在现代化的城市背后，市政污水处理厂（WWTPs）通常被视为净化城市生活污水的关键节点。然而，你可能不知道，它们也可能是一些持久性、生物累积性有毒化学物质进入环境的“后门”。全氟和多氟烷基物质（PFASs）就是这样一类人造化学物家族，它们因优异的防水防油等特性，被广泛用于不粘锅、消防泡沫、纺织品等多种产品中。传统的“长链”PFASs，如全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS），因其环境和健康风险已被全球严格管控。但“按下葫芦浮起瓢”，作为其替代品或副产品出现的“短链”、“超短链”（碳链长度≤3）以及一系列“新兴”PFASs，正日益成为新的环境隐忧。这些物质可能同样具有持久性，甚至因为更强的水溶性而更容易迁移和扩散，但其在污水处理厂下游环境中的具体命运如何？它们会在动植物体内富集吗？最终又会通过食物链对我们的健康构成怎样的风险？目前，关于这些“新面孔”PFASs在污水处理厂接收环境中的系统研究，尤其是量化其排放、生物累积及风险的研究，仍较为匮乏。
针对这一知识缺口，一项发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》上的研究，以中国南昌某大型污水处理厂为典型案例，为我们揭示了超短链、短链及新兴PFASs在环境中的真实图景。该研究不再局限于传统的少数几种PFASs，而是系统地瞄准了包括三氟乙酸（TFA）、三氟甲磺酸（TFMS）、氯化多氟醚磺酸盐（Cl-PFESAs，如6:2 Cl-PFESA）、p -全氟壬烯氧基苯磺酸盐（OBS）等在内的35种PFASs，旨在解答三个核心问题：它们在不同环境介质（水体、雨水、水生植物、鱼类、蔬菜）中的分布水平如何？在不同生物种类间的富集有何差异？以及对生态系统和人类健康可能带来何种风险？
为了回答这些问题，研究团队主要运用了以下关键方法：他们于2023年6月在污水处理厂下游排放口至10公里河段，设置了多个梯度采样点进行水样采集，并在6月至9月采集了利用该处理厂出水灌溉的10种不同蔬菜（分为叶菜类、果菜类、根茎类）、两种水生植物和两种鱼类样本。所有样本中PFASs的定性与定量分析，均采用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）这一核心技术完成。此外，研究通过计算生物富集因子（BAF）评估了不同PFASs在生物体内的富集能力，并运用风险商值（RQ）和毒性优先指数（ToxPi）衍生的风险指数（RI）进行生态风险评估。在健康风险评估方面，则通过估算日均摄入量（EDI），评估了当地居民通过食用污染蔬菜和鱼类可能面临的PFASs暴露水平。
3.1. 接收水体中PFASs的浓度和谱图分布
研究结果表明，污水处理厂下游地表水中PFASs的总浓度中位数为260纳克/升。其中，超短链全氟烷基酸（如TFA和TFMS）是绝对的主导成分，中位浓度分别高达110纳克/升和130纳克/升，比其他PFASs高出1-2个数量级。这证实了污水处理厂已成为超短链PFASs进入环境的重要源头。研究发现，PFASs的年排放量估算约为54±1.8千克，其中TFA和TFMS合计贡献了近三分之二。雨水样品中也以TFA和PFPrA（三氟丙酸）等超短链PFASs为主，这表明大气湿沉降也可能是其来源之一。
3.2. PFASs在下游地表水中的变化趋势
沿着污水排放口向下游延伸，PFASs的总浓度在2.5公里处出现一个明显下降，这可能是因为该处是一个湿地公园，水生植物对PFASs有吸收累积作用。但个别短链和超短链PFASs以及PFOS、OBS等物质的浓度在5公里后反而呈现上升趋势，提示它们可能通过地表径流等方式再次进入水体，显示出其高度的环境迁移性。
3.3. 污水处理厂PFASs的年排放量
对排放通量的估算进一步量化了污水处理厂作为污染源的贡献。TFA和TFMS的年排放量最高，分别为17千克和19千克，远超PFOA（3.5千克）和PFOS（0.23千克）。同时，新兴替代品如6:2 Cl-PFESA（4.4千克）和6:2 FTS（1.2千克）的年排放量也超过了PFOS。这说明，当前污水处理厂不仅是传统PFASs，更是超短链和新兴PFASs的重要排放源。
3.4. PFASs的差异性生物累积
研究揭示了PFASs在不同生物中的选择性累积规律。在所有的水生植物、蔬菜和鱼类样本中，超短链PFASs都是主要成分，且在水生植物中的浓度最高。不同类型蔬菜对PFASs的富集表现出鲜明的“偏好性”：
• 超短链和短链PFASs（如TFA， TFMS）在叶菜类蔬菜和水生植物中积累水平最高 。
• OBS（含苯环结构）则倾向于在果菜类蔬菜（如茄子、辣椒）中富集 。
• 长链PFASs和Cl-PFESAs则更多地在根茎类蔬菜（如土豆、红薯）和鱼类肌肉中积累 。
3.5. 生物富集因子
通过计算BAF值发现，超短链和短链PFASs在水生植物中的BAF显著高于鱼类，表明水生植物对这些高水溶性物质的富集能力更强。有趣的是，对于全氟羧酸（PFCAs）而言，水生植物的BAF与碳链长度呈“U”型曲线关系，即超短链（C≤3）和长链PFASs的富集能力均高于中等长度的短链PFASs 。这为利用特定水生植物进行水体PFASs修复提供了依据。
3.6. 风险评估
生态风险评估显示，基于风险商值（RQ）和风险指数（RI）两种方法，6:2 Cl-PFESA都被识别为高风险物质，而PFOA和PFOS的风险等级也值得关注。健康风险评估则带来了更值得警惕的发现：通过膳食暴露估算，儿童对PFASs的日均摄入量（EDI）高于成人。在各类PFASs中，超短链PFAAs（TFA和TFMS）的EDI值最高，远超传统关注的PFOA和PFOS 。更为重要的是，蔬菜（尤其是叶菜类）是当地居民摄入PFASs，特别是超短链PFAAs的主要途径 ，其对总暴露的贡献高于鱼类。
本研究系统性地揭示了污水处理厂接收环境中超短链及新兴PFASs的污染现状。研究发现，以TFA和TFMS为代表的超短链PFASs浓度已远超传统PFASs，成为环境介质中的主导污染物。污水处理厂是这些物质向环境释放的关键节点。不同PFASs在不同生物介质中展现出特异性的累积模式：超短链PFASs易在水生植物和叶菜类蔬菜中累积；新兴替代品OBS偏好于果菜类蔬菜；而Cl-PFESAs和长链PFASs则更倾向于在根茎类蔬菜和鱼类中富集。
这项研究的结论具有重要的科学意义和环境管理价值。它首次在中国典型污水处理厂环境中系统量化了超短链PFASs的排放通量、环境行为和健康风险，填补了该领域的研究空白。研究明确指出了当前污水处理工艺对这类高水溶性、高迁移性物质的去除能力有限，提示未来需要开发或升级针对性的处理技术。更重要的是，风险评估结果发出了明确警示：新兴和超短链PFASs，尤其是通过蔬菜摄入途径带来的暴露风险，可能比传统PFASs更为突出，但目前缺乏对其毒理学效应的充分认知和相应的安全阈值标准。这呼吁环境管理部门和学术界亟需加强对这类“新污染物”的监测、毒理学研究以及风险评估，为制定基于科学的管控策略提供依据。同时，研究发现的PFASs在植物中的特异性累积规律，也为利用特定植物进行环境修复（植物修复）提供了潜在的筛选思路。
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