全氟及多氟烷基化合物(pfass)是我国新污染物治理工作重点关注的一类化学物质,具有持久性、生物蓄积性、水相迁移性等特点。其中氯代多氟醚基磺酸(chlorinated polyfluorinated ether sulfonate,cl-pfesa,又称作f-53b)是我国用量较大的新型铬雾抑制剂,广泛应用于镀铬工业。在pfos被限制生产使用后,逐渐作为替代品占据市场,随后在水、土壤、大气环境中均有检出。工业污水和污泥的排放是cl-pfesa进入环境的主要途径。探明环境中cl-pfesa的区域排放源(emission source)和排放清单(emission inventory)是对其进行源头消减的重要基础工作。
(a)
(b)
图1. 不同工业污水处理工艺(a)以及尾水和污泥中pfas成份谱(b)
这项工作选取电镀废水(e-wwtp)以及纺织品印染工业污水处理厂(pd-wwtp),对两个工业污水处理设施的工艺流程进行了调研,基于水力停留时间采集了不同水处理过程的污泥和污水样品(图1)。我们发现6:2 cl-pfesa 和8:2 cl-pfesa在电镀废水中含量较高,分别占pfas总量的18%和0.7%。另外,在印染废水中检测出微量的6:2 cl-pfesa 和8:2 cl-pfesa。另外,不同污水处理单元能够影响6:2 cl-pfesa 和8:2 cl-pfesa的浓度分布,为了更好地示踪不同 cl-pfesa的迁移行为,我们计算了6:2 cl-pfesa 和8:2 cl-pfesa比值,发现这个“信号” 类似于同位素比值,在不同污水处理单元发生了不同程度的“分馏”,并能够指示造成 6:2 和8:2 cl-pfesa“此消彼长”的关键过程(图2)。值得关注的是,在絮凝池和沉淀池6:2 /8:2 cl-pfesa比值分馏显著,这与ph变化以及投料过程引入的固相吸附作用相关。此外,污泥中6:2 /8:2 cl-pfesa比值与污水样品相比存在显著差异(图2)。这项成果为理解cl-pfesa在工业污水处理设施中的命运以及迁移转化行为提供了重要信息。
图2. 污水和污泥中6:2/8:2 cl-pfesa 比值在不同工业污水处理过程中的分馏演化
这项成果近期发表在environmental science & technology期刊。参与此项研究的人员包括:刘世洋(博士研究生)、刘艺(博士研究生)、金彪、张干研究员,桂林理工大学陈文文副教授、以及挪威岩土研究所(ngi)的hans peter arp 教授。相关工作获广东省省级科技计划项目、广东省自然科学基金项目、有机地球化学国家重点实验室自主课题等项目联合资助。
论文信息:liu, s.; jin, b.*; arp, h. p. h.; chen, w.; liu, y.; zhang, g., the fate and transport of chlorinated polyfluorinated ether sulfonates and other pfas through industrial wastewater treatment facilities in china. environmental science & technology 2022, 56, (5), 3002-3010.