摘要:为阐明鄱阳湖表层水中全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)的污染现状,于2011年4月7~9日采集鄱阳湖的表层水样30份和长江水样2份,采用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱/质谱法检测样品中PFOS和PFOA含量,探索鄱阳湖表层水中PFOS和PFOA的污染水平及空间分布特征。结果表明:PFOS和PFOA的浓度范围分别为未检出~0.71ng/L和0.30~1.89ng/L,均值分别为0.35ng/L和1.10ng/L。而位于长江的0号点水中PFOA和PFOS含量分别为15.11ng/L和0.81ng/L。鄱阳湖表层水中的PFOS和PFOA在整体上都呈现南部高于北部的趋势,这可能是由鄱阳湖的水动力条件和其周边PFCS污染源分布不同所致。以上研究结果显示,鄱阳湖表层水中PFOS和PFOA处于较低的污染水平。全氟化合物(Perfluorinated Compounds,PFCs)是一类人工合成的氟化有机物,在过去的50A间被广泛应用于诸多工业生产和生活消费领域。研究表明,全氟化合物已在包括北极圈在内的全球生态环境、野生动物与人体血液和母乳中广泛存在。由于C-F键的键能极高,很多全氟化合物能够抵御生物和化学降解而在环境中长久存在,已成为一类新型的环境持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)。其中,全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)因检出频率最高,具有较强的累积性和毒性作用而成为最受关注的两种典型PFCS。2009年联合国环境规化署已将全氟辛烷磺酸(PFOS)及其盐类和全氟辛基磺酰氟列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,国际社会将全面开展管制行动,然而我国尚没有任何关于PFOS政策法规,这将面临其他国家PFOS生产和产品向我国污染转移的压力,从而对我国环境和人体健康造成更为不利的影响。譬如,根据我国上报POPS公约秘书处的信息文件,我国是当前生产PFOS的主要国家之一,2004年前总产量小于50T,2006年生产量超过200T。此外,我国还有可能申请相关豁免,PFOS和PFOA的生产、使用还将持续相当长的一段时间。因此,有关PFCS污染将是我国需要长期面对的一个严峻问题,而我国作为POPS公约缔约方,对PFOS也负有逐步淘汰的履约责任,为了保护生态环境和人体健康,履行负责任大国的国际义务,对PFCS开展全面而广泛的研究,进行风险管理势在必行。然而,国内关于PFCS在水环境中污染现状的研究还处于起步阶段,且已有的研究主要集中在海洋生态系统与河流生态系统,关于湖泊生态系统的研究较少。因此,本文以我国的第一大淡水湖——鄱阳湖为研究对象,对表层水中PFOS和PFOA的污染水平和空间分布规律进行研究,阐明鄱阳湖水中PFOS和PFOA的污染现状和时空分布特征,为我国水环境污染现状调查提供基础数据资料,为PFOS和PFOA的生态安全性评价提供科学依据。
鄱阳湖(N28°24′~29°46′,E115°49′~116°46′)是我国第一大淡水湖,也是我国五大淡水湖中水质最好的湖泊,同时也是国际性的重要湿地,在长江流域中发挥着巨大的调蓄洪水和保护生物多样性等特殊生态功能,对维系区域和国家生态安全具有重要作用。鄱阳湖集雨面积为16.22万km2,其中96.8%在江西省境内。鄱阳湖是一个季节性湖泊,一年水位变化较大。洪水位21.69m时,湖泊面积2933km2,最大水深29.19m,平均水深5.1m;而在多年平均最低水位10.20m时,面积仅146.0km2,呈现“高水为湖、低水似河”和“洪水一片,枯水一线”的景观。本文的研究区域为枯水期的鄱阳湖。2011年4月7日~9日,在鄱阳湖设置了15个(1~15)采样点(图1),同时选择了一个位于长江内的0号点。在每个采样点,用5L的有机玻璃采水器采集从0~0.5m深处的表层水,取1L水样装入清洗干净的棕色玻璃瓶中。每个采样点采集表层水样2份。采集的水样采用预先处理过的Whatman玻璃纤维滤膜过滤,去除水中的颗粒悬浮物。玻璃纤维滤膜在使用前放在450℃的马弗炉中焚烧4H,去除滤膜上残留的有机物。试剂:实验用水为MiLLi-Q超纯水系统处理后的超纯水;色谱纯甲醇(TediA公司,美国);标准品全氟辛酸(PFOA,纯度99.9%)和全氟辛烷磺酸(PFOS,纯度98%))均从Sigma-Aldrich公司(塞尔策,德国)购买;内标全氟辛酸(13C4-PFOA)和全氟辛烷磺酸(13C4-PFOS)从Wellington Laboratories(安大略省,加拿大)购买。