土壤中的污染現狀及風險管控研究

山東建筑大學 王志峰

全氟化合物（perfluorinated compounds, PFCs）是一類新型持久性有機污染物，具有顯著的疏水、疏油特性，以及高化學穩定性，其在紡織品處理、金屬電鍍、消防泡沫生產等領域有著廣泛的應用。近年來，其對動植物的毒性也被研究所證實，目前應用最廣泛和研究最多的是全氟辛烷磺酸以及全氟辛酸。PFCs的化學性質穩定，其中長鏈PFCs具備較強的生物富集性，隨著食物鏈中生物等級越高，其體內PFCs往往就越多。PFCs具備長距離遷移性，其污染范圍非常廣，全球多個偏遠地區的環境樣本中均發現PFCs。2020年2月，英國非政府組織發布了英國市場中全氟化合物與多氟化合物的調查報告，調查結果顯示英國市場中八家主要超市與外賣餐飲店的包裝盒上都檢出了全氟化合物與多氟化合物，其中纖維模塑的外賣餐盒上PFCs的含量最高。這一調查報告直接引發了人們對PFCs風險的關注。近年來，關于PFCs的危害逐漸被人們所重視。目前我國的各個檢測機構也在對PFCs的檢測進行研究，如福建省質檢院早在2012年就成功建立了多種PFCs的檢測方法，可以對動物性食品進行檢測，并且開發出了安全檢測食品中PFCs的快速監測技術。但是針對食品安全質量的檢測僅是末端手段，對PFCs的風險管控與研究應從各環境介質入手，只有控制源頭的污染以及污染途徑，才能降低PFCs的人體污染風險。

一、土壤中全氟化合物的污染現狀

PFCs是一類新型人造化學物質，根據其有機物分子中碳鏈上原本連接的氫原子與氧原子被氟元素取代的形式不同可以分為非聚合物與聚合物兩種，并且衍生出多種類型。其中PFCs由于獨特的化學性質與物理性質，1951年由美國3M公司成功研制以來，至今仍然被廣泛地應用于化工產品、紡織產業、建筑產業、醫療保健產品與涂料等工業領域與消費市場[1]。

（一）全氟化合物的危害

1. PFCs對環境的危害

PFCs曾經因為特殊的物理性質與化學性質而被人們稱為“永久的化學品”，該類化學物質一旦進入生態環境中，幾乎無法被降解。社會的發展與工業的發展向來都是雙面性的，既帶來挑戰也帶來機遇，但是在PFCs的發展歷程中，只考慮了其推動工業的發展而帶來的經濟效益，而卻忽視了其環境危害。隨著人們環保觀念的逐漸加強，工業發展帶來的各種污染也逐漸被重視，殊不知早在引起現代人的警覺之前，PFCs早已經隨著工業廢水、廢料等的排放進入了生態環境中，其中土壤環境中PFCs污染也已廣泛存在。

2. PFCs對生物體的危害

毒理學研究表明，PFCs能夠對實驗動物造成發育毒性、肝臟毒性、免疫毒性與生殖毒性，還具有一定概率的致癌性。除此之外，部分疾病、流行病與癌癥的發端也與PFCs的污染有著密不可分的關系。如美國環境署于2016年發表研究指出，人體暴露于一定水平的全氟辛酸與其衍生物的環境，會導致人體健康風險，其中包括癌癥、心血管病、免疫失調等多種疾病[2]。PFCs具備高蛋白質親和力，由于易被生物富集，并通過食物鏈放大，因而在高等動物體內易富集至較高水平，且大多富集在高等動物的血液、肝臟以及蛋白質含量豐富的部位。

（二）土壤中全氟化合物的污染現狀

PFCs是一類人造化學物質，企業生產和使用過程中的排放是環境中PFCs的直接污染源，這是當前世界各界公認的PFCs污染的主要來源之一，因而相關企業周邊的土壤等環境介質受到的污染一般更為嚴重。就現狀而言，我國對相關企業周圍生態環境中PFCs的檢測報道比較稀缺，所以對生產企業周圍的PFCs的污染現狀進行調查十分必要。

盡快開展相關生產企業周圍PFCs的污染特征監測，可以為PFCs的風險管控和研究提供重要參考。一項針對江西省某縣區某化工有限公司的研究中，對其生產企業周圍土壤、水源進行調查與取樣檢測，結果表明，PFCs在9處土壤取樣地點被檢測出，其種類高達十余種，同時在對生產企業周圍的兩處日常飲用水取用點進行的調查與取樣送檢中，也發現了這兩處取水點不同程度地受到了PFCs的污染。該調查顯示離生產企業越近，PFCs的污染越嚴重，距離與周邊土壤中PFCs的污染呈現顯著的負相關性。近些年隨著國家對生態環境保護的重視，《土壤污染防治行動計劃》《中華人民共和國土壤污染防治法》等與土壤環境的相關政策與法律法規相繼提出，針對PFCs相關產品的生產、排放與污染控制逐漸提上日程。世界其他各國也逐漸重視PFCs帶來的污染并出臺相關措施，例如美國于2001年將全氟辛酸列入了持續性污染物黑名單，禁止主要生產全氟辛酸的幾家公司繼續生產和使用該類物質，而后英法等國家也對全氟辛酸做出了有關的風險預警[3]。但是目前我國仍未禁止大多數PFCs及有關衍生物的生產、交易和使用，在其他國家對部分PFCs頒布生產禁令的形勢下，為滿足國內外市場需求，我國部分PFCs以及其他衍生品的產量有緩慢上升的趨勢，除了供國內生產使用，大部分出口至其他國家和地區。

