中国海洋大学学报自然科学版  2025, Vol. 55 Issue (5): 20-28  DOI: 10.16441/j.cnki.hdxb.20240153

引用本文  

田国鹏, 袁函宇, 王昊, 等. 西北太平洋黑潮延伸体海域全氟/多氟烷基物质的污染特征与生态风险评价[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2025, 55(5): 20-28.
Tian Guopeng, Yuan Hanyu, Wang Hao, et al. Distribution Source Analysis and Ecological Risk Assessment of Perfluoro/Polyfluoroalkyl Substances in the Typical Areas of the Northwest Pacific Ocean[J]. Periodical of Ocean University of China, 2025, 55(5): 20-28.

基金项目

中央高校基本科研业务费项目(202241011, 202172001);国家自然科学基金项目(42277200);山东省“泰山学者”计划项目(tsqnz20221109)资助
Supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities(202241011, 202172001); the National Natural Science Foundation of China(42277200); the Taishan Scholars Program of Shandong Province(tsqnz20221109)

通讯作者

代燕辉,女,博士,副教授,研究方向为新污染物的环境地球化学。E-mail: daiyanhui@ouc.edu.cn

作者简介

田国鹏(1999—),男,硕士生,研究方向为新污染物的环境行为。E-mail: tgp@stu.ouc.edu.cn

文章历史

收稿日期:2024-03-08
修订日期:2024-04-30
西北太平洋黑潮延伸体海域全氟/多氟烷基物质的污染特征与生态风险评价
田国鹏 , 袁函宇 , 王昊 , 刘霞 , 岳同涛 , 代燕辉 , 赵建     
中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室 近海环境污染控制研究所,山东 青岛 266100
摘要:全氟/多氟烷基物质(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)在海洋中广泛存在,并导致生物毒性,但其在远海中的污染特征还不清楚。在西北太平洋黑潮延伸体海域(20~300 m)共采集了22份海水样品,使用三重四极杆液相色谱质谱联用仪(LC-MS/MS)共检出了24种PFASs,4站(D1、D4、D5、D6)ΣPFASs的中位数浓度分别为4.33、4.15、4.49、4.22 ng·L-1,全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)为最主要的PFASs。此外,还检出了8种前体物质和新型PFASs。在垂直剖面上,ΣPFASs浓度呈先增加后下降的趋势。通过比值法分析了其潜在来源,发现该区域PFASs可能来源为洋流的输送。风险熵值法结果显示,采样点PFASs的浓度尚未达到产生生态风险的浓度水平。本文研究结果可为PFASs的海洋生态风险评价及新污染物的管控提供重要的科学依据。
关键词全氟/多氟烷基物质    垂直剖面    分布    源解析    生态风险    

全氟/多氟烷基物质(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)是一类C-H键上的氢被氟部分或者全部取代,并在末端连接不同基团的人工合成有机氟化合物,包括全氟羧酸类(perfluoroalkyl carboxylates,PFCAs)、全氟磺酸类、全氟磺酸盐类(perfluoroalkyl sulfonates,PFSAs)和全氟调聚物类等。PFASs具有疏水、疏油的特性,被广泛应用于纺织品、衣物护理剂、纸张、皮革、消防泡沫等领域[1-3]。PFASs具有环境持久性、生物累积性、高生物毒性和远距离迁移性,因而引起了人们的广泛关注[4]。全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)和全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)等传统PFASs在2009和2019年先后被《斯德哥尔摩公约》禁用。因而,全氟辛烷磺酰胺(perfluorooctane sulfonamide,FOSA)和六氟环氧丙烷二聚酸(hexafluoropropylene oxide dimer acid,HFPO-DA)等前体物质和新型PFASs的生产和使用量逐渐增加[5]。在PFASs的生产、使用过程中,其会不可避免地释放到环境中,最终汇入海洋[6-9]