仪器:玻璃纤维GF/C滤膜为Whatman公司产品(孔径:1.2μm;布伦特福德,英国),弱阴离子交换小柱(WAX柱)为WATerS公司的产品(OASiS WAX,6CC,150mg,30μm;马萨诸塞州,美国),MiLLi-Q超纯水系统为MiLLiPOre公司产品(MA,美国)。超高效液相色谱-三重四极杆质谱/质谱联用仪(UPLC-MS/MS)型号为waters acquity UPLC quattro premier XE(马萨诸塞州,美国)。过滤后的水样处理按照TAniYAnSu等的方法进行:水样加内标混匀后经WATerS的WAX小柱进行富集。具体过程如下:WAX小柱在上样前依次用4mL含0.1%氨水的甲醇溶液、4mL甲醇和4mL水依次进行活化,然后将1.0L过滤水样加入10ng内标(13C4-PFOS,13C4-PFOA)混匀后,以1.0mL/min的流速通过WAX小柱,使全氟化合物吸附在WAX小柱上。水样过完后,用4mL25mmOL醋酸盐缓冲液(PH=4)冲洗WAX柱,然后将WAX柱离心除去残留的水,最后依次用4mL甲醇和4mL含0.1%氨水的甲醇溶液将目标化合物进行洗脱,洗脱液经高纯氮气挥发后,用流动相定容至1.0mL,进行UPLC-MS/MS的定量分析。超高效液相色谱:色谱柱为WATerSBEHC18(2.1×50mm,1.7μm)。流动相A为含2mmOL乙酸铵(CH3COONH4)的水和甲醇混合液,其比例为98∶2;流动相B为含2mmOL乙酸铵(CH3COONH4)的甲醇溶液。柱温为40℃,流速为0.30mL/min,进样量为10μL。超高效液相色谱的梯度洗脱条件为:0min70%A和30%B,5.10min0%A和100%B,6.60min0%A和100%B,6.7min70%A和30%B,7.00min70%A和30%B.质谱:电喷雾离子源,负离子模式(ESI-);多反应离子监测(MRM)。毛细管电压:1.5KV;辅助气(N2)流速:10mL/min;碰撞气(Ar)流速:0.18mL/min;雾化温度:380℃;离子源温度:120℃。PFOA、PFOS、13C4-PFOS、13C4-PFOA定量离子对(m/z)分别为412.6>368.5、498.9>79.4、502.9>79.6、416.9>371.9。以不含PFOS和PFOA的实验用水作为流程空白对照,以排除样品采集和处理过程中可能造成的污染。在1L空白水样中加入所有待测的标准溶液(10ng混标)和内标物质(10ng),按照样品的处理过程和仪器分析条件进行回收率检测。PeArSOn相关性检验用于探索PFOS与PFOA之间的相关性。在统计过程中,低于检出限的值均用0表示。
2.1PFOS和PFOA色谱特征、标准曲线与回收率本分析条件下,标准溶液、水样中PFOA和PFOS保留时间分别为3.71min和4.06min。标准溶液中PFOA和PFOS浓度与色谱峰面积之间具有显著的正相关关系(PFOA:r=0.9986;PFOS:r=0.9979;P<0.01),水样加标平均回收率分别为92.06%和94.81%(n=3),相对标准偏差分别为2.53%和3.38%(n=3)。水样品中PFOS和PFOA的检出限均为0.05ng/L,空白对照样品中未检出PFOS和PFOA。鄱阳湖表层水样品中PFOS和PFOA的浓度水平见表1。由表1可知,在所有水样中都检出了PFOA的存在,而除6号点外,所有站点的水样中都检出了PFOS的存在,检出率为93.3%。鄱阳湖表层水中PFOS和PFOA的浓度范围分别为未检出~0.71和0.30~1.89ng/L,均值分别为0.35ng/L和1.10ng/L。鄱阳湖表层水中每个站点中的PFOA浓度均高于PFOS,PFOA与PFOS的比值范围为1.13~7.84,均值为3.09。而位于长江中的0号点,其PFOA和PFOS浓度分别为15.11和0.81ng/L,均高于鄱阳湖表层水中的含量。2.3鄱阳湖表层水中PFOS与PFOA的空间分布格局由表1可知,鄱阳湖表层水中PFOA的最高值出现在8号(1.89ng/L)和1号(1.71ng/L),最低值出现在6号(0.30ng/L),而PFOS的最高值出现在9号(0.71ng/L),最低值出现在6号(未检出)。鄱阳湖最靠近长江的11号点(湖口),其PFOS(0.28ng/L)和PFOA(0.84ng/L)含量远低于位于长江中的0号点(FPOA:15.11ng/L;PFOS:0.81ng/L)。鄱阳湖水体中的PFOS和PFOA在整体上都呈现南部高于北部的趋势。但是,鄱阳湖水体中PFOA与PFOS之间没有明显的正相关关系(P>0.05)。
