Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) have drawn great attention recently, due to their environmental persistence, potential toxicity and global distribution. PFAS is a large family of substances, characterized by a perflourinated carbon chain and a functional group. All PFASs are synthetic and have been widely used since the 1950s due to their unique properties of being both hydrophobic and oleophobic, making them useful for many industries. To be able to predict the fate of PFASs in the environment and to obtain detailed understanding of the transport processes, their partitioning behavior between soil particles and water depending on a range of parameters must be investigated. The aims of this study was to investigate the effects of pH, cation composition, functional group and perfluorocarbon chain length on sorption of PFASs to soil particles, by batch sorption experiment in laboratory scale. The laboratory-scale experiments were combined with modelling of the net charge to evaluate if net charge is a good predictor for sorption of PFASs to soil particles. 14 PFASs of varying length and functional groups were studied (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFNA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTeDA, PFBS, PFHxS, PFOS and FOSA). The effect on sorption of Na+, Ca2+ (two different concentrations) and Al3+ were investigated at pH-range 3-6. Modelling of net charge was carried out in the geochemical model Visual MINTEQ. The soil had 45% organic carbon content. The adsorption of PFASs was strongly correlated with perfluorocarbon chain length, showing a stronger adsorption to particles with increasing perfluorocarbon chain length (i.e. more hydrophobic). The relation between sorption (represented by the distribution coefficient log Kd) and perfluorocarbon chain length was linear for all PFSAs and C3 to C10 PFCAs. The PFSAs (sulfonate functional group) sorbed stronger to soil particles than the PFCAs (carboxylic functional group), and FOSA (sulfonamide functional group) sorbed the strongest. For most PFCAs, (C5-C13) there was a trend of decreasing log Kd (i.e. decreased sorption) with increasing pH, due to pH-dependent changes of the soil particle surfaces. For short and intermediate perfluorocarbon chain length PFCAs (C5-C8) and for PFHxS among the PFSAs, cations had a clear effect on sorption. Aluminium ions (trivalent, Al(NO3)3) had the largest effect, followed by calcium (divalent, Ca(NO3)2) where higher concentration resulted in stronger sorption. Sodium (univalent, NaNO3) had the least influence on sorption. The net charge modelled with Visual MINTEQ takes into account many parameters (including pH) that affect the surface charge and sorption of PFASs to soil particles. When comparing log Kd for the different PFASs with pH and net negative charge, net charge was a better predictor of sorption of PFASs to soil particles than solution pH alone. / Per- och polyfluoroalkylsubstanser (PFAS:er) har dragit stor uppmärksamhet till sig på senare tid, på grund av deras persistenta egenskaper, potentiella toxicitet och globala utbredning. PFAS är en stor grupp ämnen, kännetecknad av en perflourinerad kolkedja och en funktionell grupp. Alla PFAS är syntetiska och har använts i stor utsträckning sedan 1950-talet på grund av deras unika egenskaper av att vara både vatten- och fettavstötande, vilket gör dem användbara för många industriella tillämpningar. För att kunna förutsäga var dessa föroreningars hamnar i miljön och få mer detaljerad förstående för transportprocesserna, måste deras fördelningbeteende mellan jordpartiklar och vattenundersökas för en rad olika parametrar. Syftet med denna studie var att undersöka effekterna av förändrat pH, katjonsammansättning, funktionell grupp och perfluorkolkedjelängd på sorption av PFAS:er till jordpartiklar. Detta gjordes med sorptionsexperiment i laboratorieskala. Laboratorieexperimentet kompletterades med modellering av nettoladdning, för att se huruvida detta väl kunde förklara sorptionen till jordpartiklar. 14 PFAS:er av varierande längd och med tre olika funktionella grupper studerades (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFNA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTeDA, PFBS, PFHxS, PFOS och FOSA). Effekten på sorption av Na+, Ca2+ (två olika koncentrationer) och Al3+ undersöktes vid pH-intervallet 3-6. Modellering av nettoladdning utfördes i den geokemiska modellen Visual MINTEQ. Jorden som användes hade en halt av organiskt kol på 45%. Adsorptionen av PFAS:er var starkt positivt korrelerad med kedjelängden på de perfluorinerade kolkedjan. Ju längre kolkedja (dvs. mer hydrofob), desto starkare adsorption till partiklar. Relationen mellan sorptionen (här uttryckt som partitioneringskofficienten log Kd) och kedjelängd var linjär för alla PFSA och för C3 till C10 för PFCA. PFSA (sulfonat) adsorberade starkare än PFCA (karboxyl), och FOSA (sulfonamid) adsorberades starkast. För de flesta PFCA, (C5-C13) fanns en allmän trend där log Kd (dvs. sorption) minskade med ökande pH, på grund av pH-beroende förändringar på jordpartiklarna. För korta och medellånga PFCA (C5-C8) och för PFHxS hade katjonsammansättningen en tydlig effekt på sorptionen. Aluminiumjoner (trevärd, Al(NO3)3) hade den största effekten, följt av kalcium (tvåvärd, Ca(NO3)2) där den högre koncentrationen resulterade i starkare sorption. Natrium (envärd, NaNO3) hade minst påverkan på sorptionen till jordpartiklar. Visual MINTEQ tar hänsyn till många parametrar (inklusive pH), när nettoladdningen på jordpartiklarnas yta räknas ut. När log Kd för olika PFAS:er jämfördes med endera pH eller negativ nettoladdning, drogs slutsatsen att nettoladdning korrelerade bättre med sorption än pH.