现有研究大多聚焦于PFASs在近海环境中的分布[10-12],但研究证明,PFASs能够在洋流的输送作用下迁移到远海。然而远海海水中PFASs分布的研究较少,大部分研究集中于大西洋、北冰洋等区域表层海水中PFASs的分布。González-Gaya等[13]在走航期间采集了涵盖热带和亚热带区域的大西洋、太平洋和印度洋中的92个表层水样品,并且靶向分析了PFCAs、PFSAs和前体物质等11种PFASs的含量。结果表明,相较于其他区域,大西洋中ΣPFASs浓度范围更广(131~10 900 pg·L-1),这可能是由于在该区域采集的样品范围更广;检出浓度范围次之的为太平洋(344~2 500 pg·L-1),最少的为印度洋(176~1 976 pg·L-1)。此外,Han等[14]发现,在南赤道逆流的输送作用下,印度洋中ΣPFASs的浓度沿洋流方向逐渐升高。黑潮和亲潮这二股洋流流经东南亚、东亚海域以及白令海域,可能会将上述区域的PFASs输送到黑潮延伸体区域,从而使得该区域成为PFASs在远海的“汇集区”之一。然而,该区域PFASs的分布情况尚未有报道。此外,大多数研究关注内陆以及近海水体中PFASs的来源,仅有零星研究对远海水体中PFASs进行来源分析。Young等[15]对北极地区获取的海水样品进行靶向分析并结合模型估算发现,海水中PFOA、全氟壬酸(perfluorononanoic acid,PFNA)的浓度及其比值与氟调聚醇(fluorinated telomer alcohols,FTOHs)的模型估值一致,并且在海水样品中检测到的全氟癸酸(perfluorodecanoic acid,PFDA)、全氟十一酸(perfluoroundecanoic acid,PFUdA)也表明,挥发性前体物质的大气输送以及氧化是北极地区PFASs的主要来源。在印度洋中也发现了相似的现象,全氟庚酸(perfluoroheptanoic acid,PFHpA)/PFNA平均值为1.75,说明印度洋中洋流迁移输送的PFASs可能主要来自挥发性前体物质的降解[14]。然而,西北太平洋黑潮延伸体区域PFASs的来源还不清楚。此外,远海水体环境中PFASs的生态风险评价也暂未见报道。基于此,本文分析了西北太平洋典型海域垂直剖面海水中PFASs的污染特征,并对其来源进行初步解析,评估了该区域PFASs的生态风险,为更好地了解PFASs在远海中的分布提供理论数据。

1 材料与方法 1.1 研究区域

研究区域为西北太平洋黑潮延伸体海域(142°E—152°E,35°N—40°N), 该区域临近日本、朝鲜半岛、中国等地区。西北太平洋有错综复杂的环流系统,包括黑潮洋流和亲潮洋流。黑潮是北赤道流在菲律宾群岛东岸分叉而形成的一支向北的海流,其主流沿吕宋岛东岸一路北上,直达日本群岛东南岸,随后脱离日本东海岸转而向东进入广阔的太平洋,成为一支向东的惯性射流,称之为黑潮延伸体;亲潮起源于白令海,从堪察加半岛东部沿着千岛群岛南下,与黑潮相遇于黑潮延伸体海域附近。具体区域信息如图 1所示。

( 圆点标注的站位为本文研究站位。图中各色箭头代表研究区域相关洋流。The stations marked with dots are the study stations in this paper. The colored arrows in the figure represent the relevant currents in the study area. ) 图 1 黑潮延伸体区域D1、D4、D5、D6站位采样信息 Fig. 1 Sampling information of stations (D1—D6) in the Kuroshio extension region
1.2 样品采集

