拉萨河全氟化合物的时空分布特征研究

孙殿超,龚 平,王小萍,3*,王传飞



拉萨河全氟化合物的时空分布特征研究

孙殿超1,3,龚 平1,2,王小萍1,2,3*,王传飞1,2

(1.中国科学院青藏高原研究所,中国科学院环境与地表过程实验室,北京 100101；2.中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心,北京 100101；3.中国科学院大学,北京 100049)

对拉萨河27个采样点、拉萨污水处理厂分别在丰水期和枯水期进行水样的采集,并用双三元二维液相色谱-串联质谱法(DGLC-MS /MS)首次对水样中的17种全氟化合物(PFASs)进行检测分析,结果表明,PFASs在拉萨普遍存在,拉萨河表层水中平均Σ13PFASs浓度为322pg/L,范围从60到1724pg/L.拉萨河PFASs的浓度水平低于其他大城市流域,但高于南北极表层水体.拉萨河中的主要化合物为全氟丁酸(PFBA)(25%)、全氟戊酸(PFPeA)(22%)、全氟辛酸(PFOA)(14%)、全氟辛烷磺酸(PFOS)(14%)和全氟丁烷磺酸(PFBS) (13%).空间分布特征表明,拉萨河中全氟化合物的排放还存在一些点排放源,拉萨市产生的污水并未完全汇入到拉萨市污水处理厂中处理.基于PFBA和PFBS的全氟产品使用比较广泛,而基于PFOA和PFOS的全氟产品只在某些区域或行业有相对多的使用量或排量.PFASs在丰水期和枯水期的浓度水平和组成特征有显著的差异,拉萨全氟化合物产品的生产和使用模式受季节影响较大.污水处理厂是PFASs排放到拉萨河中的一个重要点源.污水处理厂每年排放到拉萨河中的全氟化合物约为37mg,拉萨河排放到雅鲁藏布江的物质荷载约为292t/a.在未来,所有的废水都应严格地纳入污水处理厂经达标处理后再排放.尽管PFOA和PFOS在拉萨的生产和使用进行了一定的转型,但是基于全氟化合物的产品的限制应进一步系统地执行和强有力地落实.

全氟烷基酸；持久性有机污染物；空间分布；季节变异；物质荷载

全氟化合物(PFASs)由于具有持久性、生物富集倾向和不断出现的证据表明的生物有害性,因而日益备受关注.全氟化合物被广泛应用于织物、地毯、纸张、航空液压油、泡沫灭火剂、不粘锅、包装材料等生产制造领域,因而其被大量地排放到环境中[1].根据全氟化合物化学键的类型,其分为离子型和分子型,其中,离子型的全氟化合物具有水溶性,故水环境是全氟化合物存在的一个重要载体.水又是生命体赖以生存的一种必需物质,从而全氟化合物能够随着水侵入到生物体和人体中,因此,全氟化合物在水环境中的迁移、转化和归趋需要引起足够的重视.

2009年5月,全氟辛烷磺酸(PFOS)和其盐类以及全氟磺酰氟(PFOSF)被列入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物名录中.2015年10月,持久性有机污染物审查委员会提议将全氟辛酸(PFOA)列入持久性有机污染物审查名单.至此,全氟化合物的消减拉开了帷幕.全氟化合物的生产和使用也由长链(碳原子数大于8)向短链的化合物进行转变,如全氟丁酸(PFBA),全氟丁烷磺酸(PFBS).全氟化合物的生产中心也由欧美等发达国家向发展中国家转移,尤其是亚洲国家[2].自此,全氟化合物的生产和排放模式均发生了变化.

