西沙群岛水生和陆地生物中PFASs的物种特异性积累与生物放大作用

《Marine Pollution Bulletin》：Species-specific accumulation and biomagnification of PFASs in aquatic and terrestrial organisms from the Xisha Islands

全氟化合物（PFASs）在Xisha Islands水生及陆生生物体内的分布特征及风险评价研究。采集水、鱼、鸟样本，检测ΣPFASs浓度范围：水体0.15-3.61 ng/L，鱼类组织1.4-35 ng/g，鸟类组织nd-61 ng/g。主要发现PFASs在鱼体内按肝>鳃>肌分布，鸟类肝>心>肌；水相以PFOA为主，鱼体长链PFCAs占优，鸟体PFOS为主，揭示水生与陆生生物暴露源差异。 trophic magnification factors显示水生生物<1，陆生生物>1，传统单化合物风险评估鱼类风险低，但混合风险评估提示儿童食用本地鱼类可能存在健康风险。本研究为南海Xisha群岛PFASs污染生态效应评估提供数据支撑。

　　

张玉泉|向军|顾姣凤|曾鹏|彭启飞|陈永富|胡玉峰|王立成|周航|莫玲

中国海南省海口市，海南环境科学研究院，571126

摘要

本研究收集了西沙群岛的水样、鱼类和鸟类样本，调查了全氟和多氟烷基物质（PFASs）在水生和陆地生物体中的物种特异性积累和生物放大效应。海水中的PFASs总浓度范围为0.15至3.61 ng/L，鱼组织中的浓度为1.4至35 ng/g（湿重），鸟类组织中的浓度为nd至61 ng/g（湿重）。在鱼类中，PFASs的浓度顺序为肝脏 > 鳃 > 肌肉；在鸟类中，浓度顺序为肝脏 > 心脏 > 肌肉。全氟辛酸（PFOA）是水中主要的PFASs。长链全氟羧酸（C9–14）在鱼类中占主导地位，而全氟辛烷磺酸（PFOS）在大多数鸟类样本中占主导地位，这表明鱼类和鸟类样本的PFASs暴露来源不同。本研究中，水生生物（鱼类）的生态放大因子（trophic magnification factor）小于1，而陆地生物（鸟类）的生态放大因子大于1，这可能受到生物转化、生态特征等多种因素的影响。传统的单一化合物风险评估表明食用鱼类风险较低，但使用相对效力因子（RPF）进行的综合风险评估表明，儿童通过食用某些当地鱼类可能会暴露于多种PFASs，从而对健康构成风险。我们的研究将有助于更全面地评估南中国海西沙群岛地区的PFASs污染及其生态影响。

引言

全氟和多氟烷基物质（PFASs）是一类合成有机化合物，其中碳链上的氢原子被全部或部分替换为氟原子。这种独特的结构使它们具有极高的热稳定性、化学抗性和表面活性，因此在过去六十年中广泛应用于工业和消费品中（Wang et al., 2013）。然而，PFASs的广泛使用导致它们通过工业排放、废水排放和产品使用不断释放到环境中（Buck et al., 2011）。

由于PFASs的持久性、生物累积潜力和毒性，它们已在各种环境介质中被普遍检测到，引发了全球关注（Haug et al., 2010; Pan et al., 2021; Zhang et al., 2020; Zhao et al., 2017）。尽管国际社会努力限制其生产和使用，但PFASs仍在全球生态系统和生物体中普遍存在。越来越多的科学和医学证据表明，接触PFASs可能诱发不良健康影响，包括癌症、肾功能损害、免疫抑制和内分泌紊乱（He et al., 2023; Lau et al., 2007; Liu et al., 2021）。

自（Giesy和Kannan, 2001）首次报告野生动物中全氟辛烷磺酸（PFOS）的高浓度以来，研究人员越来越多地记录到陆地和海洋生物中的PFASs污染。这些研究表明，PFASs通过水生和陆地食物网进行生物累积和生物放大，对人类健康构成重大威胁（Lewis et al., 2022）。