鄱阳湖表层水中PFOS和PFOA的浓度范围分别为未检出~0.71ng/L和0.30~1.89ng/L,均值分别为0.35ng/L和1.10ng/L。与国内外其它淡水水体相比(表2),鄱阳湖水体中的PFOS高于天池和长江重庆段,与浦河和长江南京段相当,低于太湖和辽河、珠江广州段、长江上海段和宜昌段、海河、松花江、加拿大HigHLAndCreek、日本的TAmA和YOdO河、美国GreATLAkeS以及法国Orge河等水体;而鄱阳湖水体中的PFOA除高于天池、松花江和浦河等水体外,均低于上述其它地区水体中PFOA含量。以上的研究结果表明,鄱阳湖水体中PFOA和PFOS的污染还处于较低的水平,这可能与江西目前的生态环境较好,没有工业化生产或者大量使用PFOS和PFOA的污染源有关。已有研究表明,长江不同江段都受到不同程度的PFCS污染,其污染水平总体上与香港和珠三角地区的相当或略高,PFOA和PFOS的浓度范围分别为2.0~260和<0.01~14ng/L,而本文中,位于长江的0号点水体中PFOA和PFOS浓度分别为15.11~1和0.81ng/L,处于前人报道的长江中PFOA和PFOS浓度范围值之内。此外,本研究发现,长江水中PFOA和PFOS的污染水平均高于鄱阳湖各站点,这表明0号点的PFOS和PFOA来源于长江上游或者其周边的污染源。而鄱阳湖最靠近长江的11号点(湖口)水中PFOA和PFOS含量远低于长江,这可能是由于近年来,枯水期长江上游来水减少,造成中下游水位降低,致使枯水期鄱阳湖水位高于长江,湖水持续注入长江,而长江水却不能进去鄱阳湖污染湖水,从而导致虽然这两个点相距不远,但是PFCS污染水平相差较大的重要原因。值得一提的是,在丰水期,长江水和鄱阳湖的水能够自由交换,势必会使鄱阳湖受到长江水中PFOS和PFOA的污染。因此,在今后的研究中,非常有必要对鄱阳湖水体中PFOS和PFOA季节变化规律和空间分布格局进行进一步的探讨,阐明长江对鄱阳湖PFCS污染的贡献。水环境中PFCS污染水平与人类生活和区域性工业化程度有关。PFCS广泛用于聚合物添加剂、农用化学品、表面活性剂、化妆品、纺织品、食品包装、泡沫灭火剂、电子、药物、航空、电镀等诸多生存领域,许多产品直接与人类生活密切相关。因此,含PFCS的工业废水和生活污水、垃圾填埋场渗出物和大量使用泡沫灭火剂是水环境中PFCS污染的主要来源。本研究调查发现,鄱阳湖水体中PFOA和PFOS在总体上呈现南部高于北部的趋势,这可能是由鄱阳湖的水动力条件和其周边PFCS污染源分布不同所致。PFOA的峰值出现在蚌湖出入口(8号),这说明蚌湖周围有PFOA的污染源,其是鄱阳湖PFOA的一个重要的点源污染;而PFOS和PFOA的最低值都出现在6号点(修河下游),这表明修河基本上未受到PFCS的人为污染。事实上,修河是鄱阳湖五大入湖河流中水质最好的河流。本文调查研究发现,鄱阳湖所有站点的表层水中PFOA与PFOS的比值均大于1,这说明PFOA是鄱阳湖相对更重要的PFCS污染物。此外,鄱阳湖表层水中PFOS与PFOA没有明显的相关关系,表明鄱阳湖中PFOS和PFOA的来源不同。致谢感谢中国科学院鄱阳湖湖泊湿地综合研究站在样品采集、处理和分析中的大力支持,感谢中国科学院南京地理与湖泊研究所的张路博士、邓建明、吴昭仕以及中国科学院水生生物研究所的柴文波在采样中提供的帮助和支持。
——————————————————————————本文主要内容来自于:张大文1,张莉1,魏益华1,王冬根1,罗林广1*,陈宇炜2(1.江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所,江西南昌330200;2.中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京210008)中图分类号:X524 文献标识码:A 文章编号:1004-8227(2012)07-0885-06------------------------------------------------------------------------------关于PFAS(PFOS、PFOA等)消防领域更多危害科普文章如下:在21世纪,消防所面临的挑战日益严峻并且仍在不断发生变化。这不仅涉及灭火材料本身的性能,而且对灭火解决方案的环保性、社会认同性方面提出了更高的要求。预防性和防御性的消防任务特别复杂,并且解决方案需要考虑到各种细节。特别是在工业方面,只能通过丰富多样、成熟的产品,来实现灭火效率更高,成本更低廉的解决方案。从早期Richard.Sthamer博士创立公司,直至现在公司第5代管理人,我们的目标始终如一:提供高标准、高质量的产品,并且始终尽最大努力满足各类客户的不同需求。自公司于1886年成立于汉堡起,我们始终致力于研制优质的泡沫灭火剂。如今,Dr.Sthamer公司已经是主流的泡沫灭火剂制造商之一。作为一家中型、家族式企业,Dr.Sthamer具备充分的灵活性是商业成功并且使世界各地客户均满意的保证。
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