河流是全氟化合物生物地球化学循环的重要途径.一般而言,全氟化合物通过干湿沉降、地表径流、冰雪融水、污水处理厂中水的排放等过程进入河流.因此,河流中全氟化合物的分布特征和物质荷载可以反映全氟化合物的迁移特征以及生产排放信息.然而,目前的研究主要集中在空间分布上,对季节变异的研究还相对缺乏[3-4].如果全氟化合物的季节动态没有被考虑到,则它的迁移、传输和物质荷载评估的不确定性将会增加.而关于流域中全氟化合物季节变异的规律还存在一定的争议,在欧洲易北河的研究中,全氟己酸(PFHxA)和PFOA表现出了显著的季节变异特征[5];在日本流域的研究中,只有PFOS和PFOA在部分流域表现出了季节变异[6].也有研究发现全氟化合物的浓度和组成特征表现出了不同的季节特征,然而此结论还缺乏统计上的验证[7].此外,在西班牙的研究发现,流域中全氟化合物在整年并没有出现季节变异[8].因此,同时研究河流中全氟化合物的空间分布和季节变异对于了解全氟化合物的迁移以及物质荷载评估有重要意义.

青藏高原被称为“亚洲水塔”,其为周边国家和区域的数亿人口提供了水资源.离子型的全氟化合物又具有水溶性和移动性,然而目前关于青藏高原水体中全氟化合物浓度水平、时空分布特征和物质荷载的研究还是空白.因此,本研究采集了拉萨河和拉萨市污水处理厂的样品,旨在:调查拉萨河中全氟化合物的浓度水平;确定拉萨河中全氟化合物的时空分布特征;估算污水处理厂排放到拉萨河和拉萨河排放到雅鲁藏布江的全氟化合物的物质荷载.这将为评估拉萨水环境质量提供数据支持,为保障亚洲水塔环境安全提供决策依据.

1 材料和方法

1.1 样品的采集

分别在2016年丰水期(6月)和枯水期(12月)采集了拉萨河27个点的表层水以及拉萨污水处理厂的中水(图1).拉萨河是世界上海拔最高的河流之一,为3600m~5500m,全长568km,流域面积31760km2,最小流量8.95m3/s,最大流量2830m3/s,年平均流量288m3/s.它发源于念青唐古拉山脉中段北侧,在拉萨市南郊汇入雅鲁藏布江.拉萨污水处理厂承接了拉萨市污水处理的功能,一期工程日均处理量5.5t.实际上,污水处理厂属于超负荷运载,实际产生的污水量要大于处理量,污水处理量也没有季节上的差异.处理后的中水直接排入了拉萨河.

图1 采样点示意

W、N、E、S分别代表西、北、东、南支的点.数字从小到大表示从上游到下游

每个采样点用聚丙烯塑料瓶(PP瓶)采集2.5L水,并送往中国科学院青藏高原研究所避光存储在4°C的冷藏室中待处理.PP瓶在采样前均用甲醇、超纯水和采样点处的水预先清洗3次,然后再进行样品的采集.采样前3d均没有发生降水事件.

1.2 样品的前处理

采集的水样先用高温除杂后的玻璃纤维滤膜(沃特曼,英国)进行过滤,然后向过滤好的2L水样中加入回收率物质PFAC-MAX(惠灵顿实验室,加拿大),再用WAX柱(沃特世,6cc,150mg,30μm,美国)以1~2滴/s的速率进行固相萃取(色谱科,SPE-12,美国).在上样前先分别用5mL甲醇和5mL超纯水对WAX柱进行活化.待上完样,WAX柱用4mL醋酸铵缓冲溶液进行除杂,然后串联一个WAX柱抽真空干燥30min.此过程与其他研究中的处理过程相似[9].处理好的WAX柱用20mL 0.1%NH4OH的甲醇溶液进行洗脱,最后将洗脱液氮吹浓缩到200μL,待上机分析测试.

1.3 仪器分析

本研究分析测试的目标化合物共有17种,分别为:全氟丁酸(PFBA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟任酸(PFNA)、全氟癸酸(PFDA)、全氟十一烷酸(PFUnA)、全氟十二烷酸(PFDoA)、全氟十三烷酸(PFTrDA)、全氟十四烷酸(PFTeDA)、全氟十六烷酸(PFUnDA)、全氟十八烷酸(PFODA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟戊烷磺酸(PFHxS)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟癸烷磺酸(PFDS).

