上海交通大学WR｜陆源输入和海洋过程对东海内陆架传统和新兴全氟和多氟烷基物质赋存和输运的调控

Zhu et al.（2024）在 Water Research 上发表论文“Regulation of terrestrial input and ocean processes on the occurrence and transport of traditional and emerging per- and polyfluoroalkyl substances in the inner shelf of the East China Sea”

文章简介

沿海海洋作为陆地与海洋之间的过渡带，具有独特的地理特征和复杂的水文条件，是人为污染物（如全氟和多氟烷基物质，PFASs）向开放海洋传输的区域储存库和关键通道。本研究结合水文和生物地球化学数据，对东海内陆架海水柱和表层沉积物中的传统全氟烷基羧酸和磺酸（PFCAs 和 PFSAs）、新兴全氟烷基醚羧酸和磺酸（PFECAs 和 PFESAs）以及氟调聚物磺酸盐（FTSAs）进行了全面调查。在海水样本中观察到传统和新兴 PFASs 的水平相当，而在表层沉积物中传统 PFASs 的浓度较高。水载 PFASs 表现出从近岸到离岸递减的趋势以及在离岸水域的表面富集，这通常受到陆地输入和海洋过程的影响。研究确定了水载 PFASs 的重要陆地输入源，包括长江等大型河流以及象山港和三门湾等半封闭沿海海湾，这些海湾较长的水力停留时间导致了 PFASs 的积累。源解析模型表明，新兴氟化工制造、纺织生产和高性能含氟聚合物材料是主要来源，这与长江沿线和象山县的商业产品和工业过程中 PFASs 的释放情况一致。在水文方面，河流羽流锋面造成的离岸运输屏障效应以及不同水团的垂直分层对 PFASs 具有重要意义。沉积物输入和再悬浮也起着关键作用，表层沉积物 - 底层水的分配行为主要受 PFASs 的疏水性和盐析效应的调控。虽然 PFASs 的总体生态风险较低，但由于传统的全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）和新兴的六氟环氧丙烷二聚酸（HFPO - DA）在环境中的积累，其相关风险值得密切关注。本研究的方法和结果为全球沿海海洋中 PFASs 的循环提供了一定的见解。

研究目的

PFASs 是人工合成化合物，广泛应用于多种工业和商业产品，因其特殊性质极具价值。但由于其持久性和水迁移性，在水环境中广泛存在，对生态安全和人类健康构成潜在威胁，部分已被列入《斯德哥尔摩公约》。为满足市场需求，新兴 PFASs 作为替代品被开发，但对其环境行为和影响的研究尚存在不足。

沿海海洋是陆地 PFASs 的区域储存库和向开放海洋传输的通道，其生态系统脆弱，PFASs 的环境行为受海洋物理和生物地球化学过程影响显著。东海内陆架毗邻中国经济发达、工业先进且人口密集的地区，周边有众多氟化工厂、纺织厂和金属加工企业，受长江等河流影响，同时附近半封闭海湾水动力弱、污染物易积累。该区域多种因素共同作用，使其 PFASs 来源复杂，但目前对该区域传统和新兴 PFASs 的多源及水文动力影响其归趋的综合理解还不够深入。

因此，本研究采集东海内陆架海水和沉积物样本，结合水文和生物地球化学数据，分析 PFASs 的污染水平、分配行为、空间分布的控制因素、来源及潜在环境风险。

研究结果

图1 研究区采样站及洋流示意图。蓝点和红色三角形代表海水和沉积物的采样点。蓝色箭头表示地表洋流：TWC代表台湾暖流，ZMCC代表浙闽沿岸流，CDW代表长江冲淡水。

图2 在海水(a)和沉积物(b)中检测的PFASs的浓度。

图3 氟化碳链长度与不同PFAS基团K _d （沉积物  - 水分配系数）和K _oc （有机碳归一化值）对数的相关性。

图4 温度、盐度、浊度、溶解氧和Chl a的垂直分布。每个站点的白色虚线表示CTD传感器数据，白点表示实验室测量数据。

图5 海水中总PFASs分布的空间变化。

图6 所有深度(a)和底层(b)的冗余分析结果。

图7 PFASs在海水(a)和沉积物(b)中的来源贡献。

图8 海水(a)和沉积物(b)中PFASs的风险商。

研究结论

沿海海洋中短链和功能化 PFASs 作为传统长链 PFASs 替代品的释放明显，主要源于陆地输入，工业生产贡献显著。水载 PFASs 呈现出近岸 - 离岸降低的趋势以及在表面富集，受海洋过程影响，沉积物输入和再悬浮也有重要作用，其分配行为受多种因素调控。当前 PFASs 总体生态风险较低，但新兴 PFECAs 毒性仍需关注，本研究的方法和结果对全球沿海海洋 PFASs 循环评估具有较为广泛的适用性。

文章来源

Zhu J ,Fu Y ,Hu H , et al.Regulation of terrestrial input and ocean processes on the occurrence and transport of traditional and emerging per- and polyfluoroalkyl substances in the inner shelf of the East China Sea[J].Water Research,2025,268(PA):122606-122606.