全氟和多氟烷基物质（PFAS），通常被称为“永久性化学物质”，在工业化社会中无处不在（Bayode等人，2024年；Zhou等人，2024a，2024b）。这些合成化合物的特点是一个或多个全氟化的CF2或CF3基团，属于公认的合成化学品类别（经合组织，2021年）。自20世纪50年代以来，由于其独特的疏水性和疏脂性以及极高的化学稳定性，PFAS被广泛用于各种商业和工业产品中（Liu等人，2024a，2024b；Adewuyi和Li，2024a，2024b；Coates和Harrington，2024年）。迄今为止，已合成超过14,000种不同的PFAS化合物，全球年产量超过一百万公吨（Evich等人，2022年）。这些物质最终不可避免地会进入环境（Washington等人，2020年）。C–F键的极高键能（536 kJ/mol）不仅支撑了它们的优异物理化学性质，也使其难以降解，导致其在环境中持续积累（Minhas等人，2025年）。PFAS暴露会对多种生物系统产生不良影响，包括鱼类（Suski等人，2021年）、鸟类（Sebastiano等人，2023年）、哺乳动物（Yang等人，2022a年）、植物（Li等人，2022年）和微生物（Chen等人，2022a年）。
由于PFAS的持久性、生物累积潜力和毒性，几种PFAS（如全氟己烷磺酸（PFHxS）（联合国环境规划署，2019b）、全氟辛烷磺酸（PFOS）（联合国环境规划署，2009年）和全氟辛酸（PFOA）（联合国环境规划署，2019a）已被列入《斯德哥尔摩公约》中的持久性有机污染物（POPs）名单。因此，美国、欧盟和中国等国家和地区以及多个国际组织已经采取了监管措施来限制这些化合物的生产和使用（表S1和图S1）。尽管它们被统称为PFAS，但这些氟化化合物在化学结构和物理化学性质上存在显著差异（表S2）。作为回应，全球主要的氟化物制造商和政府正在逐步淘汰长链PFAS（含有C8或更长的全氟羧酸（PFCA）和C6或更长的全氟烷基磺酸（PFSA）的生产，因为它们与较高的健康风险相关。这些化合物正逐渐被短链替代品取代（例如基于C4和C6的类似物）（Liang等人，2023年）。然而，对于中链和长链PFAS的环境持久性以及这些短链氟化替代品的潜在生态和健康影响仍存在担忧，因为它们在水生和陆地系统中具有高迁移性和降解难度（Conder等人，2008年；Guo等人，2024年）。
饮食和饮用水被认为是人类接触PFAS的主要直接途径（Dong等人，2024年；Li等人，2024a；Zeng等人，2024年）。污水处理厂作为城市水循环系统中的关键枢纽，在接收含有PFAS的废水和释放处理后的出水方面发挥着重要作用（Coffin等人，2024年）。因此，污水处理厂显著影响了PFAS在水环境中的命运和分布，从而影响人类接触这些污染物的情况（Desgens–Martin等人，2023年）。污水处理厂可能成为各种新兴污染物（包括PFAS、药品和个人护理产品以及抗生素抗性基因（ARGs）的热点释放源（Fan等人，2024年；Morin–Crini等人，2022年）。因此，尽管它们旨在控制污染，但反而可能成为持久性污染物的重要释放点。
用于去除和销毁PFAS的物理化学处理方法已被证明成本高昂且效率低下，往往无法实现完全降解（Zeidabadi等人，2023年）。因此，生物降解被认为是一种更可行的替代方案（Wackett和Robinson，2024年）。在传统的污水处理厂中，初级处理过程（如格栅或网状过滤和沉淀）对PFAS的去除效果甚微，主要促进PFAS进入污泥和其他废液流中（Lenka等人，2022年；Liu等人，2023a）。随后的生物处理过程（如A2/O、氧化沟）虽然能有效去除常规有机物和营养物质，但在降解PFAS方面表现有限（Nguyen等人，2024年；Zhang等人，2024b）。报告的去除效率变化很大，通常很低或为负值，这主要是由于PFAS前体被生物转化为更稳定的最终产物。任何可观察到的去除主要归因于吸附作用（Gewurtz等人，2024年），这是一种相转移机制而非真正的降解，实际上可能促进持久性PFAS的形成。尽管三级处理（如膜过滤包括反渗透（RO）、纳滤（NF）和高级氧化过程（AOPs）可以实现高PFAS去除效率（Sigler等人，2024年；We等人，2024年），但其高运营成本、显著的能耗以及处理废液（如膜浓缩液）的挑战和从小规模研究到大规模应用的困难继续阻碍了其广泛应用。
现有文献表明，大部分PFAS可以穿过污水处理厂并释放到环境中，而其中一部分，特别是高分子量的PFAS，倾向于在固体部分（如剩余活性污泥）中积累（Thompson等人，2023年）。此外，先前的研究表明，PFAS可以通过增加细菌膜通透性和诱导SOS反应来加剧污水处理厂中ARGs的水平转移（Liu等人，2023b；Yin等人，2023年）。尽管有许多综述记录了PFAS在污水处理厂中的存在和命运，但将处理过程效率与由此产生的生态风险（特别是对微生物群落功能的影响和ARGs的传播）联系起来的系统和定量评估仍然有限（Ma等人，2024a）。
本综述批判性地评估了PFAS对污水处理系统运行性能的影响，并探讨了这些设施内PFAS的命运。该综述还阐明了PFAS的去除机制，包括污泥吸附、（生物）降解以及膜过滤和氧化等高级处理过程。通过综合当前知识，本综述旨在及时提供关于PFAS在污水处理厂中带来的过程相关风险和运营挑战的见解，并为制定有效的缓解策略提供指导。通过将处理限制的分析与更广泛的生态影响相结合，这项工作为制定有效的缓解策略提供了必要的整体视角。