然而，以嚴重污染生態環境帶來的經濟增長不可取，國外有關PFCs的相關政策和措施值得我們借鑒。

（三）全氟化合物的污染形式

就目前國內外對PFCs污染現狀調查而言，PFCs的污染形式主要有大氣污染、土壤污染、水源污染等形式，并且隨著污染源的增多還會造成交叉污染。PFCs的水源污染直接與水循環掛鉤，并隨著水循環進入大氣循環，快速擴大環境影響范圍。另一種重要的污染形式是土壤污染，而土壤與水源的安全問題常與食品安全掛鉤，因而PFCs不僅對環境造成污染，更對動植物和人類造成了潛在生態毒性危害。在巨大的經濟效益面前，繼續大量生產PFCs產品，會造成PFCs排放量持續增加，然后經過大氣、水體、土壤，最終蓄積到生物體內。而PFCs作為一種持久性有機污染物，可能產生生物富集、生物積累、生物放大等作用，最終威脅人體健康[4]。因此，從生產企業源頭控制PFCs的排放，監控環境介質中的PFCs水平，才能有效防止PFCs污染和對人類健康的危害。

二、土壤中全氟化合物的風險管控研究

（一）土壤中全氟化合物的檢測方法

早在20世紀80年代，在PFCs尚未被列為重要污染物之前，國外有關機構就對PFCs進行了相關檢測方法研究，并采用了當時先進的核磁共振光譜法，然而由于檢測系統的缺陷，導致鑒定結果不準確。一般而言，由于PFCs的化學性質以及其在環境介質中的含量，傳統方法很難對其精確檢測，因而有必要研發新的PFCs檢測方法。就目前研究成果而言，一般有以下幾種方法。（1）基于氣相色譜的方法。該方法針對PFCs的衍生化產物進行檢測，對其進行氣相色譜-質譜聯用分析，但是這種檢測方法在預處理的時候十分煩瑣，極大地限制了檢測的自動化應用，并且需要進行大量的衍生化反應操作以生成PFCs衍生物。由于可能產生有毒的中間產物，以及缺乏足夠的選擇性與靈敏度，該類方法應用較少。（2）基于液相色譜-質譜聯用的方法。液質聯用的是對檢測物進行在化學成分結構與質譜數據的已知的前提下對樣品中存在的物質進行鑒定的方法，對土壤中PFCs的鑒定和檢測也同樣適用。其檢測方法的核心是建立質譜數據庫，并且進行質譜數據的比對。目前人工智能與各種信息技的發展，尤其是大數據分析，這對液質聯用的方法起到了重大推進作用，其中高效液相色譜-串聯質譜法是目前對PFCs的檢測中最主要的方法[5]。（3）其他檢測方法。除了以上的兩類檢測方法，很多研究也采用過其他方法進行PFCs的檢測，比如離子排斥色譜法、高效液相色譜-熒光探測器法、酶聯免疫法等，都在一定程度上推動了PFCs環境檢測技術的發展。

（二）土壤中全氟化合物污染的風險管控研究

（1）對土壤中PFCs進行分析研究。對土壤中PFCs污染進行管控，首先必須對土壤中PFCs的含量、種類分布、污染范圍以及周邊環境進行調查與研究，可以采用上文提到的檢測方法對PFCs的種類與含量進行多點位取樣調查，形成環境污染特征的基礎數據，并在此基礎上對PFCs的環境行為展開深入研究。

（2）加強PFCs對人體危害機制的研究。由于PFCs具備生物富集性，而人類處于食物鏈的頂端，因而人體中易富集PFCs，且半衰期長達數月乃至數年。現有的研究表明PFCs具備蛋白質親和性，但是PFCs對于人體損害的機制仍然不明確，故而需要加強有關PFCs的毒理研究。

（3）建立健全相關的法律體系和政策。當前國內對于土壤中PFCs的相關標準和法律法規并不健全。近年來綠色發展的呼聲越來越高，應努力在發展經濟的同時保護環境，而完善的法律法規能夠有效地控制國內PFCs的生產和排放強度。此外還應強化地方政府的相關監督職能，提高執法效率，降低土壤PFCs的污染風險。

三、總結與展望

本文主要綜述了土壤中PFCs的污染現狀、毒性效應、檢測方法和風險管控等方面的研究進展。近年來，越來越多的研究關注土壤環境中的PFCs，相關風險管控措施的制定也提上了日程。在今后的工作中，隨著相關理論和技術的發展，PFCs相關的研究不斷推進，PFCs的提取和檢測方法將不斷完善，其在環境中分布特征、環境行為、毒性機制的研究也將不斷深入，這些都將對土壤中PFCs污染的管控和研究提供新的思路。