废水处理系统中全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS) 和转化产物的非目标发现

摘要：本研究利用非靶标分析鉴定出多氟烷基物质 (PFAS) 及其转化产物 (TP) ，且转化产物主要由微生物/酶代谢产生，转化产物的毒性高于母体 PFAS，并进行了风险评估，并确定了 PFAS 化合物的优先等级。

背景：全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)是一类在过去几十年中广泛用于消费和工业应用的合成有机化学物质。由于其环境毒性、持久性、生物累积潜力和对人类健康的不利影响，PFAS引起了全球关注。本研究基于高分辨率质谱的目标、可疑和非目标筛选方法研究了废水处理系统中PFAS及其转化产物 (TP) 的出现和转化。

主要结果：

在水相和污泥相中共鉴定出 687 种高置信度的PFAS和TPs。Cyp450 代谢和环境微生物降解被发现是污水处理厂内 PFAS 的主要代谢转化途径。除了传统 PFAS，废水和污泥中还存在许多新兴 PFAS。目前的研究表明，活性污泥工艺不能有效去除污水处理厂中的PFAS和TPs。

图1.水样和污泥样品中各类PFAS(a)和TPs(b)的分布情况，A厂各处理阶段母体PFAS和TPs含量的变化情况(c)

通过非目标筛选共发现641种TPs，微生物/酶代谢是主要转化途径。据估计，52.3%、89.5% 和13.6% 的TPs被认为分别表现出持久性、生物蓄积性和毒性作用，其中大量的TPs构成潜在的健康风险。显然，PFAS经过代谢转化后可以产生比母体化合物毒性更高的TPs。

PFAS和TPs中氟化碳链的长度可能与危害增加有关，这主要是由于生物降解性的影响。与短链TP相比，长链TP可能具有更高的总体风险且具有持久性。最终，在废水中发现了两种高风险化合物，包括一种PFAS(全氟丁磺酸)和一种酶代谢的TP(23-(全氟丁基)二十烷酸@BTM0024_cyp450)。

主要结论：本研究采用综合筛选法，结合目标、可疑和非目标方法，对污水处理厂中的PFAS 和 TPs 进行全面筛查。在水相和污泥相中共鉴定出687种高置信度的PFAS和TPs，微生物/酶代谢是PFAS主要转化途径。代谢转化后产生的TPs可能比母体化合物毒性更高的。活性污泥工艺不能有效去除污水处理厂中的 PFAS 和 TPs。与短链 TP 相比，长链 TP 可能具有更高的总体风险且具有持久性，值得持续关注。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135081