三氟乙酸（Trifluoroacetic acid, TFA）是一种持久性和流动性物质，在各种环境介质中的浓度一直在增加。目前，TFA的浓度比其他全氟和多氟烷基物质（PFAS）的浓度高出几个数量级。这种积累是由于许多PFAS将TFA作为转化产物，包括氟化气体、杀虫剂、药品、工业化学品，以及工业生产的TFA的直接释放。由于TFA的持久性和持续排放，浓度正在不可逆转地增加。尚不清楚的是，在局部或全球范围内发生不可逆转影响的阈值。哺乳动物毒性研究表明，TFA对生殖有毒，并具有肝毒性。生态毒性数据很少，大多数数据是关于水生系统的；陆地植物的可用数据较少，因为TFA在陆地植物中最容易生物累积。总的来说，这些趋势意味着TFA符合新实体的全球边界威胁标准，因为全球尺度暴露的增加，可能会对重要的地球系统过程产生不可逆转的破坏性影响。对此的合理反应是采取具有约束力的行动，减少TFA及其许多前体的排放。
Synopsis: Rapidly increasing TFA concentrations, coupled with TFA’s extreme persistence, mobility and the possibility of irreversible impacts, should prompt action to reduce emissions of TFA and its precursors. TFA浓度迅速增加，加上TFA的持久性、流动性和不可逆转影响的可能性，应促使采取行动减少TFA及其前体的排放。
TFA属于PFAS的亚类，称为超短链全氟烷基酸（PFAA）。TFA是环境中含量最丰富的PFAS。TFA占德国各种饮用水源中PFAS总质量的90%以上。 中国两个垃圾填埋场周围的空气、干沉降颗粒和植物叶片中TFA和全氟丙酸（PFPrA）的浓度比其他PFAS高一个数量级。 Chen等人在中国两家含氟化学品制造厂周围测量了25种PFAS，TFA浓度始终比其他PFAS高1-2个数量级。
对TFA的环境命运和影响的最初一波科学兴趣始于20世纪90年代中期左右，这是由于在1987年《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》逐步淘汰消耗臭氧层的氯氟烃（CFCs）后，新型氟化制冷剂（氢氟碳化合物（HFCs）和氢氯氟烃）被引入市场。许多氟化制冷剂被称为F-气体（包括具有R-CF3部分、R-CF2-R部分或无机氟化物的气体）。当F-气体或其他氟化有机物质含有对生化或光化学降解具有抗性的C-CF3部分时，TFA通常是最终降解产物。近年来，由于在偏远地区观察到的TFA浓度迅速增加，以及其在饮用水源和人类血液中的普遍存在，人们对TFA的兴趣重新建立起来。
然而，这些早期报告没有考虑TFA在环境中的普遍积累，特别是其在水资源中的积累和在包括作物在内的各种植物中的生物积累。尽管与长链全氟辛酸相比，毒理学数据较少，但我们认为，有足够多的数据可以得出结论，全氟辛酸对人类和环境构成风险，并符合新实体的全球边界威胁标准。我们将根据TFA的不断增加的全球暴露提供证据，这是不可逆的，并且由于许多来源的排放而不断增加，从而可能对人类健康和重要的地球系统过程造成长期的破坏性影响。我们的分析得出的结论是，应在全球范围内制定政策、行业倡议和创新行动，以尽快减少TFA排放，保护子孙后代免受TFA积累的潜在不可逆转的影响。
Increasing Planetary Exposure 全球暴露增加
最近，美国降水中TFA的中值浓度为0.29μg/L，德国为0.21μg/L，中国阜新为0.70μg/L。 最近同行评审文献中报告的饮用水浓度中位数从美国（印第安纳州）的0.08μg/L到德国的1.5μg/L不等，在德国以外的19个不同国家的样本中为0.23μg/L。（这与将TFA纳入“总PFAS”的监管定义有关。这些中位浓度与欧盟重新制定的饮用水指令草案中饮用水中PFAS总量的拟议限值相似或更高，该草案将PFAS总量设定为0.5μg/L的阈值）最近一份测量欧洲地表水和地下水中TFA的报告显示，79%的样本超过了0.5μg/L的阈值，其中检测到的总PFAS质量的98%以上是TFA。
