“向经典看齐”是生态环境研究中心主任朱永官院士发起，由生态环境研究中心青年学术委员会委员解读经典论文的系列活动。本活动旨在鼓励青年科研人员勇于挑战高难度的科学问题，抢占科技制高点，向本领域顶尖的科学家看齐，力争取得原创性、颠覆性成果，传承经典、砥砺前行。
经典论文解读：环境中的全氟及多氟烷基物质
解读人：刘春雷、丁泽
作者：Marina G. Evich , Mary J. B. Davis，James P. Mccord，Brad Acrey , Jill A. Awkerman, Detlef R. U. Knappe , Andrew B. Lindstrom , Thomas F. Speth , Caroline Tebes-Stevens , Mark J. Strynar , Zhanyun Wang , Eric J. Weber , W. Matthew Henderson , and John W. Washington
文章标题：Per- and polyfluoroalkyl substances in the environment
文献来源：Science
研究背景
全氟及多氟烷基化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFASs）具有优异的化学稳定性和热稳定性，并且耐高温、耐光照，能够抵抗水解和生物降解作用，广泛应用于皮革、纺织、造纸、农药、食品包装等领域。PFASs已经生产了近70年，全球每年产量超过一百万吨，但公众对这些化合物的认识仍然相对较浅，其生产、利用与废弃量的增加增大了其在环境中的暴露几率。随着PFASs在水体、大气、土壤等环境介质及动物和人体血液中的大量检出，其对于人体健康的危害、对生态的潜在风险问题逐渐受到社会公众的广泛关注。PFASs的相关研究在不断开展。由于PFASs的数量众多且还在增加，研究进展缓慢且相关替代物质的不利影响也未知；PFASs与环境的相互作用复杂，数据杂乱不成体系；新开发的PFASs特征不明，甚至缺乏明确的化学结构，难以进行毒理学研究。目前PFASs污染修复仍处于起步阶段，针对饮用水的研究较多，对于其他环境介质的研究较少。基于此，本文总结了主要的PFASs组的合成路线、结构性状及使用情况；分析了PFASs的主要分解途径；讨论了PFASs在环境中的持久性、环境流动性、暴露和修复方面的核心问题。
PFASs的生命周期 PFASs产品从生产商到市场，再到消费者，最后到处置，每一步都向大气和水体进行释放。土壤是PFASs一个长期的环境汇，缓慢地释放PFASs到水体中，并被生物群吸收，最终在深海沉积物中积累。
研究结果
1. 部分长链PFASs会引起机体不同程度的氧化应激且会影响无脊椎动物的抗氧化防御系统，具有神经诱导毒性和重复毒性效应，在生物体的残留时间超过任何已知的人为排放的污染物。
2. PFASs的降解率可能会受到共存污染物或合成副产品的影响，且随着链长的增加，PFASs的毒性、生物积累和持久性增强。无论降解途径如何，PFAS自然转化的反应产物，导致垃圾填埋场等沉积位点成为了PFASs的延时源。
3. 真实环境条件的复杂性会导致PFASs相关研究与实验室条件下的反应方案和降解速率存在差异，增强了后续研究的挑战性。
4. 大部分现有的处理技术只能浓缩PFASs，而浓缩处理无法彻底去除，需尽量减少PFASs的使用，同时对污染基质进行更剧烈、更具破坏性的修复，并找到一种确保完全销毁PFASs的废物管理方法。
环境介质中PFASs的分布特征 土壤固相物质随环境的变化而显著变化，NOM集中在浅层土壤中，铁（氧）氢氧化物通常在地下介质中占主导地位。对数Kd随氟烷基数和末端部分变化而变化[(A)；pH = 5.2]。当不受前体物质降解影响时，PFASs的相对迁移率通常随氟烷基碳数变化而变化[(B)，(D)，(E)]，陆地植被的积累随着氟烷基数量的增加而减少，但陆地捕食者的积累随着氟烷基数量的增加而增加[(C)]。在水生环境中，植物的积累随着氟烷基数量的增加而增加[(F)]。
营养传递和环境暴露 长链全氟羧酸盐（上图）和全氟磺酸盐（下图）在水生食物网中的生物积累因子（BAFs）要大于短链全氟烷基羧酸盐。采用单猎物分类法（Fish Base）和生物湿重的标准化生物累积系数评估营养级积累情况，发现在营养水平较高的生物中，PFOS的生物积累大于PFOA（中图）。多重毒理学意义（右图）反映了PFASs理化性质的多样性与其官能团和氟烷基碳链长度有关。
意义与反响
尽管近几十年来在了解PFASs的生命周期、流动性、毒性和处理措施方面取得了很大的进展，但在这些持久性化学品的整个生命周期中仍存在相当大的管理问题。许多PFASs化学物质、制造过程、工业副产品和应用存在机密性，阻碍了新兴化合物的研究。此外，PFASs影响的环境介质复杂多样，难以通过实验室研究实现突破性进展。本文对PFASs目前的研究进行了系统地综述，为后续相关研究提供了理论依据，对PFASs未来的管理与限制具有指导意义。文章自2022年发表至今已被引用594次（Web of Science）。
作者：
约翰·华盛顿（John W. Washington）
2022年，John W. Washington凭借在《Science》杂志上发表的年度杰出研究论文，“Hunting the eagle killer: A cyanobacterial neurotoxin causes vacuolar myelopathy.”获得 AAAS 纽康克利夫兰奖。2021年，荣获宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院 125 周年纪念研究员。2020年，John W. Washington因使用创新分析方法开发传统 PFAS 指纹图谱并检测新型 PFAS 化学品和降解物而获得 EPA 国家荣誉奖及 USEPA 科学成就奖。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg9065