本研究所用的仪器为双三元二维液相色谱-质谱联用仪(UltiMate 3000DGLC/(−)ESI-MS/MS) (赛默飞,美国).该仪器有较高的灵敏度和较低的化学噪音,定性定量结果可靠稳定、便捷快速,且检测范围广.该分析方法可以较好地应用到水样中全氟化合物的检测分析.仪器左泵输送的流动相为(A)0.1%的甲酸溶液、(B)乙腈、(C)蒸馏水;右泵输送的流动相为(A)30mmol/L甲酸铵缓冲溶液(pH=4)、(B)乙腈、(C)蒸馏水.流动相流速为2mL/min.色谱柱为Acclaim 120C18(赛默飞,4.6×150mm,5.0μm,美国).进样量为10μl,进样速率为0.8mL/min.质谱为电喷雾离子源(HESI源)负离子模式.质谱的鞘气设置为40units;辅助气为12units;源电压2500V;汽化温度350℃;离子传输管温度400℃;扫描时间0.01s.

1.4 质量控制

为了进行质量控制,萃取样品前在样品中均加入了同位素标记的回收率物质.加入样品中的回收率如下:13C4-PFBA为40%±27%(平均值±标准偏差),13C2-PFHxA为75%±27%,13C4-PFOA为95%±31 %,18O2-PFHxS为88%±28 %,13C5-PFNA为92%±32%,13C2-PFDA为91%±35%,13C4-PFOS为90%±33%,13C2-PFUnA为73%±31%,13C2-PFDoA为70%±32%.为了进行全氟化合物分布特征在空间和时间上的比较,所有的样品均用回收率进行校正.

此外,用超纯水设置了空白.空白的处理分析流程和样品处理流程相一致.方法检出限(MDLs)定义为空白浓度的算数平均值加3倍的标准偏差.空白样品中全氟化合的浓度和方法检出限如表1所示.在进样过程中,每分析10个样品进1次溶剂空白,以检测可能的污染.

表1 空白样品中全氟化合的浓度和方法检出限(pg/L)

1.5 数据分析

样品的浓度均为扣除空白后的值.扣除空白后浓度为负值的点按0计算,大于0小于检测限的值按MDL/2计算.统计检验用SPSS 22.0(IBM公司,美国)进行,显著性水平设定为＝0.05,双尾检验.图形制作用Origin 9.0(Origin Lab,美国)和ArcMap 10.4(ESRI,美国).聚类分析用R 3.3.3.

1.6 物质荷载评估

物质荷载用式(1)来计算:

ML=

C

×

F

(1)

式中ML为PFASs的年均荷载,单位t/a;为拉萨河水体中PFASs的平均浓度,单位pg/L;为拉萨河的水流量,单位m3/s.

2 结果与讨论

2.1 浓度水平和组成特征

本研究共收集了27个采样点的54个河流水样,所有河流样品中PFTeDA、PFHxDA、PFODA和PFDS均在MDLs以下,PFUdA、PFDoA和PFTrDA分别有61%、61%和98%的样品在MDLs以下,其他化合物均有较高的检出频率.河流样品中Σ13PFASs的平均值为322pg/L,浓度范围从60到1724pg/L,中位数是270pg/L,表示总平均浓度水平呈偏左分布.各化合物的平均水平从大到小依次为(pg/L):PFBA (80)>PFPeA(71)>PFOS>(46)>PFOA(44)>PFBS(33)>PFHxA(16)>PFHxS(12)>PFHpA(10)>PFNA(4)>PFDA (3)>PFUdA(1)>PFDoA(0.4)>PFTrDA(0.04).

拉萨河流中全氟化合物的浓度水平相比其他城市流域的低,但比南北极表面水体的浓度高.拉萨河平均Σ10PFASs的浓度比美国、欧洲、亚洲等地区的河流的低1个数量级(表2).全氟化合物的浓度水平的高低与工业发展水平和人口密度有直接的关系[4].拉萨河表层水较低的浓度水平可能归因于较低的工业发展水平和较少的人口密度.根据国务院发展规划,到2020年,拉萨市人口不超过500000,这将决定相对少量全氟产品的需求.

