PFAS污染土壤治理：从实验室测试到现场部署

NEWS

2025.11.11

TOFWERK

Vocus CI-TOF

      测试场地位于丹麦西兰岛西海岸的Korsør消防培训学院。该学院自1969年运营以来，直至2001年一直在使用含全氟辛烷磺酸的消防泡沫泡沫灭火剂AAAF挥发性排放物和燃烧副产物。数十年的培训活动导致该区域存在大范围PFAS污染，使其成为在真实环境下检验土壤修复技术的理想场所。

Korsør消防培训学院及周边环境

       该测试中心由以下机构通过战略合作于2022年成立：

· Slagelse市（场地所有者及地方环境主管部门）

· 救援与安全中心（现役消防培训学院）

 ·Zealand 区（区域环境主管部门）

     本项目已从消防训练坑中挖掘并预处理了36吨PFAS污染土壤。土壤主要成分为砂土且富含黏土。这项试点项目旨在通过土壤处理达到丹麦环保局标准，以验证PFAS修复效果：

· PFAS 4总和需低于10 μg/kg土壤

· PFAS 22总和需低于400 μg/kg土壤

（注：PFAS 22包括FBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFNA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA (perfluortridecansyre), PFBS, PFPeS, PFHxS, PFHpS, PFOS, PFNS, PFDS, PFUnDS, PFDoDS, PFTrDS, PFOSA，共22种物质，其中PFAS 4以粗体标出）

      除满足监管要求外，Krüger公司正通过此试点项目验证实验室研究成果。额外目标包括：

· 在优化温度下展示土壤中PFAS有效的处理效果

· 在不影响处理效果的前提下节省能耗

· 通过强化PFAS矿化作用减少废弃物

36吨PFAS污染土壤处理系统的整体架构包含：

1. 配备15组加热器的密闭碳钢加热箱

2. 处理加热箱析出气体的专利设备DeFluorinator

3. 用于中和酸性产物的洗涤塔与冷却系统

4. 冷凝液储罐（后续由场地现有雨水/排水处理厂处理）

5. 排出蒸汽的通风风机

6. 处理析出蒸汽的活性炭过滤器

      为确保精准追踪处理效能与系统运行状态，我们实施了全面监测方案。首先，在土壤介质中布设了多组热电偶传感器。这些装置能实时反馈温度分布数据，使我们能精确掌握不同区域的PFAS污染土壤及蒸汽在特定温度下的持续暴露时长。系统还配备连续在线监测模块，实时记录流量、压力条件及冷凝液产量等参数。这些详实数据既能完整记录现场演示的精确工况，也为处理效能评估提供关键依据，对未来规模化土壤修复装置的设计与优化具有重要参考价值。

      针对两个关键监测位点——加热箱出口与DeFluorinator装置后端——我们采用高分辨率化学电离-质谱联用技术对析出气体进行在线监测。该配置不仅实现气体成分的实时分析，更将验证精密仪器在野外环境下的稳定运行能力。

测试期间同步执行以下分析计划：

TOPA：全氧化前体物质分析法

NTA：非靶向分析

TOF：总有机氟

EOF：可提取有机氟

OTM：美国环保署其他测试方法（OTM 45：半挥发性PFAS检测；OTM 50：挥发性PFAS检测）

F：氟元素（水溶性氟为无机氟/氟化物）

      该试点设施于2025年1月建成，加热箱内填装了32吨受PFAS污染的土壤。2月初，我们开始对土壤进行加热干燥。为最大限度减少PFAS的析出和化学反应，干燥阶段采用了较低的加热功率。

      下图显示了加热土壤内部18个温度监测点的数据——约每立方米土壤布设1个传感器。通过这种全面监测，我们可以追踪土壤在处理过程中经历的温度变化。经过约10天的温和加热，整个加热箱达到水的沸点温度。在随后30天的持续干燥过程中，不同区域的土壤温度逐渐升至水的沸点以上。

      土壤中总计蒸发出4500L水并已完成冷凝回收。所有冷凝液均收集于中型散装容器（IBCs）中，并正按前文监测表所示进行PFAS化合物检测，目前结果尚未得出。在干燥阶段，我们观察到冷凝液呈酸性，pH值从6降至5。值得注意的是，在干燥阶段后收集的液体（矿物结合水及有机物氧化生成水）则呈现中性pH值。

     为了追踪并识别处理过程中的PFAS化合物，我们安装了TOFWERK Vocus高分辨率飞行时间质谱仪（TOF-MS）。该设备可配置两种电离反应器——碘离子加成反应和氧气正离子电荷转移反应，分别对不同含氟化合物具有独特检测灵敏度。

质谱仪主要实现两大功能：

1. 精准识别处理过程中不同阶段释放的化合物种类及其动态变化；

2. 评估质谱技术在实际环境监测中的适用性，验证精密仪器在野外条件下的稳定性。

      尽管在维持连续运行方面曾遇挑战，目前设备已实现稳定运行。团队正在对海量监测数据进行深度解析，这些发现将为工艺优化提供关键依据。

      目前土壤已完成干燥处理，蒸汽驱动力已消失，加热箱将持续升温至350°C的目标温度。此阶段Eurofins检测公司将在一处关键点位进行OTM 45与OTM 50蒸汽分析：

· 加热箱排气口

· 脱氟装置后端

· 颗粒活性炭过滤后烟囱排放口

      除标准化OTM 45检测外，样品还将进行非靶向分析。完成气相采样后，系统将保持目标温度持续运行约30天，随后进行冷却工序与土壤采样（每吨处理土壤采集一个样本）。

TOFWERK成立于2002年，总部位于瑞士图恩市。TOFWERK是一家集飞行时间质谱仪（TOFMS）的研发、生产、销售和服务于一体的分析仪器公司，致力于为实验室检测和外场监测提供多选择的仪器分析方案。目前，公司的主要产品包括Vocus化学电离-飞行时间质谱（提供PTR以及各种‘软’电离化学离子源），电感耦合等离子体-飞行时间质谱（icpTOF），微波诱导等离子体-飞行时间质谱（mipTOF）等。 

经过20多年的发展，TOFWERK公司在真空系统设计、高速数据采集软硬件、数据处理展示软件和飞行时间质谱分析仪等领域取得了显著的技术突破、并获得了广泛的市场认可。依托公司先进的工业设计和生产平台，使得新型仪器从图纸设计到快速量产得以实现，能为科研单位，研究实验室和应用市场的分析需求提供量身定制的解决方案。目前在全球安装量超过 1000 台，员工规模达 130 人，业务保持盈利增长。

为了更好服务国内客户，TOFWERK于2019年成立全资中国子公司：南京拓服工坊科技有限公司。分公司现有博士和硕士多名，有较好的了科研领域和应用市场的技术和客户售后经验，将秉承TOFWERK一贯的‘瑞士品质’，创造性和优质服务精神，致力于为亚太区的客户提供无时差的优质售后和技术咨询等服务。 

2026年1月，TOFWERK正式加入布鲁克大家庭，进一步拓展其在大气化学研究、空气质量监测、暴露组学（exposomics）、食品及香精香料检测，以及半导体洁净室监测等应用领域的布局。 

关注 TOFWERK | 发现更多精彩内容