海洋中PFAS的生态毒性评估：基于三种USEPA短期慢性生物测定法的10种全氟和多氟烷基物质研究

《Aquatic Toxicology》：Marine Ecotoxicity Evaluation of 10 Per- and Poly-fluoroalkyl Acids Using Three USEPA Short-Term Chronic Bioassays

本文针对海洋环境中PFAS生态毒性数据缺乏的问题，研究人员系统评估了10种PFAS对三种标准海洋生物（地中海贻贝、紫色海胆和巨藻）的慢性亚致死毒性。结果表明，除PFOS和PFDA外，大多数PFAS的EC50值高于1 mg/L，且毒性随碳链长度增加而增强。研究为海洋水质基准制定和生态风险评估提供了关键数据支撑，具有重要意义。

　　

在当今环境科学领域，全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其持久性、生物累积性和潜在毒性而备受关注。这类人造化学品被广泛应用于消防泡沫、防水涂料、不粘锅涂层等工业产品和日常生活用品中。随着使用量的增加，PFAS在各类环境介质中被频繁检出，成为全球性的新型污染物。尽管在淡水生态系统中的PFAS毒性研究已取得一定进展，但海洋环境中的相关数据却十分匮乏，这严重制约了海洋水质基准的制定和特定场地的生态风险评估。

目前，美国环境保护局（USEPA）仅针对全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）发布了海洋水生生物急性基准值，分别为7.0 mg/L和0.55 mg/L。对于其他PFAS化合物，以及更敏感的慢性亚致死效应终点，尚缺乏足够的科学依据。这种数据缺口使得管理者和决策者在面对海洋PFAS污染问题时往往束手无策，难以制定科学有效的风险管理策略。

为了填补这一重要空白，来自美国海军信息战中心太平洋分部的Nicholas T. Hayman等研究人员在《Aquatic Toxicology》上发表了题为"Marine Ecotoxicity Evaluation of 10 Per- and Poly-fluoroalkyl Acids Using Three USEPA Short-Term Chronic Bioassays"的研究论文。该研究系统评估了10种常见PFAS对三种标准海洋测试生物的慢性毒性效应，为海洋环境PFAS风险管理提供了重要的科学依据。

研究人员采用了三种USEPA标准化的短期慢性生物测定方法：48小时地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）胚胎-幼虫发育生物测定、96小时紫色海胆（Strongylocentrotus purpuratus）胚胎-幼虫发育生物测定，以及48小时巨藻（Macrocystis pyrifera）萌发和生长测试。这些测试物种均来自美国太平洋沿岸的常见海洋生物，其测试方法经过标准化验证，具有较好的可比性和可靠性。

在实验设计上，研究团队首先进行了范围确定试验，然后根据结果开展确定性试验。测试的10种PFAS包括4种全氟烷基羧酸（PFCAs：PFBA、PFHxA、PFOA、PFDA）、4种全氟烷基磺酸（PFSAs：PFBS、PFHxS、PFOS、PFDS）和2种氟调聚物磺酸盐（FTSs：6:2 FTS、8:2 FTS）。这些化合物都是在AFFF（水成膜泡沫灭火剂）污染场地中常见的PFAS种类。

3.1. 概述生物和化学数据质量

所有测试均满足USEPA的测试可接受性标准，水质参数（pH、溶解氧、盐度和温度）均在可接受范围内。同时进行的铜硫酸盐阳性对照参考毒物测试显示，计算的EC₅₀值均在历史实验室平均值的两个标准偏差范围内。化学分析显示，测试开始和结束时的PFAS浓度差异平均小于10%，表明测试过程中PFAS浓度保持相对稳定。

3.2. 巨藻（Macrocystis pyrifera）测试结果

巨藻对所有测试PFAS的敏感性较低，仅在PFOA、PFHxS和PFOS三种化合物中能够计算出EC₅₀值。其中，萌发和生长端点表现出相似的敏感性。对于PFBA、PFHxA、PFBS和PFDS，在测试浓度范围内未观察到毒性效应，其无观察效应浓度（NOEC）分别为132、118、145和0.065 mg/L。值得注意的是，这是首次报道巨藻对PFBA、PFDA、PFBS、PFHxS、PFDS、6:2 FTS和8:2 FTS的毒性数据，也是首次对海洋大型藻类进行PFAS毒性评估。

3.3. 地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）测试结果

地中海贻贝对PFAS的敏感性明显高于巨藻，在10种测试PFAS中有9种观察到了可检测的不利效应。仅对PFHxA显示了未限定NOEC（107 mg/L）。这是首次报道海洋双壳类动物对PFBA、6:2 FTS和8:2 FTS的生态毒性数据，也是首次获得地中海贻贝对PFBA、PFHxA、PFDA、PFBS、PFHxS、PFDS、6:2 FTS和8:2 FTS的毒性数据。研究发现，正常发育端点和正常存活组合端点的EC₁₀、EC₂₀和EC₅₀值非常接近，差异仅在1%到4%之间。

3.4. 紫色海胆（Strongylocentrotus purpuratus）测试结果

紫色海胆对PFAS的敏感性与地中海贻贝相似。对PFBA、PFHxA、PFBS、PFDS和8:2 FTS在最高测试浓度下未显示不利效应，其未限定NOEC分别为107、107、238、0.0193和0.176 mg/L。研究计算出了PFOA、PFDA、PFHxS、PFOS和6:2 FTS的96小时正常发育端点EC₅₀值。与先前的研究比较表明，本研究结果与其他海胆物种的毒性数据处于同一数量级。

3.4. 结论

本研究首次提供了多种PFAS对测试物种的生态毒性数据集。巨藻对PFAS暴露的敏感性低于两种无脊椎动物物种（地中海贻贝和紫色海胆）。地中海贻贝对PFBA、PFDA、PFBS、PFDS和8:2 FTS最为敏感，而紫色海胆对PFOA、PFHxS、PFOS和6:2 FTS最为敏感。

研究还发现PFAS毒性与其全氟化碳链长度之间存在显著相关性。在地中海贻贝中，全氟化碳数量（从4到9）与 resulting EC₅₀浓度之间存在显著的对数线性关系（Log₁₀ EC₅₀ = -0.54×链长 + 4.8，r2 = 0.88，p = 0.017）。较长的PFAS表现出更强的毒性，这一发现在其他淡水和海洋生物研究中也得到了验证。

最重要的是，除PFOS和PFDS外，在地中海贻贝和紫色海胆中未引起不利效应的剂量通常比AFFF污染场地附近淡水中观察到的浓度上限高一个数量级。所有NOEC、LOEC和EC₅₀值至少比PFAS污染场地附近海水中报告的最大浓度高100倍。这表明在大多数PFAS海洋场地，直接水生态毒性可能不会发生。

然而，研究人员强调，PFAS在水生生物（如鱼类和贝类）中的生物累积，以及随后被野生动物和/或人类消费，仍然是首要关注的问题。因此，需要进一步了解和量化海洋物种对PFAS的生物累积，因为这些化合物在水生食物链中的积累可能是PFAS污染场地生态和人类健康风险的关键驱动因素。

这项研究为评估PFAS在海洋场地存在的潜在生态风险提供了关键数据，将有助于生成可用于评估PFAS对海洋水生生物慢性亚致死不利效应潜力的筛查水平，为制定更科学的海洋环境管理策略奠定基础。