拉萨河全氟化合物的浓度水平与同样处于偏远地区的表层水体相比,它略高于南北极等偏远地区表层水体(表2).南北极等偏远地区的全氟化合物主要来源于大气或者洋流的远距离传输.拉萨深处内陆,远离海洋,不存在洋流的远距离传输.拉萨河中的全氟化合物除了本地排放外,可能还有部分与大气的远距离传输有关系.

表2 不同流域全氟化合物的浓度水平和组成特征

注: “–”表示化合物没有被分析; “n.d.” 表示未检出; “

组成特征是评价全氟化合物污染状态的另一个指标.根据各全氟化合物浓度的平均水平,拉萨河中短链的全氟化合物(C£8)占了总浓度的97%,这说明短链的全氟产品在拉萨的生产和使用量多于长链的.也有可能是由于溶水性的长链全氟化合物更倾向于分配到沉积物和悬浮颗粒物中[18],因而溶水性的短链化合物在水相占有较大的比例.PFBA、PFPeA、PFOA、PFBS和PFOS是主要化合物.PFOA和PFOS的比例均为14%,而PFOA和PFOS的替代品PFBA和PFBS的比例分别为25%和13%.另一种主要化合物是PFPeA,其占比为22%.其余的全氟化合物占比则低于10%,分别为PFHxA(5%)> PFHxS(4%)>PFHpA(3%)>PFNA(1.3%)>PFDA(1.1%) >PFUdA(0.2%)>PFDoA(0.1%)>PFTrDA(0.01%).说明拉萨PFOA和PFOS正逐渐地被短链的化合物取代,C4和C5类的短链化合物成为了主流,这可能是由于区域消减PFOS和PFOA的结果,也可能是由于西藏全氟产品,例如织物、印染材料等生产使用的转型.全氟化合物的消减已经有了实质性的进展,这与其他地方最新的研究结果[3,7]相一致.

2.2 时空分布特征

根据拉萨河各采样点不同时期全氟化合物浓度的平均值,其空间分布特征如图2所示.拉萨河东、北、西、南支的平均Σ13PFASs浓度分别为218、667、323、380pg/L,北、西和南支的浓度均高于东支.图2-h中,拉萨河北支的浓度最高,东支的浓度最低.南支在污水处理厂的下游,污水厂的中水是一个点排放源,而北支的浓度要高于南支,说明北支上存在其他的排放源.此外,西支的浓度高于东支,这说明拉萨河西支存在其他的排放源.西支沿线的堆龙德庆区内有厂房、养鸡场等,这可能是一个影响因素.

如果存在面源的排放,下游的浓度特征应和上游基本保持一致,如果存在一个点源排放,下游的浓度会随着稀释扩散作用而降低[2].本研究中,下游点的浓度并非都随着稀释作用而降低.如图2-a、b图中达孜区内,E4 PFBA和PFBS的浓度比E3、E2、E1的高,E2 PFBA和PFBS的浓度比E1高.图2-e堆龙德庆区内,W2 PFHxA的浓度比W1高,W4比W3高.图2-c、d、f、g说明存在明显的点源排放.c中N3 PFOA的浓度明显高于其他点,d中S2 PFOS的浓度明显高于其他点,f中S1 PFHxS有较高的浓度,g中N2 PFPeA有较高的浓度.N3、N2分别位于生活区,S2位于污水厂下游.对图2-a、b和c、d进行对比,PFBA和PFBS的空间分布相对均匀,而PFOA和PFOS在个别点处的浓度明显较高,说明基于PFBA和PFBS的全氟产品的使用比较广泛,而基于PFOA和PFOS的全氟产品只在某些区域或行业有相对多的使用量或排量.在天津大沽河道发现较高浓度的全氟化合物,这可能来源于污水或是工业废水的点源排放,而山东潍坊河流中全氟化合物较高的浓度水平可能是由于受到非点源的降水和地表径流的影响[19].影响拉萨河全氟化合物空间分布差异的因素并非是单一的,可能还受到多种因素的影响,需要进一步分析.