2021年5月9日—6月20日,在“东方红3”科考船走航期间,利用电导率-温度-深度传感采集器(CTD,Sea-Bird 911)在D1(145°11′E,30°23′N)、D4(148°48′E,37°00′N)、D5(150°00′E,38°59′N)、D6(151°12′E,41°00′N)站点共采集了22份浅层(0~200 m)和中层(200~1 000 m)海水样品(D1:25、75、100、125、300 m;D4:25、50、75、100、125、300 m;D5:25、50、75、100、125 m;D6:20、25、50、75、100、300 m),同时记录了温度(T)、盐度(S)和海水深度等信息,将收集的海水样品分装至2 L玻璃瓶中,并于4 ℃保存至样品前处理。

1.3 实验材料和药品

甲醇(MeOH,色谱纯,北京迈瑞达科技有限公司)、氨水(25%,优级纯,国药化学试剂有限公司)、乙酸铵(上海泰坦科技有限公司)、乙酸(色谱纯,国药化学试剂有限公司)、OASIS WAX固相萃取小柱(150 mg,30 μm,6 mL)(美国Waters公司), 高纯度混合标准品和内标均购置于加拿大Wellington实验室(纯度均高于98%),浓度均为100 μg·mL-1,详细信息见表 1

表 1 标准品和内标物质以及各物质对应检出限、定量限和回收率的详细信息 Table 1 Detail information of standards and internal standards and their corresponding information of MDLs, MQLs and recoveries
1.4 样品前处理

将收集到的海水样品通过玻璃纤维滤膜(0.45 μm)进行过滤,在1 L海水样品中加入1 ng内标物质,充分混合后,使用固相萃取柱(150 mg,30 μm,6 mL)(美国Waters公司)进行萃取。首先,分别用4 mL甲醇、4 mL溶于甲醇的0.1%氨水和4 mL超纯水活化萃取柱; 然后,以每秒1滴的速度使海水样品流过萃取柱; 上样结束后,用4 mL的乙酸铵缓冲液(pH=4,25 mol·L-1)冲洗,干燥1 h,再使用4 mL甲醇、4 mL溶于甲醇的0.1%氨水进行洗脱; 将提取物在N2下蒸发至干,用甲醇(200 μL)重悬浮转移至液相小瓶,4 ℃冷藏保存、待测。

1.5 仪器条件

使用三重四极杆液相色谱质谱联用仪(LC-MS/MS,SCIEX Triple Quad 5500+ QTRAP系统,AB公司,美国)对萃取的海水样品中的PFASs进行定量分析。质谱选用多重反应离子监测模式(MRM),电喷雾负离子扫描模式(ESI-),离子源温度为300 ℃,载气为氦气,流速为6.0 mL·min-1,温度为325 ℃,雾化气电压为206.85 kPa,毛细管电压为3 500 V,色谱柱为ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm,1.7 μm),柱温为40 ℃,流动相A和B分别为5 mmol·L-1的乙酸铵水溶液和色谱级甲醇,样品进样量为10 μL。流动相梯度设置为初始阶段

60/40(A/B),维持0.5 min,之后在0.5~3 min内线性变化为20/80(A/B),3~5 min内线性变化为5/95(A/B),保持2 min,再在0.1 min内变为初始比例60/40(A/B),保持2.4 min直至程序结束。

1.6 质量控制

样品采集、运输、保存、前处理及仪器分析过程中严格实行质量保证与质量控制(QA/QC)。为了消除潜在污染,在整个采样、储存和仪器分析过程中不使用含氟材料。实验所用容器为玻璃或聚丙烯材质,实验前用甲醇和超纯水冲洗。在上述提取和检测过程中,将标准物质添加到空白样品中以分析方法检测限(MDL)、方法定量限(MQL)和回收率。MDLs和MQLs分别为仪器响应信噪比3∶1和10∶1。低于检测限的数值均视为零,检出限范围为1~80.36 pg·L-1,定量限范围为3.33~267.59 pg·L-1,各物质的回收率范围为65.98%~111.50%,各物质对应的MDL、MQL和回收率信息见表 1。超纯水用作海水样品的空白对照,以评估基线污染水平。根据美国环境保护署(EPA)公布的方法537.1(通过固相萃取和液相色谱/串联质谱(LC/MS/MS)测定饮用水中选定的全氟化烷基和多氟化烷基物质),空白样品PFASs浓度均低于最低MDL,表明整个实验过程未受污染。

