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全氟及多氟化合物(Per-/poly-fluoroalkyl substances,PFASs)作为一类新型持久性有机污染物,因其环境持久性、长距离迁移性、生物蓄积性以及潜在毒性受到人们的高度重视。由于目前污水处理厂传统处理工艺难以对水中PFASs进行有效去除,一旦进入环境介质中,将广泛分布于上覆水及沉积物中,且难以通过自然降解去除,将对环境及人体健康构成潜在的风险。因此分析典型人工湿地PFASs的时空分布特征,构建PFASs迁移及归趋模型,并对全尺度人工湿地中PFASs的迁移规律进行研究,对于降低PFASs的环境风险及人体健康风险具有重要意义。本研究选取天津临港经济区生态人工湿地作为研究对象,分别采集夏冬两季对人工湿地各单元结构中上覆水、沉积物样品;利用高效液相色谱-二级质谱联用法(HPLCMS/MS)对样品中20种PFASs进行检测,分析PFASs的时空分布特征及在上覆水-沉积物界面的分配行为,并通过主成分分析-多元线性回归模型(Principal component analysis-multiple linear regression,PCA-MLR)分析揭示了PFASs的来源,通过计算典型PFASs的风险熵,评价了PFASs在人工湿地中的环境风险。基于对流扩散方程,构建PFASs在人工湿地中的迁移及归趋模型,并通过与实测值进行比较,验证模型准确性,通过对全尺度人工湿地中PFASs的分布特征进行模拟,阐明PFASs在人工湿地中的迁移规律。主要研究结果如下:(1)人工湿地夏季上覆水中20种典型PFASs的总浓度在38.94-81.65 ng/L范围内,PFOS、PFOA及PFBS为人工湿地上覆水中主要PFASs。在冬季上覆水中PFASs总浓度整体下降(28.67-50.78 ng/L),可能与人工湿地进水的变化有关。空间上,在夏季PFASs整体上沿水流方向呈下降趋势,但由于潜流湿地部分吸附饱和的基质对于PFASs的释放使得PFASs在潜流湿地单元有所上升;冬季,PFASs整体上沿水流方向呈波动趋势,其在表流湿地及出水口单元浓度有所上升,可能由于人工湿地在表流湿地及出水口单元河道变窄,促进了河道底泥中PFASs的释放。PCA-MLR分析结果表明,人工湿地上覆水中PFASs的主要来源为耐油/防水涂料行业污水的排放。风险熵分析结果表明,虽然夏季人工湿地各单元中PFASs的风险均较低,但在冬季人工湿地进水口部分的环境风险已达到中风险水平。此外,夏冬两季的总人体健康风险指数均接近风险限值,可能会对周边居民的健康造成一定危害。(2)人工湿地夏季沉积物中20种典型PFASs的总浓度在1.23-4.31 ng/g之间,PFOS、PFOA及PFBS为人工湿地沉积物中主要的PFASs。在冬季沉积物中PFASs总浓度相比夏季未产生较大变化(1.25-5.39 ng/g),表明沉积物中PFASs浓度受季节变化较小。空间上,在夏季沉积物浓度整体上沿水流方向呈下降趋势,但由于景观湖部分湖面开阔,水体流速较慢,加强了沉积物对水体中PFASs的吸附,导致景观湖部分PFASs浓度略有升高。而冬季沉积物浓度除潜流湿地外整体呈现平稳下降趋势,但在潜流湿地迅速下降,这可能与潜流湿地基质的吸附作用有关,此外,与夏季相似,在景观湖部分沉积物中PFASs浓度也略有增加。典型PFASs在上覆水-沉积物界面间分配系数的计算结果表明,PFASs碳链的长度及末端基团是影响PFASs在上覆水-沉积物界面分配的主要因素。PCA-MLR分析结果表明,夏季人工湿地PFASs的来源主要为食品包装、纺织、全氟羧酸的生产及电镀行业排放;冬季人工湿地PFASs的来源主要为贵金属、涂料、食品包装行业及防污防油涂料行业排放。(3)在对流扩散模型基础上,引入反应PFASs沉降、分配等因素的源项,构建了描述PFASs在人工湿地中迁移规律的新模型,基于模型模拟结果,对全尺度人工湿地中PFASs的分布特征进行模拟,结果表明PFASs主要累积在沉积物中,与短链PFASs相比,长链PFASs更容易被沉积物吸附。此外,PFASs的去除率计算结果表明,潜流湿地及景观湖可对人工湿地水体中PFASs进行有效去除。整体来看,人工湿地对总PFASs及短链PFASs具有一定的去除作用,但由于在出水口等流速较快部分,使得沉积物中长链PFASs向水中释放,使得长链PFASs浓度上升。