图2 拉萨河全氟化合物的空间分布特征

拉萨河表层水中全氟化合物的浓度水平在丰水期和枯水期存在季节性的差异.拉萨河表层水中平均Σ13PFASs的浓度在丰水期和枯水期分别为479和164pg/L,丰水期是枯水期的2.9倍.拉萨河东支平均Σ13PFASs的浓度在丰水期和枯水期分别为318和119pg/L,丰水期是枯水期的2.7倍.拉萨河北支平均Σ13PFASs的浓度在丰水期和枯水期分别为911和423pg/L,丰水期是枯水期的2.2倍.拉萨河西支平均Σ13PFASs的浓度在丰水期和枯水期分别为517和129pg/L,其丰水期的浓度是枯水期的4倍.同样的,南支平均Σ13PFASs的浓度在丰水期和枯水期分别为602和166pg/L,丰水期的是枯水期的3.6倍.

图3 拉萨河表层水中全氟化合物的季节变异

**表示不同季节间差异极显著,<0.01;*表示不同季节间差异显著,<0.05

为了进一步确定全氟化合物的季节变异,对不同化合物在枯水期和丰水期进行独立样本T检验.结果表明PFBA、PFHxA、PFHpA、PFBS、PFHxS和PFOS的浓度水平在丰水期显著(<0.05)大于枯水期(图3),这意味着季节性的人类活动对这几种全氟化合物的排放有着重要的影响.对采样点在不同的季节进行配对T检验,结果表明E2、E5、E6、E7、E8、E9、E12、E13、W4、W6、S1、和S5全氟化合物的浓度在丰水期和枯水期差异显著(<0.05).河流中全氟化合物的季节动态主要受市场上全氟产品季节性需求的影响,也受地表径流和突发性降水事件的影响[5,20].由于在拉萨河采样的前几天均无降水事件发生,因而拉萨河一些点全氟化合物排放特征在丰水期和枯水期的显著差异是由其生产和使用的季节性差异引起的.这也反映出拉萨的生产生活活动受季节的影响较大.欧洲易北河的研究也发现PFHxA和PFOA的浓度水平在不同季节有显著的差异[5],然而西班牙河流中全氟化合物的浓度水平在全年都比较稳定[8].因而,全氟化合物的季节变异还存在区域上的差异性.全氟化合物区域存在差异的因素还需要进一步分析.

2.3 影响因素分析

影响全氟化合物时空分布差异的因素是多元的,人口则是诸多因素中的一个因素.拉萨河全氟化合物的分布特征与人口数量之间的关系如图4所示.总浓度和人口数量之间无规律.PFOA和PFOS的浓度水平随着人口数量的增多而增大,而PFBA的浓度水平随着人口数量的增多而降低.PFPeA在人口最多的区域浓度比较低,而在人口最少的区域浓度最大.城关区主要为人口聚居的区域,而达孜区主要为工业发展区,说明在拉萨PFOA和PFOS主要与人们的生活活动有关,在生活活动中还有较大的使用量,而PFBA和PFPeA主要与工业生产有关.中国南部沿海地区的研究发现人口数量、人类活动和国民生产总值对该区全氟化合物的污染有极大的影响[21].而在中国经济发达的地区,人口数量与全氟羧酸的浓度水平有显著的正相关关系,而与总全氟化合物的浓度没有显著的相关性[22].

具有相近全氟化合物排放特征或来源的点可以聚为一类[20].对河流不同采样点在丰水期和枯水期的浓度分别进行聚类分析,如图5所示.在丰水期,S2和N2各为一类,其他点被聚为一类.说明S2和N2的全氟化合物有各自的来源,S2和N2与其他点全氟化合物的来源也不一致.S2在污水处理厂的下游,污水厂的中水对其有较大的影响.N2在居民区内,该段水域可能存在生活污水直接排入的情况.在枯水期,N3为一类,E4、S2和W2被聚为一类,其他点被聚为一类,而这些点又分布在不同的区域,说明E4、S2和W2存在点源排放的情况.S2位于污水处理厂的下游,E4位于达孜工业园的中游,可能这两个点会受到污水厂和工业园较大的影响.W2沿线存在建筑施工活动,可能这是影响W2的一个主要因素.对美国罗德岛和纽约表层水样中的全氟化合物进行聚类和主成分分析,结果发现一些点排放源,如:机场灭火剂的使用和纺织厂废水的排放,可以聚为一类,一些采样点可能受到不同来源的全氟化合物的影响,而各类源的贡献度不同[23].