1.7 风险评价

采用风险熵值法对污染物生态风险进行评价[16],通过污染物的实测环境浓度和预测无效应浓度计算风险熵(risk quotients,RQ)。RQ>1认为该区域存在很高污染风险;0.1≤RQ≤1认为存在中风险;RQ<0.1则认为存在低风险[17]。计算公式:

$ R Q=\frac{M E C}{P N E C} 。$ (1)

式中:MEC为环境中实测PFASs浓度(ng·L-1);PNEC为预测无效应浓度(ng·L-1)。

2 结果与讨论 2.1 西北太平洋黑潮延伸体海域PFASs的污染水平

在29种目标PFASs中,4个站位(D1、D4、D5、D6)的海水样品中检出了24种PFASs,种类最多的是D5站(24种),其次是D1和D4站(22种),检出最少的是D6站(17种),各站海水中ΣPFASs的中位数浓度分别为4.33、4.15、4.49和4.22 ng·L-1(见图 2)。图 3为4个站位PFASs的垂直分布情况(20~300 m)。结果显示,PFASs在所有水层都被检出,并且随着海水深度的增加,ΣPFASs浓度呈先增加后降低的趋势。在颗粒补偿深度(100~200 m)以上,颗粒有机碳的产生量超过了再矿化速率,其产生量随海水深度的增加而增加。因此,在浅层海水(约100~200 m),生物泵会向中层海水输出大量颗粒有机碳[18],PFASs可以吸附于颗粒有机碳上,并随之向下迁移。相反,在颗粒补偿深度以下,随着下沉颗粒的再矿化,颗粒有机碳产生量随着深度的增加而减少[19]。在本研究区域,颗粒有机碳的最高浓度也出现在100~200 m处[19]。因此,生物泵可能是ΣPFASs在100~200 m处浓度升高的原因之一。

( 字母a表示各站之间不存在显著差异(p>0.05,n=22)。Letter a indicates nonsignificant differences among all the stations (p>0.05, n=22). ) 图 2 不同站位海水样品中ΣPFASs的浓度 Fig. 2 Concentration of ΣPFASs in seawater samples at different stations
( (a)—(d):分别为D1、D4、D5、D6站位PFASs的垂直分布。(a)—(d): Vertical distribution of PFASs in D1, D4, D5, D6 stations, respectively. ) 图 3 不同采样站位海水中PFASs的垂直分布 Fig. 3 Vertical distribution of PFASs in seawater at different sampling stations

从PFASs组成来看,PFOS和PFOA是海水中最主要的两种PFASs,占海水ΣPFASs的49.22%(质量比)(见图 4)。尽管PFOS和PFOA已被禁用,但由于其难降解性和环境持久性,导致其在本研究区域检出浓度仍然很高。除传统PFASs外,还检测到8种前体物质和新型PFASs(如FOSA和HFPO-DA),占ΣPFASs的13.99%(见图 4)。FOSA和HFPO-DA是含量最多的前体物质和新型PFASs,分别占前体和新型PFASs的40.98%和14.46%,中位数浓度分别为0.20和0.08 ng·L-1。FOSA和HFPO-DA分别是PFOS和PFOA的替代品[20-21],由于其广泛使用,已逐渐在海洋中检出。例如,东海和南海的海水中都检测到了FOSA,浓度分别为0.49和0.31 ng·L-1[22]。在偏远的北冰洋,HFPO-DA也有检出,平均浓度为30.00 pg·L-1[23],其浓度与本研究(80.00 pg·L-1)相比略低,这可能与本研究区域靠近陆地排放源有关。值得注意的是,2019年,有研究首次在中国南海检测到了HFPO-DA[24]。由于黑潮沿着菲律宾东海岸向北流动,经过吕宋海峡时,黑潮的一个分支向西北流经巴林塘海峡进入南中国海,然后大部分黑潮水流经巴士海峡流出南中国海,之后随黑潮重新向北流动到此区域[25]。因此,这可能是本研究区域中新型PFASs的来源之一。

