摘要：近日，重庆大学生态与环境学院李伟团队联合日本九州大学，围绕“永久化学品”全氟和多氟烷基物质（PFASs）在生活垃圾填埋场中的迁移与转化行为，开展了深入研究，相关成果以“From Leachate to Dipteran Insects in Municipal
第一作者：刘华祖
通讯作者：李伟
通讯单位：重庆大学生态与环境学院、重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室
论文DOI：10.1016/j.jhazmat.2025.139329
图文摘要
成果简介
近日，重庆大学生态与环境学院李伟团队联合日本九州大学，围绕“永久化学品”全氟和多氟烷基物质（PFASs）在生活垃圾填埋场中的迁移与转化行为，开展了深入研究，相关成果以“From Leachate to Dipteran Insects in Municipal Solid Waste Landfills: The Sink and Transfer of PFASs Driven by Environmental Conditions”为题发表在环境领域重要期刊Journal of Hazardous Materials。该研究聚焦于填埋场中数量庞大的双翅目昆虫（如蚊、蝇）是否可能参与PFASs的环境迁移，量化分析了渗滤液中PFASs的释放水平、昆虫体内的富集情况及其迁移通量，提出填埋场不仅是PFASs的污染“汇”，更可能是其通过生物途径扩散的源头。这一发现为“看不见的污染通道”提供了关键证据，也为填埋场污染物控制提供了新的思路。
引言
PFASs因其极强的化学稳定性和表面活性，长期被广泛应用于防污涂层、防水织物、不粘锅、快餐包装等领域。由于其极难降解，具有高生物富集性和潜在毒性，PFASs已被国际社会列为全球关注的持久性有机污染物。在垃圾填埋场中，大量含PFASs的生活和工业废弃物被集中堆放，这些物质可随雨水渗透产生渗滤液，是目前最常见的PFASs释放形式。但已有研究多聚焦于渗滤液、气体等物理迁移路径，忽视了昆虫等生物途径的传播风险。本研究以我国西南地区规模最大的城市生活垃圾填埋场为对象，通过近两年的实地采样与室内培养试验，系统揭示了PFASs在昆虫体内的分布、富集及迁移规律。
图文导读
研究发现，填埋场渗滤液中的PFASs以短链PFBS和PFPeA为主，而在双翅目昆虫体内检测到的PFASs则以GenX和6:2 FTS等新型替代品为主，占总含量的50%以上。昆虫体内PFASs浓度随季节和气候因素变化明显，夏季高温高湿时期的迁移通量达到峰值（约22.82 ng m⁻² d⁻¹），并在成虫羽化期间可能实现远距离扩散。同时，通过稳定同位素分析（δ¹⁵N）确认，昆虫与渗滤液来源一致，均源自填埋废物有机质，说明PFASs在填埋体内部通过食物链途径进入昆虫体内。
图1. 垃圾填埋场渗滤液中全氟和多氟化合物的浓度及组成（a），从垃圾填埋作业区和填埋封存区捕获的双翅目昆虫中全氟和多氟化合物的浓度及组成（b）和（c）。垃圾填埋作业区、填埋封存区以及渗滤液中双翅目昆虫的δ13C 和δ15N 值（d）。
尽管研究通过稳定同位素δ¹⁵N和δ¹³C分析表明，双翅目昆虫与渗滤液中的PFASs具有共同来源，均来自填埋垃圾中的有机物质，但摄食路径相对单一，而渗滤液成分更为复杂。渗滤液中PFPeA、PFBS和PFOA等PFASs与双翅目昆虫体内浓度呈显著正相关，显示这些短链或高溶解性PFASs更易被昆虫吸收，而GenX和6:2 FTS等替代物则因分布特征差异未表现出显著相关性。
图2. 10 种全氟和多氟烷基物质在双翅目昆虫体内的浓度与其在渗滤液中的浓度之间的相关性。分别展示了垃圾填埋场运行区（a - j）和封存区（k - t）的情况。
研究表明，双翅目昆虫可迁移的PFASs通量在填埋场不同区域最高可达38.12 ng m⁻² d⁻¹，短链PFASs和替代物（如6:2 FTS与GenX）在高生物量时期迁移比例更高，昆虫羽化后的扩散行为显著加剧了PFASs向外部生态系统传播的环境风险。
