全氟化合物污染特征及生态风险评估

司圆圆 张卓婷 王林钰 陈兴汉(阳江职业技术学院，广东 阳江 529500)

0 引言

全氟化合物是一类(perfluorinated compounds, PFCs)新型的持久性有机化学污染物，目前研究较多的是全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate, PFOS)和全氟辛酸(perfluorooctanoic acid，PFOA)两类物质[1]。该类物质具有防水、防油、耐酸碱和强氧化剂等特征，且性质稳定，在纺织品、包装、皮革及涂料添加剂和灭火器中广泛应用；环境中的PFCs可以通过食物链缓慢进入高等动物，且生物蓄积性强，进入高等动物体内会干扰正常的内分泌系统。由于PFCs可以长距离迁移，已经证实在南极等边缘区域检测到该类物质，PFCs已经被认为是全球性的污染物[2]。PFOS和PFOA也是近年来陆续被列入斯德哥尔摩公约中严禁生产和使用的物质，发达国家已逐步意识到其危害性进而将其列为禁止使用的物质，而大部分发展中国家包括我国都在工业上继续使用，因其性质稳定，难于降解，对生殖系统、神经毒害较大，已经引起国内外学者的广泛关注[3-5]。

1 PFCs的污染现状

环境介质中PFCs的污染主要存在水体、大气和土壤中。其中水体含量最高，主要包括地表水、饮用水和养殖水等，主要来源于工业排放。目前，PFCs在全球不同水体中的污染呈现普遍趋势，主要包括太平洋中东部[6]、日本沿海[7]、中国香港沿海和长江入海口[8]等，其中在南北极[9]也被检测到，其整体污染水平处于纳克级，通过食物链放大影响高等动物。工业发达国家和地区直接受到污染物排放的影响，不发达国家或地区由于PFCs的生物地化循环间接受到影响。PFCs的宿源为污水处理厂，由于其稳定性强，难降解，对环境影响大，PFCs通过污水厂富集之后成为一个主要的排放源。由于PFCs较难挥发，且常规方法和仪器检出限低，通常在大气环境中检出率较低，土壤中PFCs的检出率也不高。

PFCs为持久性有机物，在生物体内PFCs的蓄积水平高。自然环境中不能降解，因此通过食物链进入高等动物后对之产生较大影响，文献表明，PFOS为动物体内主要的PFCs污染源，在高等动物中的含量明显低于低等动物，肉食性动物体内含量高于素食性动物[10]。对于毒性特征，PFCs的毒性较大，具有生物累积性，在生物体内的蓄积水平甚至高于二英和农药类，具有致癌、生殖毒性、免疫毒性、诱变毒性等，可引起高等动物全身脏器损伤。PFCs的毒性特征主要考察其对水生生物和陆生生物的毒性影响，通过毒性试验使植物或动物暴露于含PFCs的环境中，考察半数致死剂量或者存活率。

2 PFCs的毒性特征

PFCs不同于一般的持久性有机物的高脂肪亲和能力，其对高等动物影响较大。进入生物体内之后与蛋白质高度结合，富集在血液、肝脏、肌肉和脾脏器官，以血液和肝脏中浓度最高。PFCs的毒性特征主要考察PFCs对水生生物和陆生生物的影响。考察面涉及浮游藻类、洋葱、大豆等，还有鱼类、鹅等动物，综合考察其对生态系统各食物链营养级中生物的影响。

2.1 对水生生物的毒性特征

对水生生物的毒性影响主要考察对水生植物的影响和水生动物的影响。对水生植物的影响主要通过毒性实验来判断，毒性终点为不同时间节点的细胞密度、叶绿素a、生长等。通过物种暴露实验对不同浮游植物对PFCs的影响进行毒性试验，毒性指标包括植物形态、节点数等进行评价。不同水生植物对PFCs反应敏感度不同，浮游植物(中肋骨条藻、小狐尾藻)对PFOS影响较大，而舟型藻对PFOS不敏感[11]。