Perfluoroalkyl substances (PFASs) are global environmental contaminants and a need for monitoring levels has arisen due to their persistency and their ability to bioaccumulate. One relatively novel method of monitoring for both long and short time intervals and generating time-weighted average (TWA) concentrations is passive sampling for which no power, maintenance and supervision is required. The polar organic compound integrative sampler (POCIS) with a weak anion exchange (WAX) sorbent and the POCIS with a hydrophilic-lipophilic balance (HLB) adsorbent were calibrated for PFASs in a laboratory uptake experiment, and applied at a drinking water treatment plant (DWTP) in Stockholm, Sweden.   In the calibration study, all of the 14 studied PFASs were taken up by both passive samplers. Two and three out of the 14 studied PFASs had reached equilibrium after 28 days using POCIS WAX (PFBA and PFTeDA) and POCIS HLB (PFBA, PFPeA and PFTeDA), respectively. The sampling rate (Rs), which is the extracted water in liters per day, ranged between 0.003 and 0.10 L day-1 for the POCIS WAX and between 0.00052 and 0.13 L day-1 for the POCIS HLB. In general, Rs increased with increasing perfluorocarbon chain-length (C4 to C8) and for a perfluorocarbon chain-length longer than C8, Rs decreased with increasing perfluorocarbon chain-length (C8 to C13) for both passive samplers. FOSA had the highest Rs-value (0.10 and 0.13 L day-1) for both POCIS WAX and POCIS HLB, respectively. The POCIS WAX had a higher uptake for the short-chained PFASs PFBA (134 ng after 28 days), PFPeA (410 ng) and PFHxA (834 ng), compared to the POCIS HLB (0.5 ng, 58 ng, and 373 ng, respectively). For all other compounds, the accumulated amounts in the POCIS HLB were in the same range as in the POCIS WAX.   The application of the passive samplers at the DWTP showed that both passive samplers could detect ultra-trace (pg to ng L-1) levels of PFASs. A comparison of the TWA concentration showed that the two passive samplers had a good linear correlation (R2 = 0.63), but the TWA concentrations derived by POCIS WAX was approximately 40% higher compared to POCIS HLB. A comparison between the passive samplers and the grab samples did not show a correlation (R2 = 0.24 for POCIS WAX and R2 = 0.10 for POCIS HLB). The application also included a comparison of the removal efficiency in the conventional DWTP and a pilot plant with additional treatments steps of granulated activated carbon (GAC) and nanofiltration (NF). For the full-scale DWTP the average removal efficiency was 32% and high removal efficiency was observed for PFBA (81%). For the pilot plant, the removal efficiency was 100% for all the detected PFASs in the raw water. / Perfluoroalkylsubstanser (PFAS) har blivit uppmärksammade som globala miljöföroreningar, och ett behov av att övervaka dessa ämnens förekomst i miljön har uppkommit på grund av hög persistens i kombination med hög förmåga att bioackumulera. En relativt ny metod för tidsintegrerad provtagning är så kallad passiv provtagning. En adsorbent placeras i fält och ackumulerar PFAS från vattnet. Tillgång till elektricitet behövs inte, och behov av övervakning och underhåll är minimalt. I denna studie kalibrerades en så kallad ’polar organic compound integrative sampler’ (POCIS) för mätning av PFAS genom upptagsexperiment med två olika adsorbenter: en svag anjons adsorbent (WAX) och en hydrofil-lipofil balanserad adsorbent (HLB). Metodiken tillämpades sedan på vatten från ett dricksvattenverk i Stockholm, Sverige.   Upptagsexperimenten utfördes med 14 PFAS och samtliga togs upp av båda adsorbenterna. Två respektive tre av de studerade PFAS uppnådde jämvikt efter 28 dagar för WAX (PFBS och PFTeDA) samt HLB (PFBA, PFPeA och PFTeDA). Upptagshastigheten (Rs), det vill säga den volym som extraheras per dag, varierade mellan 0,003 och 0,1 L dag-1 för WAX och mellan 0,00052 och 0,13 L dag-1 för HLB. Generellt ökade Rs med en ökande längd på kedjan av perfluorerade kol upp till C8, för att sedan avta med ökande kedjelängd. FOSA hade det högsta Rs-värdet (0,10 och 0,13 L dag-1) för både WAX och HLB. WAX hade ett högre upptag (upp till 134, 410 och 834 ng) för PFAS med kort perfluorerad kolkedja (PFBA, PFPeA respektive PFHxA) jämfört med HLB (upp till 0,5, 58, och 373 ng). Den ackumulerade mängden för alla andra PFAS överensstämde väl mellan de båda provtagarna.   Mätning av PFAS halter i dricksvattenverket med hjälp av POCIS WAX och POCIS HLB visade att även PFAS kunde detekteras även vid miljörelevanta halter. En jämförelse mellan de båda passiva provtagarna visade på ett linjärt samband (R2 = 0,63), men där POCIS WAX hade en tendens att överskatta koncentrationen med ca 40%. En jämförelse mellan de passiva provtagarna och traditionell uppsamlingsprovtagning visade på låg överrensstämmelse (R2 = 0.24 för POCIS WAX och 0.10 för POCIS HLB). Vid tillämpningen gjordes även en beräkning för reningseffektiviteten av PFAS i dricksvattenverket och i en pilotanläggning där ytterligare rening med granulerat aktivt kol (GAC) och nanofiltration (NF) används. I dricksvattenverket var den genomsnittliga reningen 32%, med den högsta reningseffektiviteten för PFBA (81%). I pilotanläggningen var reningen 100% för alla upptäckta PFAS i råvattnet.