亚南极海鸟体内的全氟和多氟烷基物质（PFAS）：对遗留化学物质及替代化学物质长距离传输和生物累积机制的见解

《ACS Environmental Au》：Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Sub-Antarctic Seabirds: Insights into Long-Range Transport and Bioaccumulation of Legacy and Replacement Chemicals

亚南极海鸟肝脏中全氟化合物污染特征及来源研究。南大西洋福克兰群岛和南乔治亚岛2004-2014年采集三种海鸟52份样本，检测22种PFAS，发现PFOS（约80%）和长链PFCAs（约15%）主导污染模式，跨物种和采样区差异小。首次报道白颏海燕和普通潜水海燕肝脏中PFAS浓度，白颏海燕ΣPFAS达7.5 ng/g（ww）。揭示南太平洋农药生产、大气沉降及南大西洋洋流共同驱动污染。检测到新兴化合物HFPO–DA、ADONA及短链PFCAs，表明存在“后悔替代品”风险。稳定同位素分析表明海鸟食性和栖息地差异与PFAS浓度无显著关联，但同位素比值与部分PFAS存在相关性。研究强调南极及远程海域生物监测的紧迫性。

　　PFAS（全氟和多氟烷基物质）是一类广泛存在于环境中的污染物，它们由于具有独特的疏水性和疏油性以及极高的化学稳定性而被广泛应用于工业生产与消费品制造中。然而，这些特性也使PFAS在环境中难以降解，从而导致其在生态系统中长期积累并可能对生物体造成不良影响。PFAS因其持久性、生物累积性和毒性而被列为持久性有机污染物（POPs），并且因其长距离迁移能力而受到全球关注。近年来，由于对传统PFAS（如PFOA和PFOS）的监管加强，一些替代性PFAS（如HFPO–DA和ADONA）逐渐进入市场，但它们是否比被禁物质具有更低的生态风险仍存在争议。本研究通过分析三种不同饮食和迁徙策略的海鸟肝脏样本，探讨了PFAS在南半球，尤其是南大西洋地区的分布情况及其在生物体中的积累模式。

南大西洋的海鸟作为海洋食物网中的顶级捕食者，其体内PFAS的浓度可以反映特定区域和生态系统的背景暴露水平。这些鸟类具有广为人知的饮食和分布特征，使其成为评估污染物暴露的有力生物指标。然而，南半球的PFAS研究相对较少，尤其是在南大洋的次南极地区。本研究在2004年至2014年间采集了三种海鸟（黑眉信天翁、白嘴剑嘴海雀和普通潜水海雀）的肝脏样本，这些样本来自福克兰群岛和南乔治亚岛两个地点。通过检测39种目标PFAS化合物，研究人员首次在普通潜水海雀和白嘴剑嘴海雀中报告了PFAS的浓度数据。研究发现，PFAS在这些海鸟体内的总浓度范围极大，从0.08 ng/g到7.5 ng/g，但不同物种和地区的PFAS污染特征却表现出高度相似性，主要由PFOS（约80%）和PFCAs（约15%）组成。这一现象表明，尽管这些鸟类的生态位、饮食结构和迁徙路径存在显著差异，但它们的PFAS暴露源可能具有相似性，或者PFAS在生物体内的积累和代谢模式趋于一致。

PFAS在生物体内的积累主要依赖于其在蛋白质丰富组织中的富集能力，而肝脏正是这类物质的主要沉积场所。这一特性使得肝脏成为研究PFAS生物累积的重要样本。研究中采用了一种经过优化的检测方法，包括样品前处理、液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）技术，以及基于同位素稀释法的定量分析。该方法确保了检测的准确性和可重复性，同时也为后续的统计分析提供了可靠的数据基础。检测到的PFAS包括传统污染物（如PFOS和PFOA）以及新兴污染物（如HFPO–DA和ADONA），其中部分化合物的浓度虽低于定量限，但其存在仍表明这些替代物质可能正在影响南大西洋地区的生态体系。

研究结果揭示了PFAS在不同海鸟种群之间的分布差异。例如，普通潜水海雀的PFAS浓度普遍较低，而白嘴剑嘴海雀和黑眉信天翁则表现出更高的PFAS含量。这种差异可能与它们的生态行为、迁徙路径和食物来源有关。普通潜水海雀的觅食范围相对较小，主要依赖于南乔治亚岛附近的浅海区域，而白嘴剑嘴海雀和黑眉信天翁则具有更广泛的活动范围，它们的觅食行为可能使其更容易接触到PFAS污染源。此外，不同年份和地区的PFAS浓度也存在变化，这可能与环境输入的波动、气候变化或海洋环流模式的改变有关。