如果土壤或水中存在TFA污染，短和超短的PFAA会在作物和其他植物中快速吸收和生物累积，特别是在其空气矩阵中。在中国一个含氟化学品工业场地附近的植物中检测到高达3800 mg/kg dw的TFA浓度，平均田间生物累积系数为13000。总的来说，摄入植物性食品和饮料可能是人类（和动物）接触TFA的主要途径。由于摄取量高，TFA在人类血清中的含量远高于其在水生物种中的低生物累积潜力。图1 展示了多年来TFA的浓度和趋势的变化，之所以选择2010年作为截止年份，是因为在2008年至2012年期间，同行评审文献对TFA的兴趣大幅下降。
图1 不同基质中检测到的TFA浓度比较，总结为2010年之前（绿色）和2010年之后（红色）。文献综述中发现的最大浓度报告值显示为垂直条，报告的监测平均值和中值显示为重叠点。指示汇总的单个数据点数量的数字显示在相应条的上方。
当特定介质中有2010年前后的浓度数据时（图1），几个环境分区中TFA的最大和平均浓度都明显增加了一个数量级以上，包括降水、河流和溪流、地下水、饮用水、土壤和植物。虽然大气介质是2010年前监测研究的主要重点（特别是降水），但在这一截止年之后，其他介质的数据变得更多，新的介质与人类接触和生态系统接触有关。
An Irreversible Burden from Multiple Sources of Emissions
来自多种排放源的不可逆负担
基于其持久性和由于缺乏吸附而导致的高迁移率，TFA的最终受体是地球的水圈。由于TFA在所有水体中无处不在，从地下水、海水、冰芯、饮用水到瓶装水，已经在许多方面发生了稀释，唯一剩下的实质性稀释介质是深海。同样，随着水和土壤浓度的增加，植物中的TFA浓度也会不断增加。由于TFA的持久性（没有生物转化）及其缺乏挥发性（因为它在水中是强酸并完全电离），从植物组织中消除的过程有限，只要有TFA的输入，就可以在植物的整个生命周期内通过蒸腾流从土壤孔隙水中持续被动吸收。农业和其他生态系统中TFA的暴露程度尚未得到与其他长链PFAA相同的评估；然而，由于TFA的持久性和流动性，从水中去除TFA的方法昂贵且往往效率低下。在某些情况下，臭氧氧化和氯化等常见的水净化方法也是TFA的来源，具体取决于TFA前体的存在。最有效的解决方案是反渗透（RO）以提高TFA的浓度，然后是一些强化销毁技术。然而，与其他形式的水处理相比，反渗透处理水，特别是废水，成本很高，需要大量的能量，通常会导致50%的水损失。
TFA浓度增加的一个原因是用作制冷剂化学品的含氟气体的使用增加。据估计，到2050年，排放量可能增加到47650吨/年。TFA的另一个主要来源是工业生产和加工的直接排放。此外，TFA用作中间体，但这种用途不需要登记产量。除了F-气体和直接TFA生产外，还有其他几种前体物质有助于TFA在环境中的积累，包括各种含有C-CF3部分的化学物质，如农用化学品、药品、（氟）聚合物、和其他PFAS。TFA及其前体可以从点源排放，如（氟）化学工业、废水处理厂、垃圾填埋场和有使用水成膜泡沫（AFFF）历史的场所。自20世纪90年代以来，TFA的一个来源得到了认可，并越来越受到关注，这是含氟聚合物热破坏的转化产物，以及通过破坏方法处理PFAS。Nödler和Scheurer将TFA称为“多源物质”，强调了在水资源监测研究中确定TFA主要来源的困难。
Disruptive Effects on Human Health and Earth System Processes
对人类健康和地球系统过程的破坏性影响
TFA可能对人类健康或地球系统过程产生目前尚不清楚的破坏性影响，类似于更广泛的科学和监管界最初对长链PFAA对人类健康和氟氯化碳对臭氧层的影响一无所知。克服这种无知是理解某个在全球范围内浓度不可逆转地增加的新实体可能构成全球威胁的最困难部分。既定的危害和风险评估范式无法充分描述或预测此类影响。然而，由于这些范式通常用于定义化学品的监管人类和生态系统健康阈值，因此我们从这里开始分析TFA可能在全球范围内造成的破坏性影响。
Known Health and Environmental Thresholds 已知的健康和环境阈值
