供理論依據(jù)。
圖1. 論文摘要圖
研究?jī)?nèi)容
本工作首次系統(tǒng)解析了長(zhǎng)江三角洲一體化示范區(qū)水體中USC-PFAS的環(huán)境行為與風(fēng)險(xiǎn)特征（圖2）。研究在地表水、水源水和自來(lái)水中分別檢出44、41和34種PFAS，其中TFA以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)污染負(fù)荷——其平均濃度高達(dá)6.89×10?–8.7×10? ng/L，超其他PFAS 2–6個(gè)數(shù)量級(jí)，占總∑44PFAS的90.1%–99.6%。尤為關(guān)鍵的是，即使剔除TFA，其余6種USC-PFAS仍貢獻(xiàn)剩余污染物的40.0%–58.8%，證實(shí)USC-PFAS已經(jīng)成為區(qū)域PFAS污染的主體。
圖2. 長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)地表水、水源水和自來(lái)水中的PFAS的濃度及其空間分布
進(jìn)一步分析揭示顯著時(shí)空動(dòng)態(tài)規(guī)律（圖3）。干濕季對(duì)比顯示，TFA在淀山湖、太浦河等關(guān)鍵水域干季濃度更高，而∑43PFAS（不含TFA）則呈現(xiàn)復(fù)雜季節(jié)響應(yīng)：淀山湖濕季以短鏈PFAS（如PMPA）為主，干季轉(zhuǎn)為USC-PFAS（尤其是TFMS）主導(dǎo)，占比從1.7%躍升至24.0%。該轉(zhuǎn)變凸顯水文過(guò)程與人為調(diào)水對(duì)污染組成的調(diào)控作用。
圖3. 長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)主要水體中PFAS濃度及組成特征的季節(jié)性變化
借助因子分析-正定矩陣因子分解（FA-PMF）模型，本研究識(shí)別出五個(gè)污染因子（圖4）。其中，因子1以TFMS、PFPrA和PFMOAA為標(biāo)志，貢獻(xiàn)金澤水庫(kù)72.3%的非TFA污染，因子2和因子3則分別主導(dǎo)了淀山湖區(qū)域和太浦河及滬浙邊界地區(qū)的PFAS污染。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)含氟電解液產(chǎn)品的成分篩查，團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)兩類主流電解液中USC-PFAS占比高達(dá)74.6%–90.9%，其中電解液I型富含Ntf?，II型以TFA和TFMS為主（圖5）。結(jié)合區(qū)域內(nèi)密集分布的電池與電解液生產(chǎn)企業(yè)，研究首次將USC-PFAS污染與電解液制造環(huán)節(jié)直接關(guān)聯(lián)，為源頭管控提供靶點(diǎn)。
圖4. 基于PMF模型對(duì)地表水和水源水中PFAS來(lái)源的歸因分析
圖5. 工業(yè)電解液樣本中超短鏈PFAS的濃度及組成特征
基于綜合危害指數(shù)（HI）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將TFA、TFMS、PMPA和PFOA被共同劃分為高風(fēng)險(xiǎn)污染物，而長(zhǎng)期作為監(jiān)管重點(diǎn)的PFOS僅處于中風(fēng)險(xiǎn)水平（圖6）。值得注意的是，TFA與TFMS的高風(fēng)險(xiǎn)并非源于強(qiáng)毒性或高生物累積性，而是由其極高的環(huán)境濃度、強(qiáng)水溶性及持久遷移能力所驅(qū)動(dòng)——二者在區(qū)域水體中普遍檢出且濃度遠(yuǎn)超其他PFAS，導(dǎo)致暴露水平顯著升高。更令人警醒的是，所有自來(lái)水樣本中TFA濃度均超過(guò)丹麥健康指導(dǎo)值（9 μg/L），半數(shù)超德國(guó)限值（60 μg/L）；而Ntf?在自來(lái)水中的濃度反常富集，躍居第二位，暗示可能存在前體轉(zhuǎn)化或管網(wǎng)二次污染。
圖6. PFAS的生物累積、Toxpi優(yōu)先級(jí)及風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)排序
原文信息
Xinchen Miao et al., Environmental Occurrence, Source Identification, and Health Hazards of Ultrashort-Chain PFAS in the Yangtze River Delta. Environ. Sci. Technol. 2025, 59 (47), 25138-25150. DOI: 10.1021/acs.est.5c09274
作者簡(jiǎn)介
苗馨宸，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院三年級(jí)博士研究生。研究方向?yàn)槿?/span>及多氟烷基化合物（PFAS）的環(huán)境行為與健康風(fēng)險(xiǎn)。以第一作者在Environ. Sci. Technol.發(fā)表SCI論文1篇，參與發(fā)表論文2篇。
盛南，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授。主要研究方向包括：新型環(huán)境污染物的危害識(shí)別和高通量篩查；環(huán)境污染物與生物大分子的相互作用及其生物毒性效應(yīng)；新型含氟化合物毒性效應(yīng)的分子機(jī)制研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金委青年項(xiàng)目1項(xiàng)、面上項(xiàng)目1項(xiàng)。以項(xiàng)目骨干身份參加科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目2項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金委區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)社發(fā)項(xiàng)目2項(xiàng)。近年來(lái)圍繞新型含氟化合物的健康危害及機(jī)制，開(kāi)展了環(huán)境調(diào)查、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬等多層次研究，在Environ. Sci. Technol、Environ. Int.、J. Hazard. Mater.、Arch. Toxicol.等期刊共發(fā)表SCI論文40余篇。
潘奕陶，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事全氟及多氟烷基化合物（PFAS）的識(shí)別、暴露、行為、危害、替代等方面的基礎(chǔ)/應(yīng)用研究。迄今為止，在Environ. Health. Perspect. Environ. Sci. Technol.等環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文40余篇，多篇工作入選ES&T封面文章、ESI熱點(diǎn)論文、高被引論文，單篇最高引用600余次。入選國(guó)家高層次青年人才、上海市“青年科技啟明星”等科研項(xiàng)目。獲中國(guó)科學(xué)院優(yōu)秀博士學(xué)位論文、江蘇醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、國(guó)際二噁英大會(huì)Otto Hutzinger Award。任中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)新污染物治理專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)質(zhì)譜分會(huì)委員、中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)新污染物專委會(huì)委員。
戴家銀，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，特聘教授（2021.1-至今），入選國(guó)家高層次人才計(jì)劃。先后主持科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委杰青、重點(diǎn)、重大國(guó)際合作等項(xiàng)目。長(zhǎng)期從事全氟及多氟烷基化合物（PFAS）的篩查識(shí)別、環(huán)境行為及毒性機(jī)制研究。近年來(lái)在Environ Health Perspect.、Environ. Sci. Technol、Environ. Int.、J. Hazard. Mater.等國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表PFAS相關(guān)的SCI論文120余篇，他引6000余次，連續(xù)入選愛(ài)思唯爾中國(guó)高被引學(xué)者。擔(dān)任中國(guó)毒理學(xué)會(huì)環(huán)境與生態(tài)毒理學(xué)專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)環(huán)境學(xué)會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)持久性有機(jī)污染物專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)毒理學(xué)會(huì)計(jì)算毒理專業(yè)委員會(huì)委員，以及Environmental Pollution、Chemical Research in Toxicology雜志副主編。