土壤中全氟化合物的生物可利用性研究.pdf

1、全氟化合物(perfluoroalkylsubstances，PFASs)因其獨(dú)特的疏水和疏油特性而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和日常生活產(chǎn)品中，如表面活性劑、制冷劑、潤滑劑、涂料、泡沫滅火劑和化妝品等。含有PFASs及其前體化合物的產(chǎn)品在生產(chǎn)、應(yīng)用、運(yùn)輸和處置過程中會釋放到環(huán)境介質(zhì)大氣、水、土壤和沉積物中。PFASs具有較強(qiáng)的蛋白質(zhì)結(jié)合能力，能在發(fā)生生物富集和生物放大效應(yīng)，從而對生物和人體健康等產(chǎn)生不利影響。因此，近年來關(guān)于PFASs在生物體內(nèi)的

2、富集研究一直是環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。
　　以蚯蚓（Eiseniafetida）為受試生物，通過10個PFASs(7個全氟羧酸(PFCAs)和3個全氟磺酸(PFSAs)在人工染毒土壤中的富集與清除實(shí)驗(yàn)，研究土壤中PFASs的生物可利用性。所有測試PFASs都可以被蚯蚓吸收。PFASs在蚯蚓體內(nèi)的富集與清除動力常數(shù)與全氟碳鏈的長度密切相關(guān)。蚯蚓對PFASs的吸收速率常數(shù)(ku)為0.016（全氟己酸，PFHxA）～0.102d-

3、1（全氟十二酸，PFDoA）和0.003（全氟丁烷磺酸，PFBS）～0.030d-1（全氟己烷磺酸，PFOS）。清除速率常數(shù)(ke)為0.030(PFDoA)～0.187(PFHxA)d-1和0.039(PFOS)～0.072d-1(PFBS)。長碳鏈的PFASs顯示出較高的吸收速率常數(shù)(ku)，較高的半衰期(t1/2)，達(dá)到吸收平衡所需要的時間（tss）也較長，但是其清除速率常數(shù)（ke）卻較低。并且，全氟磺酸(PFSAs)的ku，t1

4、/2，和tss值要比相同全氟碳鏈長度的全氟羧酸(PFCAs)的高，而ke值卻較低。說明蚯蚓更易于吸收長碳鏈的PFASs，同等全氟碳鏈長度時，更易于吸收PFSAs，清除規(guī)律則恰好相反，即短碳鏈的PFASs更易于從蚯蚓體內(nèi)排除，相同全氟碳鏈長度的PFASs，PFCAs比PFSAs更易清除。蚯蚓能從染毒土壤中高效富集PFASs，即使是全氟碳鏈長度小于等于7的PFHxA、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、PFBS和全氟己烷磺酸(PF

5、HxS)等，均有很好的生物富集效應(yīng)。PFASs在蚯蚓從土壤中的富集因子(BSAFs)與全氟碳鏈長度呈現(xiàn)顯著的正線性相關(guān)性。并且，相同全氟碳鏈長度的PFSAs比PFCAs具有更高的BSAFs，說明蚯蚓更容易從土壤中富集長碳鏈的PFASs，相較于PFCAs也更易于富集PFSAs。蚯蚓從土壤中富集PFASs的BSAFs具有濃度依賴性，BSAFs隨著土壤中暴露濃度的增加而降低。
　　以小麥（Triticumaestivum）為受試生物，通

6、過溫室培養(yǎng)盆栽實(shí)驗(yàn)研究了11個PFASs（8個PFCAs和3個PFSAs）在小麥中的吸收累積。PFASs能被小麥根從土壤中吸收富集，并且發(fā)生根部向莖葉部分的遷移。PFASs在小麥根中的富集因子(RCFs)以及在整個小麥中的富集因子(BCF)均隨著全氟碳鏈長度增加而降低，呈現(xiàn)負(fù)線性相關(guān)性，并且RCFs隨土壤—水分配系數(shù)(Koc)的增加而降低。PFASs在小麥中從根到莖葉的傳輸因子(TFs)以PFHxA為界限，先增加后再指數(shù)降低。在三個PF

7、SAs中，PFHxS顯示最高的TF。小麥從土壤中富集PFASs的趨勢與蚯蚓從土壤中富集PFASs恰好相反，而PFHpA在植物體內(nèi)的BCFs與在蚯蚓體內(nèi)的BSAF非常相似。以PFHpA為界限，當(dāng)全氟碳鏈長度≥7時，PFASs在蚯蚓體內(nèi)的BSAFs值大于在植物體內(nèi)的BCFs，而當(dāng)全氟碳鏈長度＜7時，蚯蚓的富集因子(BSAFs)小于植物的富集因子(BCFs)。PFASs在植物體內(nèi)的富集受其在土壤—土壤孔隙水中的分配能力、穿透植物表皮的能力及其

8、水溶解度和疏水性的影響。
　　通過實(shí)驗(yàn)室盆栽培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，模擬動物—植物聯(lián)合生境，研究蚯蚓與小麥共存時對PFASs的生物富集的相互影響。當(dāng)蚯蚓與小麥聯(lián)合時，蚯蚓對所有供試PFASs的富集能力都顯著增強(qiáng)，而小麥對PFASs富集變化表現(xiàn)為，短碳鏈(≤7)PFCAs的富集能力提高，而長碳鏈(＞7)PFCAs以及PFSAs的富集能力均減弱。但是，總體來說，蚯蚓與小麥共存時土壤中PFASs總的生物可利用性都有所提高。
　　通過對蚯蚓在N-

9、乙基全氟辛基磺酰胺基乙醇(N-EtFOSE)與氟調(diào)醇(FTOHs，8∶2FTOH(2-全氟辛基乙醇)，10∶2FTOH（2-全氟癸基乙醇））染毒土壤中暴露實(shí)驗(yàn)，研究了PFASs前體物質(zhì)在蚯蚓體內(nèi)的富集及清除動力學(xué)，以及可能發(fā)生的生物轉(zhuǎn)化，并且測定了降解產(chǎn)物。N-EtFOSE與FTOHs及其代謝產(chǎn)物在蚯蚓體內(nèi)富集效果顯著，并且能夠發(fā)生生物轉(zhuǎn)化和降解。N-EtFOSE在土壤—蚯蚓系統(tǒng)能夠降解成其它中間代謝產(chǎn)物，如N-EtFOSE→N-乙基全