全氟和多氟烷基物质（PFAS）是工业中常用的卤代有机分子，涉及了食品、纺织品、化妆品和家用产品。摄入PFAS对人体健康有极大危害，因此某些特定的PFAS已被禁止在工业生产中作为大宗资源或添加剂使用。然而，目前在饮用水和饮用水源中仍可检测到PFAS，这引起了公众对健康的严重关切和迫切关注。因此，亟需对PFAS在饮用水中的检出、健康风险及在发展中国家供水系统去除技术的研究现状进行系统总结。
图1. 新污染物全氟及多氟烷基物质（PFAS）——饮用水污染源、管控标准、处理技术
莱斯大学Adewale Adewuyi教授和李琪琳教授在Eco-Environment & Health期刊上联合发表了题为“Emergency of per- and polyfluoroalkyl substances in drinking water: Status, regulation, and mitigation strategies in developing countries”的综述论文。
通常，PFAS是一组在结构上含有–CnF2n+1和–CnF2n–（n≥1）的化合物（图2）。其他研究人员也将环状、芳香族和氟代化合物包含在内，此类物质包括全氟烷基酸（PFAA）、氟橡胶基物质和全氟烷基磺酰氟（PASF）基物质。非聚合物PFAS的例子包括非聚合物PASF基物质和非聚合物氟橡胶基物质，此类物质包括各种化合物，例如全氟烷基羰基氟化物（PACF）基物质、全氟烷基膦酸（PFPIA）基物质、环状PFAS、侧链含氟的芳香族物质、全氟和多氟烷基醚以及氢氟醚。
图2. PFAS的谱系图
全氟和多氟烷基物质（PFAS）广泛存在于环境中，由于其抗水解、抗生物降解和抗光氧化的特性，引起了全球范围的关注。典型的PFAS包括全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟丁烷磺酸（PFBS）、全氟磺酸（PFSA）、六氟环氧丙烷二聚酸（HFPO-DA）、全氟壬酸（PFNA）、全氟己烷磺酸（PFHxS）和全氟己酸（PFHxA）等。饮用水源中PFAS的检出问题严峻，表1列出了部分发展中国家饮用水中主要检出的PFAS，说明上述国家的地表水和地下水均已受到PFAS的污染。另外，表2则展示了部分发展中国家自来水和瓶装水中检出的PFAS，浓度分别高达200 ng/L和15 ng/L。
表1 部分发展中国家饮用水源中主要检出的PFAS类别及浓度
表2 部分发展中国家自来水和瓶装水中PFAS的检出浓度
目前已有许多技术被尝试用于去除水中的PFAS。然而，强C–F键使得其中部分技术（如絮凝、生物降解、沉淀、氧化和消毒等）无法有效去除水中的PFAS。已知的常规水处理方法无法完全去除水中的PFAS，因为PFAS具有很高的结构稳定性。膜技术、光催化技术和吸附技术是去除水中PFAS的可行技术。少数研究将分离和破坏技术相结合，以去除水系统中的PFAS。分离技术包括使用吸附、离子交换和膜技术，而破坏技术则包括热破坏、高级氧化过程、电化学氧化和高级还原。表3比较了水系统PFAS去除技术的优缺点。
表3 PFAS污染水系统治理方法优缺点
PFAS对饮用水的污染是发展中国家亟需关注的重要问题，地表水和地下水系统中的PFAS已被广泛检出。目前，有关PFAS管控标准的立法工作仍在进行中。只有少数发达国家和发展中国家制定了有关PFAS处理的准则。许多已知的水体PFAS处理工艺都将分离和破坏技术结合在一起，以彻底去除PFAS。尽管美国EPA已制定了工作分解结构，但水中PFAS去除技术的成本影响不是单一的，而需要考虑多种的因素，这些因素可能会因特定地区、特定工艺或特定情况而有所差异。此外，随着长链PFAS的停用，有必要重点了解短链分子在发展中国家的归宿和对健康的影响。
该论文通讯作者为莱斯大学的Adewale Adewuyi教授和Qilin Li（李琪琳）教授，该研究得到了富布赖特非洲研究学者项目资助（PS00349260）。
Adewale Adewuyi*, Qilin Li*. Emergency of per- and polyfluoroalkyl substances in drinking water: Status, regulation, and mitigation strategies in developing countries. Eco-Environment & Health (Eco-Environ. Health), 2024.
https://doi.org/10.1016/j.eehl.2024.05.008
Adewale Adewuyi，博士，教授，为莱斯大学富布赖特访问学者。Adewale Adewuyi教授的研究重点为开发高效的水净化和回用技术，主要涉及催化和材料科学。
Qilin Li（李琪琳），博士，为莱斯大学土木与环境工程系教授。Qilin Li教授的主要研究领域有：饮用水深度处理、废水回用、海水淡化、膜材料及膜分离工艺、纳米材料与纳米技术在环境工程中的应用及纳米材料对环境的影响。在环境工程领域高水平杂志上发表80多篇论文，在环境科学与工程领域具有学术影响力。她目前担任国际水协（IWA）Nano & Water专家委员会主席、美国国家自然科学基金Nanotechnology Enabled Water Treatment（NEWT）纳米系统工程研究中心常务副主任、美国国家环保局科学顾问委员会委员。
撰文：季骁楠（三峡上海院）
审校：刘玉灿（烟台大学）
推送：王玥玮（清华大学）