图4 拉萨河全氟化合物的分布特征与人口之间的关系

丰水期和枯水期聚类的结果不一致,说明拉萨全氟化合物的生产和排放模式在季节上不固定,也就是说该区域生产、生活活动受到季节的影响较大.拉萨是一个旅游城市,拉萨独特的自然风光和人文景观吸引了大量的游客前来参观,在丰水期,旅游活动比枯水期兴盛,从而丰水期全氟化合物的生产、生活活动和排放量也比枯水期多.

图5 拉萨河全氟化合物的聚类分析

A,丰水期; B,枯水期

拉萨河全氟化合物季节变异的另一个重要原因是水量的变异.拉萨河流域属于季风影响的区域,在丰水期,由于冰雪融化和降雨致使拉萨河有大量的水源补给,从而其流量较大.拉萨河流量最大的时候达到2830m3/s.而冰雪和降雨中都有可能携带了全氟化合物,这对全氟化合物的传输有重要的影响[24].与日本琵琶湖的研究相比较,除了2个点的PFOS和PFOA存在季节变异,其他12个点均不存在显著的季节变异,这可能与流量的变化较小有关[6].而易北河全氟化合物季节变异可能是由河流流量的季节性差异造成的,易北河的流量在2月份达到最大值,1528m3/s,而PFHxA和PFOA的浓度相应在2月份最低[5].

污水处理厂是全氟化合物一个重要的点排放源.污水入水中全氟化合物的浓度水平与经济发展水平显著呈正相关,而且入水中全氟化合物的浓度对中水中的浓度有着绝对影响[3].2016年,拉萨国民生产总值排名在27个中国省会城市中占第27位,且拉萨的产业以第三产业为主.较低的经济发展水平直接决定了拉萨污水处理厂入水中全氟化合物浓度水平不高.拉萨污水处理厂入水中全氟化合物的浓度为56ng/L,低于上海的134ng/L[22].入水中的主要化合物为PFOA和PFOS,这与化工、电子、造纸、纺织等不同类型的污水处理厂中的研究相一致[25].经过污水处理过程,可能一些前体化合物发生了转变,或者长链的化合物降解成了短链的化合物,部分化合物被吸附到活性污泥中,部分被分配到中水中,随后中水从污水厂排放到河流中.拉萨污水处理厂中水的排放对拉萨河的物质荷载有重要地影响.

2.4 物质荷载

污水处理厂会排放出PFOA和PFOS以及其他的全氟化合物.拉萨污水处理厂的中水中全氟化合物的浓度在丰水期和枯水期分别为34和2.8ng/L.本研究计算了污水处理厂排放的物质荷载,结果表明,污水处理厂排放到拉萨河的全氟化合物的年均荷载约为37mg/a.拉萨河排放到雅鲁藏布江的全氟化合物的物质荷载为9~2869t/a,平均为292t/a.相较而言,通过河流排放到渤海湾的全氟化合物的物质荷载约为873t/a[26].从黄河到渤海湾的物质荷载约为3.9t/a[18].由于较大的流量,拉萨河排放到雅鲁藏布江的全氟化合物的量与其他流域的物质荷载相比并不低.实际上,本研究中的物质荷载被低估了,因为水中检测到的是溶解相的全氟化合物,还有少量粒子相的全氟化合吸附在悬浮颗粒物上[18],本研究只计算了水体中溶解相的全氟化合物.在冰雪中的研究发现,青藏高原全氟化合物有较长时间的沉积记录[24],因此,由于气候变暖导致的冰雪融化将会释放出更多的全氟化合物到拉萨河中.气候变暖会影响持久性有机污染物包括全氟化合物的远距离传输,青藏高原有可能会变成全氟化合物的一个汇区,这个问题应当被重视,进一步的研究亟需开展.青藏高原被称为“亚洲水塔”,其为周边国家和地区提供了大量的水资源,因此,保护源头的水环境质量安全举足轻重.全氟化合物的全球消减应该达成共识,而且这个共识需要被强有力地和系统地执行.