PFAS的污染来源主要包括工业排放、消费产品使用以及大气传输过程。在南半球，巴西等国家仍在使用含PFOS的农药（如Sulfluramid），这种农药的广泛使用可能导致PFOS在环境中积累并最终降解为其他形式的PFAS。此外，南大西洋的洋流系统（如南大西洋洋流）可能在PFAS的长距离传输中起到关键作用，使得某些区域的污染物浓度高于其他地区。研究还发现，某些PFAS化合物（如PFTrDA）在不同海鸟种群中的分布具有相似性，这可能意味着它们在南极生态系统中的生物累积路径存在共性。

尽管PFAS的浓度在不同个体之间存在显著差异，但其污染特征的相似性提示了环境暴露的普遍性。例如，白嘴剑嘴海雀在2014年的样本中表现出更高的PFOS分支异构体比例，这可能与巴西生产的Sulfluramid农药的输入增加有关。然而，这一现象在普通潜水海雀中并未显现，这可能与它们的觅食行为和生态位不同有关。此外，研究中发现PFAS在肝脏中的浓度可能与它们的暴露时间相关，因为肝脏组织可以积累来自环境的污染物，而血液中的PFAS浓度可能较低，因为部分化合物可能通过代谢或排泄过程被清除。

PFAS的生物累积能力使其成为评估环境污染的重要指标。研究还探讨了PFAS在不同组织中的分布情况，如肝脏、血液和蛋类，发现某些组织（如血液）可能含有不同的PFAS混合物。这提示了PFAS在不同生物体内的生物累积机制可能具有多样性，需要进一步研究。此外，PFAS的代谢速率和生物利用度可能因物种不同而有所差异，这也可能导致不同海鸟体内PFAS浓度的显著差异。

PFAS污染的潜在风险不仅体现在其生物累积能力上，还体现在其对生态系统的长期影响。由于PFAS具有极高的稳定性，它们可能在环境和生物体内长期存在，进而影响生态系统的健康。特别是在南大西洋这样的偏远地区，PFAS的输入可能受到全球范围内的工业活动和替代化学品的排放影响。因此，对这些地区的生物体进行监测不仅有助于了解PFAS的污染现状，还能够评估其对生态系统的潜在威胁。

本研究的结果表明，PFAS污染已经渗透到南大西洋的生态系统中，并且在海鸟体内具有一定的生物累积性。尽管PFAS的浓度在不同物种和区域之间存在差异，但其污染特征的相似性提示了全球污染源对南半球的影响。此外，一些新兴PFAS化合物（如ADONA和GenX）的检测也表明，尽管传统PFAS的使用受到限制，但替代性化合物的排放可能正在对环境和生物体造成新的污染风险。因此，加强对这些替代化学品的监管和监测显得尤为重要。

PFAS污染的监测不仅有助于了解其在环境中的分布，还能为政策制定提供科学依据。随着全球对PFAS的关注增加，越来越多的国家和地区开始采取措施限制其使用和排放。然而，这些措施的实施效果需要通过长期监测来评估。本研究的结果表明，南大西洋地区的PFAS污染水平仍然较高，尤其是在某些特定的洋流区域。因此，未来的研究应进一步关注PFAS的来源、迁移路径以及其对不同生态系统的影响，特别是在气候变化和生物多样性下降的背景下。

此外，研究还强调了生物监测在评估环境污染中的重要性。通过分析生物体内的污染物浓度，可以间接推断出环境中的污染水平和污染物的迁移能力。这对于制定有效的污染防控措施具有重要意义。特别是在偏远地区，生物监测可以作为一种低成本、高效率的工具，帮助科学家和政策制定者了解污染物的分布情况及其对生态系统的潜在影响。

综上所述，PFAS作为一类具有持久性和生物累积性的污染物，其对环境和生物体的影响不容忽视。本研究通过分析南大西洋地区三种海鸟的肝脏样本，揭示了PFAS在这些物种中的分布情况及其可能的来源。研究结果表明，尽管PFAS的浓度在不同个体之间存在显著差异，但其污染特征的相似性提示了全球污染源对南半球的影响。此外，新兴PFAS化合物的检测也表明，替代化学品的排放可能正在对环境和生物体造成新的污染风险。因此，未来的研究应进一步关注PFAS的来源、迁移路径以及其对不同生态系统的影响，特别是在气候变化和生物多样性下降的背景下。同时，加强全球范围内的政策监管和生物监测将是保护这些偏远生态系统的关键措施。