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永恒的漂泊:北极地区PFAS的迁移之谜

时间:2024-04-08 来源: 浏览:

永恒的漂泊:北极地区PFAS的迁移之谜

原创 ACS Publications ACS美国化学会
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全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)被记录在废水、降雨、人类血液中,甚至出现在海洋中最偏远的地方。但是,这些永久性化学物质如何进入像北极这样鲜有人涉足的地区?它们的旅程是否就此结束呢?

全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)是一类由人类活动产生的9,000多种化学品组成的物质,用途广泛。它们在环境中的持久性很强,有些还具有生物累积性和毒性。现在的采样显示,它们可以通过空气和海洋进行远距离传播,最终到达北冰洋等偏远地区。直到现在,人们还不清楚北极究竟是这些永久性化学物质的“汇还是源” 1,2

发表在  Environmental Science & Technology Letters 上的最新研究证实,北极地区的 PFAS 受洋流驱动的反馈回路影响。来自美国和德国的研究人员开始在弗拉姆海峡(格陵兰岛东北部的一条深海通道)的不同地点和水深测试被动采样这一工具,并比较同一地点的全氟辛烷磺酸概况和遗留污染物的浓度 3 。这类被动采样技术正变得越来越流行,其基础是之前围绕使用半透膜装置研究海洋中持久性有机污染物垂直分布的工作 3,4

在已确定的反馈回路中,PFAS似乎是通过大气传输到达北极,经由弗拉姆海峡输出到大西洋,然后再返回。这是因为在该海峡的东部边缘,西斯匹次卑尔根洋流将温暖、含盐的大西洋海水输送到北冰洋。与此相反,在海峡的西部,低盐度的冷水和海冰通过东格陵兰洋流流出北冰洋。弗拉姆海峡是北冰洋与全球其他大洋之间唯一的深海通道 5

有机磷酸酯(OPE)和多环芳烃(PAH)以前也曾被证明通过这条海峡进行净迁移但报告的迁移量才是惊人的 6,7 。新数据表明,在一年的时间里,约有123 吨PFAS进入北冰洋,约有110 吨返回大西洋。据研究人员称,这些数值是海峡中报告的污染物中最大的,表明了PFAS在该地区循环的重要性 3 。两种正在被淘汰的化合物含量最高,但较新的短链 PFAS 也经常出现在样本中。

Passive Sampler Derived Profiles and Mass Flows of Perfluorinated Alkyl Substances (PFASs) across the Fram Strait in the North Atlantic

Matthew Dunn, Simon Vojta, Thomas Soltwedel, Wilken-Jon von Appen, and Rainer Lohmann*

DOI: 10.1021/acs.estlett.3c00835

全氟辛烷磺酸之所以在海洋中占主导地位,是因为它们的水溶性高、与有机物结合的倾向性低,而且具有超强的持久性,因此在海洋环境中清除的速度非常缓慢。虽然似乎没有对水中全氟辛烷磺酸的时间趋势进行具体的长期研究,但在六个近海、五 大湖、北大西洋和北冰洋反复取样,可以比较不同时期的年中值 7 。以前的研究还证明,这些化合物被储存得比地表水更深。尽管这可能取决于特定PFAS在颗粒和沉积物上的附着力,以及哪些PFAS可能更容易下沉(例如那些链条较长的PFAS) 8

作者指出,PFAS 的迁移比其他污染物的迁移更为复杂,因为挥发性多氟烷基化合物可能会在北纬高纬度地区降解成稳定的阴离子全氟烷基酸,然后再返回大西洋。在充分了解化学品在海洋中大规模流动的动态和长期影响之前,还需要完成更多的工作。

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参考文献

1. Sun, C. et al. Depth Profiles of Persistent Organic Pollutants in the North and Tropical Atlantic Ocean . Environ. Sci. Technol . 2016, 50, 12, 6172–6179.
2. Joerss, H. et al. Transport of Legacy Perfluoroalkyl Substances and the Replacement Compound HFPO-DA through the Atlantic Gateway to the Arctic Ocean—Is the Arctic a Sink or a Source? Environ. Sci. Technol. 2020, 54, 16, 9958–9967.
3. Dunn, M. et al. Passive Sampler Derived Profiles and Mass Flows of Perfluorinated Alkyl Substances (PFASs) across the Fram Strait in the North Atlantic . Environ. Sci. Technol. Lett. 2024, 11, 2, 166–171.
4. Booij, K. et al. Passive sampling of nonpolar contaminants at three deep-ocean sites . Environ. Pollut . 2014, 195, 101–108.
5. Beszczynska-Möller, A. et al. Variability in Atlantic water temperature and transport at the entrance to the Arctic Ocean, 1997–2010 . ICES J. Mar. Sci . 2012, 69 (5), 852–863.
6. McDonough, C. A. et al. Dissolved Organophosphate Esters and Polybrominated Diphenyl Ethers in Remote Marine Environments: Arctic Surface Water Distributions and Net Transport through Fram Strait . Environ. Sci. Technol . 2018, 52, 11, 6208–6216.
7. Zhang, L. et al. Presence, Sources and Transport of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Arctic Ocean . Geophys. Res. Lett. 2023, 50 (1), e2022GL101496.
8. Savvidou, E. K. et al. Horizontal and Vertical Distribution of Perfluoroalkyl Acids (PFAAs) in the Water Column of the Atlantic Ocean . Environ. Sci. Technol. Lett. 2023, 10, 5, 418–424.

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