3 结论

3.1 拉萨地区普遍受到全氟化合物的污染,拉萨河污染水平远低于其他大城市的流域,略高于南北极地区表面水体.主要化合物为PFBA、PFPeA、PFOA、PFBS和PFOS.

3.2 在空间分布上,拉萨河北支的浓度最高,东支的浓度最低.由于扩散效应,下游化合物的浓度理论上应当降低,而拉萨河下游全氟化合物的浓度并非都低于上游,说明拉萨市内的污水并未完全纳入污水处理厂处理,拉萨河还受到其他源排放的影响.PFBA和PFBS的空间分布相对均匀,而PFOA和PFOS在个别点处浓度明显较高,说明基于PFBA和PFBS这两种化合物的全氟产品使用比较广泛,而基于PFOA和PFOS的全氟产品只在某些区域或行业有相对多的使用量或排放量.

3.3 在季节特征上,全氟化合物在丰水期和枯水期的浓度水平和组成特征有显著的差异,表明拉萨全氟化合物的生产和排放模式在季节上不固定,即言之,拉萨生产、生活活动受到季节的影响较大.

3.4 污水处理厂是拉萨河受全氟化合物污染的一个重要的点排放源,污水处理厂排放到拉萨河中的全氟化合物的年排量约为37mg,拉萨河排放到雅鲁藏布江的年排量约为292t.

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Special distribution and seasonal variation of perfluoroalkyls substances in Lhasa River Basin, China.

SUN Dian-chao1,3, GONG Ping1,2, WANG Xiao-ping1,2,3*, WANG Chuan-fei1,2

(1.Key Laboratory of Tibetan Environment Changes and Land Surface Processes, Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China；2.Chinese Academy of Sciences Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences, Beijing 100101, China；3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)., 2018,38(11)：4298~4306

The levels and compositions of 17 Perfluoroalkyls Substances (PFASs) were determined by UltiMate 3000DGLC-MS/MS for the first time in river water, wastewater of Lhasa, one of the highest plateau city (average elevation 3700m), during wet and dry season in 2016. Lhasa was commonly contaminated by PFASs. The average Σ13PFASs concentration of surface water of Lhasa River was 322pg/L, ranged from 60 to 1724pg/L. The predominant PFASs were short-chain pefluorobutanoate (PFBA) (25%), perfluoropentanoate (PFPeA) (22%), perfluorooctanoic acid (PFOA) (14%), perfluorooctanesulfonate (PFOS) (14%) and perfluorobutanesulfonate (PFBS) (13%). The spatial distribution of PFASs in Lhasa River revealed that the wastewater not totally assimilated into wastewater treatment plant, and Lhasa River basin was mainly polluted by point sources emission. There was a limited transform of production and use from PFOA and PFOS in Tibet. Seasonal variation of profiles and levels of PFASs in both wet and dry seasons suggested that the use and discharge schema of PFASs in Lhasa were influenced by season. The annual discharge load of PFASs from WWTP to Lhasa River was estimated to be 37mg/a, input amount of PFASs from The Lhasa River basin into YarlungZangbo River were estimated to be 292t/a. In the future, all the wastewater should be strictly incorporated into WWTP and PFASs-based product should be restrained.

perfluoroalkyl acids；POPs；spatial distribution；seasonal variation；mass loading

X522

A

1000-6923(2018)11-4298-09

孙殿超(1988-),男,甘肃张掖人,博士研究生,主要研究方向为环境污染与气候变化.

2018-04-18

国家自然科学基金资助项目(41671480)

* 责任作者, 研究员, wangxp@itpcas.ac.cn