基于工业化学品动态物质流分析和改进的多介质模型的短链全氟烷基化合物的风险评估

Because of their increasing environmental concentration level, the environmental risk of short-chain perfluoroalkyl substances (S-PFASs) have been identified as major concern for international community in selecting alternatives to hazardous long-chain PFASs. However, previous modeling efforts have been seldom made for an exposure-based risk assessment for S-PFASs, owing to (i) the continuous, dispersive releasing behavior throughout lifecycle of industrial chemicals invalidates traditional approach of emission estimation based on emission factor, and (ii) current multimedia models disable environmental fate calculation of compounds in multispecies balance and with a major hydrosphere transport. In this project, we aim to establish a framework to evaluate environmental risk of industrial chemicals, by integrating a dynamic substance flow analysis (DSFA) for estimating life-cycle environmental releases and a systematically-modified multimedia fugacity model for predicting environmental fate and occurrence of industrial chemicals. Furthermore, we will survey the national status of production, distribution, utilization and waste disposal status of S-PFASs in relevant industries and develop nationwide inventories of environmental releases of typical S-PFASs, including perfluorobutane sulfonic acid (PFBS), perfluorohexanoic acid (PFHxA) and 6:2-fluorotelomer and derivatives, as well as F-53B. Then, we will assess the environmental risk of S-PFASs associated with the current use of S-PFASs, and project future trends in environmental risk of S-PFASs under scenarios with different risk reduction strategies. The project can benefit risk assessment of PFASs, as well as corresponding risk reduction strategies of S-PFASs industries in China, which is the world’s largest consumer and emitter of PFASs.

随着环境浓度和暴露的显著升高，以长链全氟烷基化合物“安全”替代品形式出现的短链全氟烷基化合物(S-PFASs)的环境风险问题正日受关注。鉴于：①传统的排放因子方法难以估算全生命周期及复杂的“暴露场景”中工业化学品的分散性环境释放，及②现行多介质逸度模型未充分考虑S-PFASs等具有多物种平衡和亲水传输行为物种的环境行为，本项目拟：①引入基于情景的动态物质流分析方法构建具有一定普适意义的工业化学品全生命周期环境释放清单方法学，及②系统改进现行多介质逸度模型，增加S-PFASs类工业化学品多物种多介质环境行为机理，支持其环境归趋和环境赋存模拟。在此方法学基础上，项目将调研中国S-PFASs相关产业的生产、分销、使用和废弃物处置活动水平，评估典型S-PFASs物种及F-53B的当前环境暴露现状并预测未来不同风险控制策略下的风险趋势，为这一全球最大的PFASs使用和排放大国的相应风险管理决策提供科学依据。

由于产品中的化学品会随着产品的生产、流通、使用和废弃的生命周期的不同阶段持续释放入环境，其释放过程、强度及其产生的环境和健康风险一直缺乏有效方法加以评估。日益增产和广泛应用的PFASs是典型的CiP之一。本项目研究建立了基于动态物质流分析（DSFA）的CiP生命周期排放估算方法学及其与多介质环境归趋模拟相耦合的风险评估模型，为各类CiP的排放估算和风险评估提供了一项创新和普适性的方法学和模型工具，具有显著的理论创新和决策支持工具推广价值。研究揭示出FTPs是全球环境中FTOHs及PFCAs的长期供应来源（尤其是其中的S-PFASs），废物流中FTPs的长期缓慢降解将日益成为全球环境中PFASs的主要来源，研究结果很大程度上填补了国际社会这一领域长期的认知空白，对PFASs前体物的风险管理构成重要的决策启发。研究创新建立了城市污水处理厂（STP）FTOH通量计算和测量方法，为城市STP中挥发性PFASs及其他化学品的区域乃至全球排放清单估算提供了新方法。研究揭示了中国典型大型城市STP中PFASs的组成及时空分布特征，初步估算了城市区域STP的FTOH的年排放量和人均排放量，为区域和全球FTOH排放清单估算及风险评估提供了基础参数。研究揭示了F-53B的全球迁移和环境分布潜力，揭示了中国及高使用地区的区域环境风险，有力证明F-53B并不是理想的PFOS替代品，为POPs公约有关F-53B的增列动议及我国POPs履约决策提供了重要参考。研究将所构建的DSFA与多介质环境归趋模型耦合的方法学和模型（CiP-CAFE）成功推广应用到HBCD、DBDPE和SCCPs等不同工业化学品的风险评估上，分别揭示了上述化学品的全生命周期的长期排放、国际贸易环境迁移和全球环境分布，评估了中国区域相应得的环境和健康风险，为上述国际高关注物质（SVHCs）及POPs公约新增或拟议新增的化学品的风险评估与风险管理指示了方向，为中国POPs公约履约和化学品风险管理提供的一系列有价值的决策参考。