土壤中的污染现状及风险管控研究

山东建筑大学 王志峰

全氟化合物（perfluorinated compounds, PFCs）是一类新型持久性有机污染物，具有显著的疏水、疏油特性，以及高化学稳定性，其在纺织品处理、金属电镀、消防泡沫生产等领域有着广泛的应用。近年来，其对动植物的毒性也被研究所证实，目前应用最广泛和研究最多的是全氟辛烷磺酸以及全氟辛酸。PFCs的化学性质稳定，其中长链PFCs具备较强的生物富集性，随着食物链中生物等级越高，其体内PFCs往往就越多。PFCs具备长距离迁移性，其污染范围非常广，全球多个偏远地区的环境样本中均发现PFCs。2020年2月，英国非政府组织发布了英国市场中全氟化合物与多氟化合物的调查报告，调查结果显示英国市场中八家主要超市与外卖餐饮店的包装盒上都检出了全氟化合物与多氟化合物，其中纤维模塑的外卖餐盒上PFCs的含量最高。这一调查报告直接引发了人们对PFCs风险的关注。近年来，关于PFCs的危害逐渐被人们所重视。目前我国的各个检测机构也在对PFCs的检测进行研究，如福建省质检院早在2012年就成功建立了多种PFCs的检测方法，可以对动物性食品进行检测，并且开发出了安全检测食品中PFCs的快速监测技术。但是针对食品安全质量的检测仅是末端手段，对PFCs的风险管控与研究应从各环境介质入手，只有控制源头的污染以及污染途径，才能降低PFCs的人体污染风险。

一、土壤中全氟化合物的污染现状

PFCs是一类新型人造化学物质，根据其有机物分子中碳链上原本连接的氢原子与氧原子被氟元素取代的形式不同可以分为非聚合物与聚合物两种，并且衍生出多种类型。其中PFCs由于独特的化学性质与物理性质，1951年由美国3M公司成功研制以来，至今仍然被广泛地应用于化工产品、纺织产业、建筑产业、医疗保健产品与涂料等工业领域与消费市场[1]。

（一）全氟化合物的危害

1. PFCs对环境的危害

PFCs曾经因为特殊的物理性质与化学性质而被人们称为“永久的化学品”，该类化学物质一旦进入生态环境中，几乎无法被降解。社会的发展与工业的发展向来都是双面性的，既带来挑战也带来机遇，但是在PFCs的发展历程中，只考虑了其推动工业的发展而带来的经济效益，而却忽视了其环境危害。随着人们环保观念的逐渐加强，工业发展带来的各种污染也逐渐被重视，殊不知早在引起现代人的警觉之前，PFCs早已经随着工业废水、废料等的排放进入了生态环境中，其中土壤环境中PFCs污染也已广泛存在。

2. PFCs对生物体的危害

毒理学研究表明，PFCs能够对实验动物造成发育毒性、肝脏毒性、免疫毒性与生殖毒性，还具有一定概率的致癌性。除此之外，部分疾病、流行病与癌症的发端也与PFCs的污染有着密不可分的关系。如美国环境署于2016年发表研究指出，人体暴露于一定水平的全氟辛酸与其衍生物的环境，会导致人体健康风险，其中包括癌症、心血管病、免疫失调等多种疾病[2]。PFCs具备高蛋白质亲和力，由于易被生物富集，并通过食物链放大，因而在高等动物体内易富集至较高水平，且大多富集在高等动物的血液、肝脏以及蛋白质含量丰富的部位。

（二）土壤中全氟化合物的污染现状

PFCs是一类人造化学物质，企业生产和使用过程中的排放是环境中PFCs的直接污染源，这是当前世界各界公认的PFCs污染的主要来源之一，因而相关企业周边的土壤等环境介质受到的污染一般更为严重。就现状而言，我国对相关企业周围生态环境中PFCs的检测报道比较稀缺，所以对生产企业周围的PFCs的污染现状进行调查十分必要。

尽快开展相关生产企业周围PFCs的污染特征监测，可以为PFCs的风险管控和研究提供重要参考。一项针对江西省某县区某化工有限公司的研究中，对其生产企业周围土壤、水源进行调查与取样检测，结果表明，PFCs在9处土壤取样地点被检测出，其种类高达十余种，同时在对生产企业周围的两处日常饮用水取用点进行的调查与取样送检中，也发现了这两处取水点不同程度地受到了PFCs的污染。该调查显示离生产企业越近，PFCs的污染越严重，距离与周边土壤中PFCs的污染呈现显著的负相关性。近些年随着国家对生态环境保护的重视，《土壤污染防治行动计划》《中华人民共和国土壤污染防治法》等与土壤环境的相关政策与法律法规相继提出，针对PFCs相关产品的生产、排放与污染控制逐渐提上日程。世界其他各国也逐渐重视PFCs带来的污染并出台相关措施，例如美国于2001年将全氟辛酸列入了持续性污染物黑名单，禁止主要生产全氟辛酸的几家公司继续生产和使用该类物质，而后英法等国家也对全氟辛酸做出了有关的风险预警[3]。但是目前我国仍未禁止大多数PFCs及有关衍生物的生产、交易和使用，在其他国家对部分PFCs颁布生产禁令的形势下，为满足国内外市场需求，我国部分PFCs以及其他衍生品的产量有缓慢上升的趋势，除了供国内生产使用，大部分出口至其他国家和地区。

