瑞典废水中PFAS的归趋研究：生物处理过程中的赋存特征与转化机制

《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：PFAS in Swedish wastewater: Occurrence, transformation, and fate in biological treatment processes

　　本研究针对废水处理厂(WWTPs)中全氟和多氟烷基物质(PFAS)的去除难题，采用靶向分析、可提取有机氟(EOF)、总可氧化前体(TOP)测定等多指标方法，系统评估了活性污泥(AS)与膜生物反应器(MBR)工艺对PFAS的去除效能与转化规律。结果显示短链PFAS在进出水中广泛检出，且前体物在MBR系统中更易转化为终端PFAS，而靶向PFAS仅能解释不足10%的EOF，凸显了未知有机氟化合物的重大贡献。该研究为优化污水处理工艺提供了关键科学依据。

　　

在当代环境污染治理领域，全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其高度持久性和潜在生物累积性已成为全球关注的焦点。这类广泛应用于工业和消费品的化合物，通过废水处理厂（WWTPs）持续进入水环境，对生态系统和人体健康构成潜在威胁。尤其值得关注的是，传统废水处理工艺不仅难以有效去除PFAS，反而可能成为前体物转化为更稳定终端产物的"反应器"，这使得PFAS的环境管理面临严峻挑战。

为深入探究PFAS在废水处理系统中的归趋行为，来自瑞典环境研究所的Linda ?nnby团队在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表了最新研究成果。该研究以瑞典五座采用不同生物处理工艺（包括活性污泥AS和膜生物反应器MBR）的废水处理厂为研究对象，通过多维度分析手段揭示了PFAS的转化规律与去除特性。

研究团队采用了多项关键技术方法：通过靶向PFAS分析检测30种特定化合物；运用总可氧化前体（TOP）测定评估前体物转化潜力；采用可提取有机氟（EOF）分析量化总有机氟负荷；结合稀有性评分（RS）统计方法识别异常高浓度污染物。样本来源于2024年2月至11月期间采集的48个废水样品（包括进水和出水），覆盖不同季节和处理工艺。

研究结果从多个维度揭示了PFAS的行为特征：在赋存特征方面，短链PFAS（如PFBA、PFHxA、PFHpA）在进出水中检出率高达95-96%，而长链化合物则较少检出。统计分析显示不同处理系统均未呈现一致的去除规律，某些情况下出水浓度反而显著升高，表明前体物在不断转化为可检测的PFAS。

通过TOP测定揭示的前体物转化动态显示，MBR系统表现出更显著的前体物转化能力。在初级沉淀阶段，MBR工艺的ΣPFAS后TOP增加约109%，而AS工艺增加约10倍；在生物处理阶段，MBR系统仍显示明显的后TOP增加，主要转化为C4-C6短链全氟羧酸（PFCAs）。这表明MBR的高强度曝气和长污泥龄促进了前体物的转化。

氟质量平衡分析结果尤为引人注目：靶向PFAS仅能解释进水中6.9%和出水中4.2%的EOF，表明存在大量未识别的有机氟组分。特别值得注意的是，三氟乙酸（TFA）在进出水中的氟当量浓度分别占靶向PFAS总氟浓度的90%和93%，但由于TFA在EOF提取过程中回收率极低（约1%），这一重要组分在传统EOF分析中被严重低估。

关于处理工艺差异的影响，研究发现AS系统倾向于将更多前体物保留在固相中，而MBR系统则通过膜过滤、高强度曝气等条件促进前体物向水相PFAS的转化。稀有性评分分析进一步证实，短链PFAS（如PFBS）在出水中的稀有性评分显著升高，表明其在处理过程中具有持续性和累积性特征。

研究结论明确指出，当前废水处理工艺对PFAS的去除效果有限，主要起到污染物 redistribution 作用而非彻底去除。MBR系统虽然在某些情况下表现出更好的污染物控制能力，但同时也可能促进前体物向终端PFAS的转化。大量未识别的有机氟组分（包括TFA、氟化药物等）的存在，表明需要建立更全面的监测体系。

这项研究的重要意义在于首次系统比较了AS和MBR工艺对PFAS的去除效能，揭示了前体物转化机制与工艺参数的关联性，为优化污水处理工艺提供了科学依据。研究结果对欧盟最新实施的《饮用水指令》（规定ΣPFAS4限值为4 ng/L）和《水框架指令》的合规性评估具有直接指导价值。未来需要将非靶向筛查、氟质量平衡分析等先进方法纳入监管体系，才能更有效应对PFAS污染挑战。