南中国海（SCS）面积约为350万平方公里，周边是快速工业化的国家，包括中国、越南、泰国、马来西亚、菲律宾、文莱、印度尼西亚和新加坡。这些国家通过地表径流向SCS排放大量PFASs（Kwok et al., 2015）。与其他研究区域不同，SCS是太平洋和印度洋之间的重要连接点，具有热带季风海洋气候，全年温度较高且降雨量大（Sun et al., 2014; Sun et al., 2017）。尽管在SCS的西沙群岛中检测到了多种持久性有机污染物（Sun et al., 2014; Sun et al., 2017），但关于当地生物体中PFASs的生物累积和生物放大的研究仍然有限。值得注意的是，PFASs具有强烈的疏水性和疏脂性，其生物累积机制与传统亲脂性污染物（如农药）不同（Liu et al., 2020; Luo et al., 2024; Zhong et al., 2019）。研究PFASs在组织中的分布对于了解其累积模式、食物网内的传输途径、毒理效应及相关环境风险至关重要。此外，水生和陆地生物之间的代谢过程差异可能导致某些PFASs在陆地生态系统中的生物放大效应显著增强，尽管在海洋系统中的生物累积程度较低（Huang et al., 2022; van den Brink et al., 2015）。同样，PFASs的生物放大模式也可能存在地理差异。例如，亚热带食物网中大多数PFASs的生物放大因子低于温带和北极食物网中的报道值，这种差异可能由多种因素造成。

PFASs通过生物累积和生物放大在食物链中逐渐富集，导致鱼类、食鱼鸟类、哺乳动物和人类暴露于其中。最终，顶级捕食者（包括人类）体内的PFASs浓度可能远超过环境背景水平，可能破坏生态层次结构并加剧跨物种健康危机。目前关于SCS生态系统中PFASs分布和生物累积的知识空白阻碍了准确的风险评估和针对性缓解策略的制定。此外，海鲜消费仍然是沿海人群的主要暴露途径（Meng et al., 2019），因此需要对岛屿生态系统中的水生生物进行系统的健康风险评估。

本研究旨在：（1）系统地确定西沙群岛水体、水生生物和陆地生物中的PFASs浓度、组成特征和组织特异性分布模式；（2）评估该地区水生和陆地食物链中PFASs的生物放大潜力；（3）量化沿海居民通过食用海鲜暴露于PFASs的健康风险。研究结果将为了解西沙群岛地区的PFASs污染及其生态影响提供宝贵见解，为类似环境中的生态系统保护和生物多样性管理提供科学依据。

化学物质和试剂

研究的目标PFASs包括十三种全氟羧酸（PFCAs）和三种全氟磺酸（PFSAs）。所有天然PFASs和带有质量标记的内标均来自加拿大安大略省圭尔夫的Wellington实验室。天然PFASs的纯度大于98%，包括全氟丁酸（PFBA）、全氟戊酸（PFPeA）、全氟己酸（PFHxA）、全氟庚酸（PFHpA）、全氟庚烷磺酸（PFHpS）、PFOA、PFOS、全氟壬酸（PFNA）等。

水和鱼组织中的PFASs浓度

在水样中检测到八种目标PFASs（PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFOA、PFNA、PFBS、PFHxS和PFOS），PFASs总浓度范围为0.15至3.61 ng/L（平均1.79 ng/L，表S6）。这一浓度与之前报道的北部湾水域中的PFASs浓度（1.53–2.11 ng/L）相当（Pan et al., 2021）。总体而言，西沙群岛水中的PFASs浓度相对较低（Diao et al., 2022; Meng et al., 2021）。

结论

本研究全面评估了西沙群岛地区水生和生物体中的PFASs污染、物种特异性积累和生物放大模式。PFOA是水相中的主要化合物，而PFTrDA和PFOS在鱼类和鸟类组织中较为普遍。鱼类组织和水相中的PFASs特征存在显著差异。组织分析显示，

作者贡献声明

张玉泉：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。向军：撰写 – 审稿与编辑，方法学研究，数据分析。顾姣凤：撰写 – 审稿与编辑，资金筹集，数据分析。曾鹏：撰写 – 审稿与编辑，实验研究，数据分析。彭启飞：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，软件应用，数据管理。陈永富：撰写 – 审稿与编辑，方法学研究，实验研究。胡玉峰：撰写 – 审稿与编辑，软件应用。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了海南省科学技术专项资金（ZDYF2025SHFZ063）和海南省国际科技合作计划（GHYF2025003）、中国环境科学研究院湖泊污染控制重点实验室开放研究基金（2024HPYKFYB09）以及国家自然科学基金（42067051）的财政支持。