全氟辛酸（PFOA）的“特洛伊木马”效应：对印染污泥焚烧过程中硫迁移转化行为的增强机制及环境风险研究

《Journal of Hazardous Materials》：What does the “Trojan horse” carry? Effects of perfluorooctanoic acid on the migration and transformation of sulfur during dyeing sludge incineration

　　本研究揭示了全氟辛酸（PFOA）作为新兴污染物在印染污泥（DS）焚烧过程中对有机硫热转化行为的“特洛伊木马”效应，通过耦合自由基与次级反应显著提升SO2和CH3SH等硫系气体的排放（增幅达1.11-6.34倍），为多相体系中污染物交互作用机制及焚烧过程二次环境风险管控提供关键理论依据。

　　

TG-DTG-DSC曲线

图2展示了纯物质及混合物在10°C/min升温速率下的热重-微分热重（TG-DTG）曲线。纯物质均呈现单一燃烧阶段：S（95–235°C）、M（130–318°C）和PFOA（40–170°C）。DTG峰位表明PFOA燃烧反应性最高（集中燃烧低于200°C），而M的反应性最低。共燃混合物的DTG曲线发生显著变化——S–PFOA混合物以S分解为主导（95–225°C），而M–PFOA混合物则呈现PFOA（95–160°C）与M（160–300°C）的序贯控制模式。DSC分析进一步证实有机硫组分主导混合物的放热行为，且PFOA通过降低燃烧焓需求（即维持燃烧所需的热量阈值）促进燃烧过程。更高比例的PFOA负载持续降低混合物的结合能，从而削弱有机硫的燃烧屏障。

结论

TG-DTG曲线揭示了混合物的独特燃烧行为：S–PFOA混合物由S分解主导（95–225°C），而M–PFOA混合物则受PFOA（95–160°C）和M（160–300°C）依次调控。DSC分析表明有机硫组分主导混合物的放热过程，PFOA通过降低燃烧焓需求促进持续燃烧。更高PFOA负载逐步降低混合物结合能，有效削弱有机硫的燃烧屏障。PFOA的存在显著增强有机硫的矿化程度，导致SO₂、CH₃SH和HF排放量激增。相较于单独有机硫，混合物中CH₃SH和SO₂产率分别提升1.11–5.58倍和1.30–6.34倍，这归因于自由基耦合与次级反应共同构成的“特洛伊木马”效应。PFOA使混合物结合能降低26.55–62.57%，显著削弱燃烧能垒。S–PFOA（–872.21 kcal/mol）和M–PFOA（–729.70 kcal/mol）的低形成能证实了PFAS-硫混合物自发且协同的燃烧特性。总体而言，PFAS扮演“特洛伊木马”角色，加剧DS焚烧过程中硫相关排放。理解多相系统中PFAS-有机硫的交互作用对热处理过程中二次环境风险的防控至关重要。

环境意义

本研究探讨了新兴污染物全氟辛酸（PFOA）对印染污泥基质中常规污染物（尤其有机硫）燃烧行为的影响，首次揭示了PFOA通过“特洛伊木马”效应显著增强有机硫燃烧过程中含硫气体排放（增幅达1.11至6.34倍）的现象。