全氟化合物对水生植物的生态效应研究Ⅱ——金鱼藻对水中PFOS的生物富集及生理响应

为探究全氟化合物对水生植物的生态效应,选择金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)为受试生物,设定5、100、1 000、10 000、50 000、100 000μg·L-1以及对照共7个PFOS浓度梯度进行水培,分析包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)在内的抗氧化系统酶和细胞色素含量等生理响应特征,并研究金鱼藻对PFOS的生物有效性及富集能力。结果表明:金鱼藻对PFOS的富集量最高可达3 180 mg·kg-1dw,最大富集系数高达40.7倍,可作为PFOS污染水体植物修复的遴选物种。随PFOS浓度升高,SOD活力总体上没有明显变化,但POD活力表现为双重效用,即低浓度促进酶活力积累,而高浓度抑制酶活力积累。CAT活力在低浓度组(0、5、100、1 000μg·L-1),未表现出明显异常,在高浓度组(10 000、50 000、100 000μg·L-1),出现先升高后降低的趋势。色素含量也反应较为敏感,低浓度处理后色素含量升高,高浓度处理则导致色素含量先升高后降低,最高浓度处理下一直处于较低水平,可作为评价PFOS污染水体的生理敏感性指标。     

新生鼠PFOS低剂量慢暴露对成年后神经行为的影响

为观察新生鼠全氟辛烷磺酸(PFOS)低剂量慢暴露对其成年后神经行为和海马组织影响,选取出生后5-7 d雄性SD幼鼠80只,按体重随机分为4组,分别为对照组(Con)、低剂量组(P5)、中剂量组(P10)、高剂量组(P20),每组各20只。从PND7开始染毒,共染毒12周,动态记录体重,并进行水迷宫、旷场实验、滚轮实验观察神经行为变化,同时取材进行HE染色,观察海马形态学改变。结果显示与Con组比较,P20组染毒8 d后出现体重增长减缓(P0.05),4周时P10和P20组死亡率明显升高;并且P10、P20组在4周,P5组在8周时,水迷宫实验逃逸潜伏期延长,目标象限停留时间缩短;P10、P20组大鼠在4周,P5组在8周时,旷场实验中央格停留时间延长,站立次数减少,行走总距离缩短;滚轮试验中,对照组和P5组肢体运动协调能力无显著性差异。P5组在染毒12周时出现海马神经元排列紊乱,胞核固缩及胞体胀大,CA1区细胞和齿状回闩区神经前体细胞数量明显少于Con组(P0.01)。上述结果表明,大鼠幼年PFOS低剂量慢暴露可损害其成年后空间学习记忆及自主探究能力,这种损害可能与海马神经元发生不足有关     

Potential correlation between perfluorinated acids and liver morphology in East Greenland polar bears (Ursus maritimus)

In this study, residual concentrations of chlorpyrifos (CPF) were determined in feed (40) and fodder (25) samples collected from various locations of Tarai region of Uttarakhand. For extracting residues, liquid–liquid partition followed by alumina column clean up was used and the detection and quantification of residues was undertaken with the help of high-performance liquid chromatography using C18 column and diode array detector at 220?nm. Of the total 40 feed samples analyzed, 7 (17.5%) samples were found positive for CPF with the mean residual concentration of 0.058?µg?g^?1; while out of 25 fodder samples, CPF residues were detected in a single (4%) sample with residual concentration of 0.39?µg?g^?1. However, none of the feed or fodder samples contained CPF residues above the prescribed limit.     

Standard purity and response factors of perfluorinated compounds

It has been reported that the relative response factors of isotopically labeled standards and unlabeled standards of the same perfluorinated compounds could be different. Individual (100 ng mL^?1) solutions of perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS) were analyzed using high-performance liquid chromatography tandem mass-spectrometry under negative-ion electrospray to detect any impurities present down to 0.5%–0.1% relative to the major component. Purity of the standards ranged from approximately 86% to ≥ 97%. Standard solutions of unlabeled and isotopically labeled materials were analyzed to compare the response factors of isotopically labeled analytes versus their nonlabeled counterparts in three different matrices at equivalent concentrations: organic solvent (methanol), serum extract, and water present individually and concurrently. Not all labeled analytes have the same response factor as their nonlabeled complement, and in at least one case the matrix in which the standard is present may cause significant suppression of response. Standard solutions of electrochemical fluorination produced PFOA and PFOS were quantified under multiple reaction monitoring mode, using calibration curves prepared from standards consisting primarily of linear standards only. The use of linear only standards may cause under-prediction of concentrations, and that the working range of these standards may be limited.     

胚胎期和哺乳期全氟辛烷磺酸(PFOS)暴露致大鼠学习记忆能力下降

为了探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)的发育神经毒性,寻找PFOS发育神经毒性作用的敏感期,利用水迷宫和组织病理切片技术,研究了胚胎期和哺乳期暴露于PFOS后新生大鼠发育情况、学习记忆能力、抓力以及海马组织病理学改变。结果显示：PFOS导致仔鼠发育迟缓,睁眼期延迟。仔鼠出生后体重与对照组相比出现显著性降低。同一PFOS暴露浓度下,胚胎期暴露组体重低于哺乳期暴露组,抓力差异不显著。水迷宫实验结果显示,TT15(胚胎期和哺乳期均暴露于15 mg·L^-1 PFOS)和TC15(仅胚胎期暴露于15 mg·L^-1 PFOS)暴露组仔鼠逃避潜伏期显著高于对照组,且TC15暴露组仔鼠逃避潜伏期显著性高于CT15(仅哺乳期暴露于15 mg·L^-1 PFOS)暴露组。空间探索实验中,TT15暴露组仔鼠在目标象限的游泳时间显著性低于对照组,其他组无显著性差异。组织病理切片结果显示暴露组海马组织细胞数量减少,出现细胞凋亡现象。结果表明,PFOS造成仔鼠的发育延迟以及学习记忆能力下降的关键作用时期可能是胚胎期。     