然而，以严重污染生态环境带来的经济增长不可取，国外有关PFCs的相关政策和措施值得我们借鉴。

（三）全氟化合物的污染形式

就目前国内外对PFCs污染现状调查而言，PFCs的污染形式主要有大气污染、土壤污染、水源污染等形式，并且随着污染源的增多还会造成交叉污染。PFCs的水源污染直接与水循环挂钩，并随着水循环进入大气循环，快速扩大环境影响范围。另一种重要的污染形式是土壤污染，而土壤与水源的安全问题常与食品安全挂钩，因而PFCs不仅对环境造成污染，更对动植物和人类造成了潜在生态毒性危害。在巨大的经济效益面前，继续大量生产PFCs产品，会造成PFCs排放量持续增加，然后经过大气、水体、土壤，最终蓄积到生物体内。而PFCs作为一种持久性有机污染物，可能产生生物富集、生物积累、生物放大等作用，最终威胁人体健康[4]。因此，从生产企业源头控制PFCs的排放，监控环境介质中的PFCs水平，才能有效防止PFCs污染和对人类健康的危害。

二、土壤中全氟化合物的风险管控研究

（一）土壤中全氟化合物的检测方法

早在20世纪80年代，在PFCs尚未被列为重要污染物之前，国外有关机构就对PFCs进行了相关检测方法研究，并采用了当时先进的核磁共振光谱法，然而由于检测系统的缺陷，导致鉴定结果不准确。一般而言，由于PFCs的化学性质以及其在环境介质中的含量，传统方法很难对其精确检测，因而有必要研发新的PFCs检测方法。就目前研究成果而言，一般有以下几种方法。（1）基于气相色谱的方法。该方法针对PFCs的衍生化产物进行检测，对其进行气相色谱-质谱联用分析，但是这种检测方法在预处理的时候十分烦琐，极大地限制了检测的自动化应用，并且需要进行大量的衍生化反应操作以生成PFCs衍生物。由于可能产生有毒的中间产物，以及缺乏足够的选择性与灵敏度，该类方法应用较少。（2）基于液相色谱-质谱联用的方法。液质联用的是对检测物进行在化学成分结构与质谱数据的已知的前提下对样品中存在的物质进行鉴定的方法，对土壤中PFCs的鉴定和检测也同样适用。其检测方法的核心是建立质谱数据库，并且进行质谱数据的比对。目前人工智能与各种信息技的发展，尤其是大数据分析，这对液质联用的方法起到了重大推进作用，其中高效液相色谱-串联质谱法是目前对PFCs的检测中最主要的方法[5]。（3）其他检测方法。除了以上的两类检测方法，很多研究也采用过其他方法进行PFCs的检测，比如离子排斥色谱法、高效液相色谱-荧光探测器法、酶联免疫法等，都在一定程度上推动了PFCs环境检测技术的发展。

（二）土壤中全氟化合物污染的风险管控研究

（1）对土壤中PFCs进行分析研究。对土壤中PFCs污染进行管控，首先必须对土壤中PFCs的含量、种类分布、污染范围以及周边环境进行调查与研究，可以采用上文提到的检测方法对PFCs的种类与含量进行多点位取样调查，形成环境污染特征的基础数据，并在此基础上对PFCs的环境行为展开深入研究。

（2）加强PFCs对人体危害机制的研究。由于PFCs具备生物富集性，而人类处于食物链的顶端，因而人体中易富集PFCs，且半衰期长达数月乃至数年。现有的研究表明PFCs具备蛋白质亲和性，但是PFCs对于人体损害的机制仍然不明确，故而需要加强有关PFCs的毒理研究。

（3）建立健全相关的法律体系和政策。当前国内对于土壤中PFCs的相关标准和法律法规并不健全。近年来绿色发展的呼声越来越高，应努力在发展经济的同时保护环境，而完善的法律法规能够有效地控制国内PFCs的生产和排放强度。此外还应强化地方政府的相关监督职能，提高执法效率，降低土壤PFCs的污染风险。

三、总结与展望

本文主要综述了土壤中PFCs的污染现状、毒性效应、检测方法和风险管控等方面的研究进展。近年来，越来越多的研究关注土壤环境中的PFCs，相关风险管控措施的制定也提上了日程。在今后的工作中，随着相关理论和技术的发展，PFCs相关的研究不断推进，PFCs的提取和检测方法将不断完善，其在环境中分布特征、环境行为、毒性机制的研究也将不断深入，这些都将对土壤中PFCs污染的管控和研究提供新的思路。