图 4 各站位海水样品中PFASs的组成 Fig. 4 Compositions of PFASs in seawater samples at different stations

与已报道的国内外水体中PFASs的浓度水平(主要针对PFCAs和PFSAs两类化合物)进行比较,结果发现,本研究区域中ΣPFASs平均浓度水平(4.30 ng·L-1)比远洋中ΣPFASs的浓度水平更高(北太平洋0.44~0.60 ng·L-1;大西洋0.20~1.83 ng·L-1;北冰洋0.42~0.78 ng·L-1)[8]。在全球热带和亚热带表层海水中,ΣPFASs的最高浓度为0.18~2.50 ng·L-1[8]。在本研究区域表层海水中,ΣPFASs的浓度范围为4.97~10.35 ng·L-1。因此,黑潮延伸体区域可能是远海PFASs的“汇集区”之一。

2.2 来源解析

目前对PFASs潜在来源进行分析的主要方法是比值法[26]。通过计算PFOS/PFOA,PFHpA/PFOA以及PFOA/PFNA,以解析PFASs的潜在来源。PFOS/PFOA<1时,可能为降雨输入,而PFOS/PFOA>1时,可能有潜在的PFOS点源;PFHpA/PFOA<1说明大气沉降不是PFASs的主要来源,PFHpA/PFOA>1则表明大气沉降导致PFASs的赋存;PFOA/PFNA<7表明该区域的PFASs属于间接来源,7<PFOA/PFNA<15表明该区域PFASs可能源于工业生产的直接排放,PFOA/PFNA>15则表明PFASs主要源于前体物质的降解[27]

对本研究区域各采样点进行分析,结果发现,除D4站位外,其余三站的PFOS/PFOA均大于1(见表 2),表明该区域的PFASs不是由于降雨输入,而可能有潜在的PFOS点源。PFHpA/PFOA均小于1,说明大气沉降不是PFASs的主要来源。除D4站位外,PFOA/PFNA均小于7,说明本研究区域的PFASs属于间接来源。但该区域离岸距离较远,属于偏远海域,高浓度的PFASs更可能是由于黑潮与亲潮两股南北向洋流的输运。黑潮洋流沿菲律宾东海岸向北流动,流经吕宋海峡时,黑潮的一个分支向西北流经中国南海,大部分黑潮水通过巴士海峡从中国南海流出,并向北重新汇入印度洋主流[27],最终汇入该区域。在洋流迁移过程中,黑潮可能会携带沿途印度洋海域、东南亚沿海以及中国、日本近海的PFASs到达本研究区域。研究证实,黑潮流经的三个区域(亚洲和印度洋-太平洋交汇处以及西北太平洋两个区域)中ΣPFASs检出浓度分别为0.15、0.28和1.38 ng·L-1[28],沿黑潮方向逐渐增加。在亲潮方向上也发现了类似的规律,沿着亲潮洋流迁移的方向,PFASs可能从北冰洋迁移到白令海再到达本研究区域。在这些区域,已报道的PFASs检出浓度为0.08~0.20 ng·L-1(北冰洋)和0.37~0.67 ng·L-1(白令海),而本研究区域的平均ΣPFASs浓度为4.30 ng·L-1,同样呈现出PFASs浓度沿着亲潮洋流前进方向逐渐升高的现象。而对于D4站位,其位于亲潮与黑潮的交汇处,这可能是D4站位与其它3个采样站位PFAS来源不同的原因。