孕哺期全氟辛烷磺酸暴露对子代大鼠糖代谢的影响

探讨孕哺期全氟辛烷磺酸(PFOS)暴露对子代大鼠成年后糖代谢稳态的影响。Wistar孕鼠随机分组,自孕0天(GD0)起分别以0 mg·kg^-1(对照组)、4 mg·kg^-1(低剂量组)和8 mg·kg^-1 (高剂量组) PFOS(以饲料中PFOS计)经口染毒至仔鼠出生后21天(PND21)断乳为止。高效液相/质谱法检测PND1、PND21和PND42时仔鼠血清PFOS含量。检测仔鼠断乳后第8周和第18周时空腹血糖和胰岛素水平计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR);比较仔鼠口服糖耐量及肝脏糖代谢关键酶表达水平改变。结果显示：发育期PFOS暴露导致仔鼠出现血清中PFOS蓄积,以PND21时浓度最高,在低剂量组和高剂量组中分别为(7.77±1.45) μg·mL^-1和(5.09±0.57) μg·mL^-1。与对照组相比,不同剂量组仔鼠在断乳前后均出现明显体重降低,并在成年后出现高胰岛素血症,但PFOS仅在雄性仔鼠中引起了血糖升高。18周龄时口服糖耐量结果显示,PFOS暴露使雄性仔鼠在该阶段出现糖耐量受损,同时造成过氧化物酶体增殖物活化受体γ协同刺激因子(PGC-1)、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)表达水平的显著增高以及葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6P)表达水平的显著降低。以上结果说明PFOS孕哺期暴露可引起子代成年后糖代谢失调,有增加糖尿病患病风险可能。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对中华蜜蜂的毒性

选用中国蜂种中华蜜蜂工蜂作为受试生物,建立其环境危害评价毒性测试方法,用所建立的方法对全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品进行了接触急性毒性及经口急性毒性风险评价,并比较了"小烧杯法"和"饲喂管法"两种经口毒性方法的优缺点及对毒性结果的影响。研究结果表明,"小烧杯法"实验中C4织物三防整理剂对中华蜜蜂的24h-LC50为1435mg·L~(-1),48h-LC_(50)为284.67mg·L~(-1);其余替代品在限度实验均未出现蜜蜂死亡,4种PFOS替代品对中华蜜蜂的接触毒性及经口毒性均为低毒,但"小烧杯法"测得的经口毒性结果比"饲喂管法"高。     

典型全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物白符跳(Folsomia candida),评价4种PFOS替代产品,包括50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(简称表面活性剂)、用调聚法合成的三防织物整理剂(含固率23.7%,简称织物三防整理剂)、用电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂的生态毒性,目的是为筛选安全高效的PFOS替代品提供科学依据。研究表明,表面活性剂与三防织物整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)分别为4959和1007mg·kg-1,而C4与C6整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)均大于5000mg·kg-1;表面活性剂、织物三防整理剂与C4整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)分别为0.15、0.12和0.18mg·kg-1,而C6织物三防整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)大于1mg·kg-1;4种替代品生态毒性顺序为织物三防整理剂>表面活性剂>C4>C6织物三防整理剂。通过与本实验室PFOS生态毒性的研究结果比较发现,除织物三防整理剂,其余3种替代品对跳虫的生态毒性作用均小于PFOS,其中C6整理剂对跳虫的毒性最小,有望成为替代PFOS的环保型织物整理剂。     

我国削减并逐步替代全氟辛烷磺酸盐(PFOS)的策略与建议

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)具有低表面张力、良好的热稳定性和化学稳定性等特性,作为含氟表面活性剂被广泛应用于卫生、消防与电镀等工业领域。但是,PFOS具有高持久稳定性,会在环境、人体与动物组织中富集,因此2009年《斯德哥尔摩公约》将PFOS列为新增POPs受控物质。目前,我国还在生产和使用PFOS,如何对其进行有效控制,削减并逐渐替代PFOS及其衍生物,是我国面临的巨大挑战。在介绍了PFOS的生产与应用现状基础上,结合其替代技术,提出了削减和逐步替代PFOS的策略。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对家蚕大造的生态毒性

以中国本地家蚕品种大造作为受试生物,实现实验室规模化饲料饲养和初步实验动物化;建立家蚕大造环境危害评价急性毒性测试方法;对4种PFOS替代品包括:50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂、用调聚法合成的织物三防整理剂(含固率23.7%)、用电解氟化法合成的C4和C6织物三防整理剂,进行了急性接触毒性、急性饲喂毒性及慢性饲喂毒性的安全风险评价。实验使用的4种PFOS替代品试验急性饲喂浓度均达到或超过2000mg·L-1,家蚕未出现明显死亡;在接触实验浓度达到10g·L-1时,家蚕未出现明显死亡,以上结果证明,4种PFOS替代品对大造蚕种的急性饲喂毒性和接触毒性均为低毒。较低浓度的表面活性剂会严重影响到大造蚕种的结茧率,当表面活性剂浓度为0.4g·kg-1时,蚕种不能结茧,其余3种化学品在浓度大于0.004g·kg-1,对大造蚕种的结茧率产生一定的影响作用,但抑制作用相对较为平缓。替代品均会降低家蚕茧层率,表面活性剂在浓度为0.04g·kg-1时,茧层率剧烈下降,其他3种替代品抑制作用相对平缓。织物三防整理剂、C4和C6织物三防整理剂几乎不会影响蚕卵孵化,但表面活性剂会造成家蚕孵化率降低,在0.04g·kg-1后孵化率为0。