对水生动物的影响考查不同时间节点的水生动物的成体存活率、生长、群落结构和死亡率等。水生动物中，鱼类对PFCs的敏感性高于无脊椎动物(牡蛎、贝等)，通过开展急性毒性实验[12]，鳟鱼暴露在PFOS中，96h半数致死计量为13.7mg/L，同等条件下，盐水虾96h半数致死剂量为3.5mg/L。

2.2 对陆生生物的毒性特性

对陆生生物的毒性影响主要考察对陆生植物的影响和陆生动物的影响。PFCs对陆生生物的毒性实验是通过在不同含量PFOS的土壤中种植不同的植物种子，共进行21d的发芽实验及存活研究，考查指标主要为目的植物物种的出芽率。一般认为，洋葱是对PFCs较敏感的物种[13]，常见植物对PFCs的敏感度依次为：西红柿>生菜>苜蓿>大豆。

陆生动物主要包低等无脊椎动物和高等动物，主要通过96 h的半数致死剂量进行考量。无脊椎动物通常选取蚯蚓和蜜蜂进行，高等动物选取鸟类。对PFCs的毒性实验表明，PFCs敏感度实验表明敏感度蚯蚓>蜜蜂，蚯蚓96 h半数致死剂量为4.8 ug/只，而蚯蚓在373mg/kg的土壤中经过14d的存活率观察，没有发现对其不利的影响。鸟类主要选取绿头鸭和北鹌鹑，实验基于毒性实验，主要考察半数致死剂量、形态和体重等指标，结果显示对PFCs敏感度北鹌鹑>绿头鸭。食物暴露后期，在北鹌鹑的肝脏和血清中均检测到PFOS[11]。

3 PFCs的生态风险评估

生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学的知识，定量确定危害对人类和生物的负效应的概率及其强度的过程，也即是对风险进行预测和识别，给出某一危害发生的概率及其后果的性质。主要评价对人群和物种引发威胁的概率，生态风险评估是研究持久性有机物环境风险的重要手段。对 PFCs展开生态风险研究也是评估其生态危害的重要手段，该方法主要通过评估单一毒性有机化合物的生态毒理效应来进行打分与阈值进行比较法实现。目前生态风险评估的主要方法有环境暴露浓度法(PEC)对比法或环境期望浓度法(EEC)比较法。评估手段主要是通过一系列模型运算，得到 PFCs的风险商值(RQ)，以1为临界点进行比较，RQ值越大，表明该物质风险因素越大；RQ值越小，表示该有机物越安全。该方法是评估持久性有机物常用的方法，英国某环保机构曾运用该方法对本地域主要河流中的PFOS的来源进行预测[14]，调查统计源内的主要污染行业如半导体、电镀、涂料、纸张处理等行业，运用欧盟地区的物质评价系统，进而计算出受到生产灭火器的企业污染河流水生生物的PEC/PNEC为4，而某些背景地区或偏远地区的PEC/PNEC较小，甚至小于0.004。大西洋某海洋环境保护机构也运用该方法得到类似的结论[15]。但是目前对PFOA的研究有限，文献资料也不多，因此推断在一般条件下，由PFOA带来的生态风险不大。但是在一系列生物放大的状态下，PFOA的污染水平可能与PFOS是相当的[16]。

4 结语

全氟化合物作为新型持久性有机化合物，在各类环境生态系统中广泛存在，通过食物链放大、高等动物蓄积，已经对生态系统造成了既在或潜在的污染。而我国对于PFCs的研究尚处于起步阶段，对其污染来源研究不充分，对于该类物质在自然环境中如何进一步迁移转化的文献报道也较少，对该类化合物有效分析和检测的研究也更是有限，同时随着国际组织对PFCs管控日益严格及我国PFCs污染的日益加重，如何对PFCs进行持续有效普查、检测、风险评估和安全性评价必将受到持续关注，有望成为国内外学者进一步研究的热点。