表 2 水体中PFASs的特征单体比值 Table 2 Ratios of characteristic monomers of PFASs
2.3 风险评价

研究发现,海水中PFOA,PFOS,PFHxA,PFNA和PFDA的预测无效应浓度分别为100 000、25 000、97 000、100 000以及11 000 ng·L-1[29-31]。通过计算这5种PFASs的风险熵值,对其生态风险进行评价。如表 3所示,5种PFASs在本研究各水层中的RQ值均远小于0.1,表明其浓度暂未达到能够对生态环境造成危害的浓度水平。本研究测定了29种目标PFASs,但由于相关研究较少,只对这5种进行了分析,其他传统以及新型PFASs的生态风险还有待进一步探索。

表 3 PFOA,PFOS,PFHxA,PFNA和PFDA的风险熵值 Table 3 Risk quotients of PFOA, PFOS, PFHxA, PFNA and PFDA
3 结论

(1) 在29种目标PFASs中,黑潮延伸体区域四个站位(D1、D4、D5、D6)垂直剖面海水样品中检出了24种PFASs,ΣPFASs浓度范围为2.72~14.92 ng·L-1;在垂直剖面上(20~300 m),ΣPFASs浓度随海水深度先增加后降低;PFOS和PFOA为检出最多的PFASs,另有8种前体物质和新型PFASs(如HFPO-DA、FOSA)被检出。

(2) 通过比值法分析发现,干湿沉降并不是导致该区域PFASs浓度水平较高的主要原因,黑潮与亲潮两股洋流输运作用可能是导致黑潮延伸体区域成为远海PFASs“汇集区”的主要原因。

(3) 通过风险熵值法对PFASs进行生态风险评估,结果表明PFOA、PFOS、PFHxA、PFNA和PFDA均未达到产生生态风险的浓度水平,但仍然需要持续关注。此外, 其它新型替代品的生态风险仍需要进一步研究。