人类健康风险评估所依据的大多数毒性试验都是大鼠研究，在一项为期90天的喂养研究中，发现轻度肝脏肥大（肝脏增大）是每日剂量>1000mg/kg体重的主要影响。未来应该进行更多与人类相关的测试，以了解机制，而不仅仅是填充调节性顶端。目前，根据德国提交给欧洲化学品管理局（ECHA）的关于物质和混合物的分类、标签和包装（CLP）的欧盟第1272/2008号条例，打算根据兔子胚胎-胎儿发育毒性的新证据，将TFA及其盐归类为1B类：假定的人类生殖毒物。如果TFA被归类为对生殖有毒，这可能会对未来食品和饮用水中的阈值产生影响。
根据欧盟的CLP法规，TFA被归类为对水生生物有害且具有长期影响（H412）。根据REACH，普通人群的毒理学阈值（衍生无效应水平，DNEL）仅针对口服途径得出，设定为0.042 mg/kg bw/天，而对于其他接触途径，尚未假设和得出任何危害。口服途径的阈值是根据一项为期90天的大鼠喂养研究观察到的效果得出的。TFA的人体毒代动力学评估显示，TFA经口吸收迅速，服从肠肝循环，并通过血液在体内分布，包括通过胎盘屏障。主要的排泄途径被认为是通过尿液和胆汁。尽管根据涉及水生生物的监管标准，TFA不具有生物累积性，但由于在饮用水和植物性食品和饮料等暴露介质中的持续累积，内部浓度可能会增加。与最近的人类毒理学综述相反，最近没有类似的（生态）毒性数据综述。我们对美国环保局ECOTOX数据库（107）和欧洲化学品管理局注册档案进行了搜索，发现大多数确定TFA（生态）毒性的工作都是在20世纪90年代进行的。
在陆生生物（生态毒性研究）中，REACH档案中只对作物进行了TFA毒性测试。由于缺乏足够高的内部植物浓度的植物毒性研究，以及包括作物以外的其他维管植物，因此需要进一步测试TFA植物毒性。鉴于TFA的持续存在，所有物种都应被视为长期和终身接触TFA。然而，慢性研究仍然相对较少，标准化测试的慢性数据在接触时间上有限，因此，目前的研究都没有考虑到TFA的实际长期暴露，鉴于TFA在很长一段时间内无处不在且不断增加，这将更具相关性。
Unknown Environmental and Health Impacts 未知的环境和健康影响
随着TFA在不同生态系统中的积累，研究人员应关注影响生物地球化学过程的非传统暴露和影响途径。尽管植物对TFA的吸收率极高，但很少进行和报道TFA的受控吸收实验。在评估TFA的环境归宿和行为特性，特别是其（生物）积累潜力时，需要进一步研究和考虑TFA的界面分配以及与土壤和植物的相互作用。此类研究需要扩展到农业系统，例如从含有高水平TFA的作物转移到牲畜（肉类和牛奶）和人类饮食，以及通过不同的食物网从植物转移TFA，类似于之前对其他PFAS的研究。由于TFA的浓度在未来十年内可能会至少增加一个数量级，因此有必要对TFA在生物地球化学过程中的作用进行进一步研究。
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Hans Peter H. Arp, NGI, is an environmental chemist interested in how fundamental aspects of physical chemistry can be utilized as applied tools for understanding and preventing pollution exposure. His projects focus on designing solutions through policy mechanisms, chemical properties, interdisciplinary collaboration, and sustainable technologies to enable the circular economy and help create a zero-pollution society. He holds a PhD from ETH Zürich (2008) and a professorship at the Norwegian University of Science and Technology (since 2018). He is an Associate Editor for the journal Environmental Science: Processes and Impacts (since 2024).