图3. 垃圾填埋场作业区和封存区中双翅目昆虫的温度、湿度和密度（a）。双翅目昆虫在垃圾填埋场运行区（b）和封存区（c）中导致的全氟和多氟烷基物质（PFASs）转移通量。
为了进一步明确环境因素对双翅目昆虫迁移PFASs过程的驱动作用，研究建立了“温度-湿度-昆虫密度/迁移通量”三维响应面模型。结果表明，在填埋操作区，当气温达到30.6°C、相对湿度为84.2%时，双翅目昆虫迁移PFASs的通量达到最大；在封场区，由于土工膜封盖抑制了湿度波动，双翅目昆虫的活动高峰和PFASs通量峰值略有错位，但也在23.97°C、湿度指数为627.03时达到最大值。该模型不仅揭示了温湿度对PFASs迁移过程的显著调控作用，也为后续填埋场污染物释放的预测与预警提供了可操作的量化工具。
图5.垃圾渗滤液中全氟和多氟有机物（PFASs）浓度与空气温度和湿度之间的关系（a）（位于填埋运行区）以及与垃圾填埋场废料堆的温度和湿度指数之间的关系（b）（位于填埋封存区）。由双翅目昆虫在填埋运行区（c）和封存区（d）活动引起的 PFASs 的转移通量相对于堆体的温度和湿度指数而言。
此外，实验还发现，昆虫的不同生长阶段对PFASs的富集能力存在显著差异，幼虫（蛹期）富集能力远高于成虫，GenX在蛹中的富集因子（BCF）最高可达5.33，而成虫则下降为3.50，提示昆虫在羽化前是PFASs生物累积的关键阶段。为了验证PFASs在双翅目昆虫体内的真实分布，研究进一步使用场发射电子探针微分析技术（FE-EPMA-EDS）对培养后的蛹与成虫切片进行扫描成像，结果显示氟元素不仅分布于昆虫体表，更在体内组织中呈现出显著富集，且在蛹期样品中氟信号强度更高。这一结果与高富集因子的观察结果一致，表明昆虫在生命周期早期对PFASs的累积作用更强，可能在其羽化后通过迁飞实现PFASs的区域性扩散。
图6. 幼虫和成虫体内以及其所处环境中的全氟和多氟烷基物质的浓度（a）（n = 3）。全氟和多氟烷基物质在幼虫（b）和成虫（c）体内的生物累积系数。采用场发射型电子探针显微分析仪，结合能谱分析，分别对暴露并培养在 PFOA、PFOS、GenX 和 6：2 FTS 环境中的双翅目幼虫（d）和成虫（e）的垂直切面进行了图像分析。
小结
该研究首次系统揭示了填埋场双翅目昆虫在PFASs迁移过程中的关键角色，并构建了受温湿度调控的生物迁移模型，为填埋场污染防控和生态风险评估提供了全新视角。研究建议在填埋场管理中，应加强对蚊蝇等生物载体的监测与控制，尤其是在高温高湿时期，采取物理阻隔、喷洒生物制剂、加强封盖等手段，抑制昆虫滋生和羽化，从源头减少PFASs的生物传播风险。同时，考虑到幼虫阶段富集能力更强，在生物防控策略上应重点针对蛹期阶段进行干预。本成果不仅为PFASs污染防控提供了“生物维度”的理论基础，也提示我们在污染物研究中应更多关注微小却极具迁移能力的生物因子。
作者介绍
第一作者：刘华祖，日本九州大学在读博士研究生。主要研究方向为全氟化合物（PFASs）的生态环境行为及淡水湿地生态系统的碳氮循环等。目前以第一作者和共同第一作者在Journal of Hazardous Materials、Journal of Environmental Management、Results in Engineering发表SCI论文4篇。
邮箱：liu.huazu.551@s.kyushu-u.ac.jp。
通讯作者：李伟，重庆大学环境与生态学院副教授，博士生导师。主要从事淡水有机硫循环及其生态环境效应、硅元素的生物利用性与环境功能、全氟化合物的生态环境行为等方面的研究工作。主持国家自然科学基金、中央高校前沿交叉项目等多项课题。以第一/通讯作者身份在Water Research、Applied Catalysis B: Environment and Energy、Journal of Hazardous Materials等杂志发表SCI论文20余篇。授权国家发明专利7项。
来源：新浪财经