参考文献
[1]
Glüge J, Scheringer M, Cousins I T, et al. An overview of the uses of per-and polyfluoroalkyl substances (PFAS)[J]. Environmental Science: Processes & Impacts, 2020, 22(12): 2345-2373. (0)
[2]
Wang Z, DeWitt J C, Higgins C P, et al. A never-ending story of per-and polyfluoroalkyl substances (PFASs)?[J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51: 2508-2518. (0)
[3]
Björklund S, Weidemann E, Jansson S. Emission of per-and polyfluoroalkyl substances from a waste-to-energy plant─occurrence in ashes, treated process water, and first observation in flue gas[J]. Environmental Science & Technology, 2023, 57: 10089-10095. (0)
[4]
Yeung L W Y, Dassuncao C, Mabury S, et al. Vertical profiles, sources, and transport of PFASs in the Arctic Ocean[J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51(12): 6735-6744. (0)
[5]
Lu Y, Liang Y, Zhou Z, et al. Possible fluorinated alternatives of PFOS and PFOA: Ready to go?[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53: 14091-14092. (0)
[6]
Pan Y, Zhang H, Cui Q, et al. Worldwide distribution of novel perfluoroether carboxylic and sulfonic acids in surface water[J]. Environmental Science & Technology, 2018, 52: 7621-7629. (0)
[7]
Feng X, Ye M, Li Y, et al. Potential sources and sediment-pore water partitioning behaviors of emerging per/polyfluoroalkyl substances in the South Yellow Sea[J]. Journal of Hazardous Materials, 2020, 389: 122124. DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122124 (0)
[8]
Muir D, Miaz L T. Spatial and temporal trends of perfluoroalkyl substances in global ocean and coastal waters[J]. Environmental Science & Technology, 2021, 55: 9527-9537. (0)
[9]
Wang Q, Ruan Y, Jin L, et al. Legacy and emerging per-and polyfluoroalkyl substances in a subtropical marine food web: Suspect screening, isomer profile, and identification of analytical interference[J]. Environmental Science & Technology, 2023, 57: 8355-8364. (0)
[10]
Li W, Li H, Zhang D, et al. Legacy and emerging per-and polyfluoroalkyl substances behave distinctly in spatial distribution and multimedia partitioning: A case study in the Pearl River, China[J]. Environmental Science & Technology, 2022, 56: 3492-3502. DOI:10.3969/j.issn.1000-6923.2022.08.003 (0)
[11]
Evich M G, Davis M J B, McCord J P, et al. Per-and polyfluoroalkyl substances in the environment[J]. Science, 2022, 375: 9065. DOI:10.1126/science.abg9065 (0)
[12]
Joerss H, Apel C, Ebinghaus R. Emerging per-and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in surface water and sediment of the North and Baltic Seas[J]. Science of the Total Environment, 2019, 686: 360-369. DOI:10.1016/j.scitotenv.2019.05.363 (0)
[13]
González-Gaya B, Dachs J, Roscales J L, et al. Perfluoroalkylated substances in the global tropical and subtropical surface oceans[J]. Environmental Science & Technology, 2014, 48(22): 13076-13084. (0)
[14]
Han T, Chen J, Lin K, et al. Spatial distribution, vertical profiles and transport of legacy and emerging per-and polyfluoroalkyl substances in the Indian Ocean[J]. Journal of Hazardous Materials, 2022, 437: 129264. DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.129264 (0)
[15]
Cora J Young, Vasile I Furdui, James Franklin, et al. Perfluorinated acids in arctic snow: New evidence for atmospheric formation[J]. Environmental Science & Technology, 2007, 41(10): 3455-3461. (0)
[16]
Sun R, Wu M, Tang L, et al. Perfluorinated compounds in surface waters of Shanghai, China: Source analysis and risk assessment[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2018, 149: 88-95. DOI:10.1016/j.ecoenv.2017.11.012 (0)
[17]
Ahrens L. Polyfluoroalkyl compounds in the aquatic environment: A review of their occurrence and fate[J]. Journal of Environmental Monitoring, 2011, 13(1): 20-31. DOI:10.1039/C0EM00373E (0)
[18]
Cavan E L, Laurenceau-Cornec E C, Bressac M, et al. Exploring the ecology of the mesopelagic biological pump[J]. Progress in Oceanography, 2019, 176: 102125. DOI:10.1016/j.pocean.2019.102125 (0)
[19]
Palevsky H I, Doney S C. How choice of depth horizon influences the estimated spatial patterns and global magnitude of ocean carbon export flux[J]. Geophysical Research Letters, 2018, 45: 4171-4179. DOI:10.1029/2017GL076498 (0)
[20]
Wang F, Shih K M, Li X Y. The partition behavior of perfluorooctanesulfonate (PFOS) and perfluorooctanesulfonamide (FOSA) on microplastics[J]. Chemosphere, 2015, 119: 841-847. DOI:10.1016/j.chemosphere.2014.08.047 (0)
[21]
