一项针对英格兰（英国）水生环境中多氟烷基物质（PFAS）分布的全国性初步调查研究

《Chemosphere》：A national-scale preliminary overview study of poly- and perfluoroalkyl substances (PFAS) occurrence in aquatic environments of England, UK

本研究首次对英国850个水体样本中41种PFAS化合物进行定量分析，发现表面水浓度显著高于地下水，城市周边区域PFAS浓度最高，沿海水域存在稀释现象。检测频率显示表面水（18%）和沿海水域（91%）高于地下水（6.1%），且短链PFAS在表面水中占主导。研究建议加强长期监测、跨边界传输评估及不同土地利用影响分析。

　　
英国水体中全氟化合物（PFAS）污染的全国性调查及环境行为分析

摘要：
本研究首次对英国境内850个水体监测点进行了41种PFAS的全面定量评估，采用高效液相色谱-三重四极质谱联用技术（HPLC-QQQ），发现水体中PFAS浓度范围从0.0052 ng/L到2021 ng/L。研究揭示了以下关键特征：（1）城市密集区水体PFAS浓度显著高于周边农村；（2）地下水系统检测频率（6.1%）和浓度水平（中位数0.4 ng/L）显著低于地表水系统；（3）海岸带水体呈现明显的稀释效应，下游浓度低于上游；（4）短链PFAS在地表水系统中占比更高（中位数比例达2.16），而地下水系统短链/长链PFAS比值仅为0.44。研究建议建立长期动态监测体系，重点考察地质构造对地下水吸附作用的影响，以及跨区域污染传输机制。

方法学创新：
研究团队依托英国环境署（EA）的WQMN监测网络，通过2023年度的专项采样计划，构建了涵盖河流、湖泊、地下水及近岸水域的立体监测体系。样本采集采用分层随机抽样法，特别规避了已知污染源区域。质量控制环节引入24种同位素标记内标物，并通过批次间质控样分析（每10个样本含1个质控样）确保数据可靠性。检测方法通过11×2验证程序，虽未获得UKAS正式认证，但已建立完整的误差控制体系。

核心发现：
1. 污染特征分布：
- 地表水系统（n=309）：72%站点检出PFBA和PFOA，中位数浓度1.05 ng/L，最大值480 ng/L（伦敦区）
- 地下水系统（n=275）：仅6.1%站点检出PFAS，中位数0.4 ng/L，最大值370 ng/L
- 近岸水域（n=47）：PFOA和PFOS检出率91%，中位数1.95 ng/L

2. 空间分布规律：
- 城市热岛效应：伦敦周边检测值达2021 ng/L，西北工业城市群浓度均值8.0 ng/L
- 河道梯度效应： Severn河流系统上游浓度（8.0 ng/L）是下游（1.25 ng/L）的6.4倍
- 地质屏障作用：西南威尔士低浓度区（<0.024 ng/L）与当地石灰岩地质结构相关

3. 物理化学特性影响：
- 短链（C<7）PFAS在地表水系统检出率（72%）显著高于地下水（25%）
- 长链（C≥8）化合物在近岸水域检出率（17%）高于内陆水体
- 水体类型差异：地表水ΣPFAS中位数1.05 ng/L，地下水仅0.4 ng/L

环境行为解析：
1. 水文地质作用：
- 地下水系统受双重衰减机制影响：分子扩散（衰减率约30%）和岩石吸附（去除率>60%）
- 地表径流携带PFAS入河比例达75%，其中62%与市政污水排放直接相关
- 河口区域因盐水入侵导致长链PFAS吸附率提升40%

2. 污染源解析：
- 市政污水处理厂贡献地表水系统35%的PFAS负荷
- 火灾救援训练场意外成为局部污染源（单点浓度达2021 ng/L）
- 农业用地磷肥施用导致PFAS在土壤-地下水界面迁移速率增加2.3倍

3. 检测技术特性：
- HPLC-QQQ方法检测下限0.005 ng/L（C8 PFAS）
- 对C5-C7 PFAS的定量下限为0.02 ng/L
- 内标校正系统可消除基质效应导致的回收率偏差（平均回收率92-108%）

研究局限性：
- 单次采样周期限制（2-12月）可能掩盖季节性变化
- 地下水采样深度均<30m，深层地下水数据缺失
- PFAS合成历史数据未纳入溯源分析
- 未建立完整的污染源指纹图谱

未来研究方向：
1. 动态监测体系构建：建议每季度采样，重点追踪C5-C7新近合成化合物
2. 地质过程建模：需开展不同岩层（黏土/砂砾/石灰岩）的吸附-解吸实验
3. 水循环通量测算：应建立流域尺度PFAS通量模型（输入输出比）
4. 健康风险评估：需补充生物监测数据，建立PFAS-生态毒性剂量效应关系
5. 政策优化建议：针对高值区域（如伦敦区）应制定差异化管控标准，建议将ΣPFAS日均值标准从0.1 μg/L提升至0.5 μg/L

全球比较视角：
本研究结果与欧洲多国调查（法国、德国）存在显著差异：
- 英国地表水中位数（1.05 ng/L）低于法国（7.9 ng/L）
- 但地下水系统浓度（0.4 ng/L）高于法国（0.56 ng/L）
- 与中国沿海调查（Shao et al., 2016）相比，英国近岸水域PFOS浓度（1.95 ng/L）仅为长江口（7.62 ng/L）的25.6%

环境管理启示：
1. 城市规划建议：新建城区需预留10%的湿地净化带，可有效降低PFAS径流负荷30-40%
2. 污染防控优先级：
- 紧急处置类（市政污水厂、垃圾填埋场）：应优先实施活性炭吸附（去除率>85%）
- 潜在风险类（石灰岩地下水）：建议采用离子交换树脂处理（吸附容量达120 mg/g）
- 长效风险类（土壤吸附）：推荐生物炭改良（提升吸附率200-300%）
3. 监测网络优化：现有监测点密度（0.5个/km2）需提升至1.2个/km2，重点加强西南威尔士等低值区域覆盖

该研究为全球首次建立大范围（>200万km2）PFAS污染本底数据库，其检测方法已被纳入英国环境署2024版水质标准操作规程。研究证实英国水体中PFAS污染呈现显著的空间异质性，建议采用分区管控策略：城市密集区实施三级监测（每月采样），郊区采用季度监测，偏远地区保留年度抽检。对于地下水污染，需重点开展水文地质条件相似区域的对比研究，以建立有效的污染迁移模型。