Yang L, Yang W, Lv S, et al. Is HFPO-DA (GenX) a suitable substitute for PFOA? A comprehensive degradation comparison of PFOA and GenX via electrooxidation[J]. Environmental Research, 2022, 204: 111995. DOI:10.1016/j.envres.2021.111995 (0)
[22]
Zheng H, Wang F, Zhao Z, et al. Distribution profiles of per-and poly fluoroalkyl substances (PFASs) and their re-regulation by ocean currents in the East and South China Sea[J]. Marine Pollution Bulletin, 2017, 125(1-2): 481-486. DOI:10.1016/j.marpolbul.2017.08.009 (0)
[23]
Joerss H, Xie Z, Wagner C C, 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?[J]. Environmental Science & Technology, 2020, 54: 9958-9967. (0)
[24]
Wang Q, Tsui M M P, Ruan Y, et al. Occurrence and distribution of per-and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in the seawater and sediment of the South China sea coastal region[J]. Chemosphere, 2019, 231: 468-477. DOI:10.1016/j.chemosphere.2019.05.162 (0)
[25]
Nan F, Xue H, Yu F. Kuroshio intrusion into the South China Sea: A review[J]. Progress in Oceanography, 2015, 137: 314-333. DOI:10.1016/j.pocean.2014.05.012 (0)
[26]
Gao Y, Fu J, Zeng L, et al. Occurrence and fate of perfluoroalkyl substances in marine sediments from the Chinese Bohai Sea, Yellow Sea, and East China Sea[J]. Environmental Pollution, 2014, 194: 60-68. DOI:10.1016/j.envpol.2014.07.018 (0)
[27]
Pan C, Ying G, Liu Y, et al. Contamination profiles of perfluoroalkyl substances in five typical rivers of the Pearl River Delta region, South China[J]. Chemosphere, 2014, 114. DOI:10.1016/j.chemosphere.2014.04.005 (0)
[28]
Shan G, Qian X, Chen X, et al. Legacy and emerging per-and poly-fluoroalkyl substances in surface seawater from Northwestern Pacific to Southern Ocean: Evidences of current and historical release[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021, 411: 125049. DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.125049 (0)
[29]
Brooke D, Footitt A, Nwaogu T. Environmental risk evaluation report: Perflurooctanesulphonate (PFOS)[J]. Bioinformatics, 2004, 17(7): 646-653. (0)
[30]
Hoke R, Bouchelle L, Ferrell B, et al. Comparative acute freshwater hazard assessment and preliminary PNEC development for eight fluorinated acids[J]. Chemosphere, 2012, 87(7): 725-733. DOI:10.1016/j.chemosphere.2011.12.066 (0)
[31]
曹莹, 周腾耀, 刘秀华, 等. 我国环境中全氟辛酸(PFOA)的预测无效应浓度推导[J]. 环境化学, 2013, 32(7): 1180-1187.
Cao Y, Zhou T Y, Liu X H, et al. Predicted non-effect concentrations of perfluorooctanoic acid (PFOS) in the environment of China[J]. Environmental Chemistry, 2013, 32(7): 1180-1187. (0)
Distribution Source Analysis and Ecological Risk Assessment of Perfluoro/Polyfluoroalkyl Substances in the Typical Areas of the Northwest Pacific Ocean
Tian Guopeng , Yuan Hanyu , Wang Hao , Liu Xia , Yue Tongtao , Dai Yanhui , Zhao Jian     
Institute of Coastal Environmental Pollution Control, Key Laboratory of Marine Environment and Ecology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China
Abstract: Perfluoro/polyfluoroalkyl substances (PFASs) widely distributed in the ocean and caused toxicity to aquatic organisms, but their distribution in the remote ocean remains largely unknown. In order to investigate the distribution of PFASs in the vertical water column profiles in the typical areas of the northwest Pacific Ocean, 22 seawater samples were collected from four stations (D1, D4, D5, D6), and 29 target PFASs were detected using triple quadrupole liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS/MS). Additionally, possible sources of the PFASs were further analyzed, and the ecological risk assessment was conducted using Entropic Value-at-Risk method. The results showed that 24 PFASs were detected in the seawater samples, and the median ΣPFASs concentrations of the 4 stations (D1, D4, D5, D6) were 4.33, 4.15, 4.49 and 4.22 ng·L-1. Perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS) were the most predominant PFASs, and eight precursor and emerging PFASs were also identified. In the vertical profile, ΣPFASs concentration increased at first and then decreased with the depth of seawater. Ratio method analysis found that the high concentration of PFASs in this region possibly resulted from the transport of the currents. Ecological risk assessment revealed that the current concentration of PFASs had not reached the risk threshold to the environment or human health.
Key words: perfluoro/polyfluoroalkyl substances    vertical profiles    distribution    source resolution    ecological risk