微塑料和全氟和多氟烷基物质（PFAS）作为无处不在的污染物，会影响混合物中高毒性化学物质的毒性强度

《Journal of Hazardous Materials》：Microplastics and PFAS as ubiquitous pollutants affect potencies of highly toxic chemicals in mixtures

微塑料和全氟丁烷磺酰胺在非毒性浓度下通过协同或拮抗作用影响杀虫剂毒性，三元混合物交互作用无法从二元数据可靠预测，强调复杂混合物风险评估需实验数据支撑。

　　### 污染物在复杂混合物中的相互作用及其对生态毒性的潜在影响

随着工业化和消费产品的不断增长，新的化学物质数量迅速上升，这些化学物质在环境中广泛存在并相互作用，对生态系统的健康构成潜在威胁。尽管污染物通常以混合形式存在于环境中，且即使在非毒性浓度下也可能相互影响，但这些复杂的相互作用目前仍被严重忽视。因此，本研究旨在评估短链全氟烷基磺酰胺（PFAS）和微塑料（MPs）在非毒性浓度下如何影响高度有毒化学物质的毒性效应。通过实验分析，研究了单个化合物、二元混合物和三元混合物对春季跳虫（*Folsomia candida*）繁殖的影响。

研究发现，非毒性浓度的PFAS（以FBSA为例）与imidacloprid表现出剂量依赖性的协同作用，但与chlorpyrifos则显示出拮抗作用。协同作用仅出现在由FBSA和imidacloprid主导的三元混合物中，而非在由chlorpyrifos主导的混合物中。MPs在所有混合物中均表现出拮抗作用，而FBSA在非毒性浓度下与MPs的相互作用亦为拮抗。这表明，在复杂的化学混合物中，污染物之间的相互作用可能比预期更为复杂，因此在进行环境风险评估时，仅依赖二元相互作用的数据可能不足以准确预测三元混合物的毒性效应。

### 微塑料和PFAS的环境影响

微塑料和PFAS因其环境普遍性和潜在危害性，已成为全球关注的环境污染物。然而，它们在环境中的浓度仍难以准确量化，特别是在复杂的土壤基质中。微塑料的毒性与形态特征（如形状和大小）密切相关，而PFAS的毒性则与其结构特性有关。因此，缺乏详细的分析技术，使得对微塑料和PFAS暴露水平的准确界定成为评估其危害和风险的主要障碍。尽管近年来相关研究有所增加，但关于这些污染物对土壤生物的毒性影响仍知之甚少，尤其是新兴的短链PFAS，如FBSA。

### 实验设计与方法

本研究采用了全因子设计，共进行了三组混合物毒性实验，分别评估了FBSA、MPs和两种杀虫剂（chlorpyrifos和imidacloprid）在不同浓度下的毒性效应。实验基于OECD指南232，以春季跳虫的繁殖作为亚致死终点。为了确保实验的准确性，所有实验均包括对照组，并采用统计分析方法评估相互作用的显著性。

在实验设计中，确定了每种化合物的标准暴露水平（SELs），以便能够比较其在不同混合物中的作用。对于MPs，由于其在之前实验中几乎未表现出任何毒性效应，因此选择1%（w/w干土壤）作为SEL。而对于FBSA和杀虫剂，根据其毒性浓度确定了相应的SEL。此外，还采用了不同浓度比的混合物，包括二元混合物（如25:75、50:50和75:25）以及三元混合物（如20:20:60、20:60:20、20:20:60和33:33:33）。所有实验均包括五个重复，以确保数据的可靠性和可重复性。

### 实验结果与分析

实验结果表明，FBSA在非毒性浓度下与imidacloprid表现出协同作用，而与chlorpyrifos则为拮抗作用。这种协同作用仅在由FBSA和imidacloprid主导的三元混合物中出现，而在其他混合物中则未观察到。MPs在所有混合物中均表现出拮抗作用，这与之前假设的MPs作为污染物载体增加毒性效应的观点相矛盾。可能的原因是MPs对化学物质的吸附作用，降低了其生物可利用性。然而，由于MPs在实验中为未受污染的颗粒，因此其对化学物质的吸附效应可能与实际环境中受污染的MPs不同。

在三元混合物中，观察到显著的相互作用，其中FBSA在非毒性浓度下与chlorpyrifos和imidacloprid的混合物表现出协同作用，但整体上仍为拮抗。这表明，虽然某些特定比例下存在协同作用，但整体效应仍受到拮抗作用的主导。通过模型分析，发现三元混合物的毒性效应不能仅通过二元混合物的相互作用进行预测，因为比例特异性相互作用可能被忽略，从而导致整体效应的低估。

### 毒性模型与风险评估

在评估混合物的毒性时，研究使用了浓度加和（CA）模型，并结合协同/拮抗参数（a值）进行分析。对于二元混合物，协同作用仅出现在FBSA和imidacloprid的组合中，而拮抗作用则在所有其他组合中被观察到。然而，对于三元混合物，即使某些比例下存在协同作用，整体效应仍为拮抗，这表明三元混合物的毒性效应可能受到多个因素的综合影响。

研究还指出，目前的混合物风险评估模型（如REACH法规中的混合物风险评估因子，MAF）可能无法准确反映环境中存在的复杂污染物组合。这是因为这些模型通常假设污染物遵循浓度加和模型，且各组分的浓度和风险商（RQ）是独立的。然而，本研究显示，微塑料和PFAS等普遍存在的污染物可能在非毒性浓度下显著影响其他化合物的毒性效应，而这些相互作用无法仅通过二元模型进行预测。因此，有必要进行更多基于实验的三元混合物毒性研究，以提供更准确的风险评估数据。

### 生态影响与未来研究方向

本研究的结果对环境风险评估具有重要意义。首先，微塑料和PFAS在非毒性浓度下可能显著改变其他有毒化学物质的毒性效应，这可能对生态系统中的生物产生不可忽视的影响。其次，三元混合物的毒性效应不能简单地从二元混合物的相互作用中推断，因此需要更多的实验数据来支持复杂的混合物风险评估。此外，研究还强调了在风险评估中纳入这些普遍存在的污染物的重要性，尤其是在其浓度处于非毒性水平时。

未来的研究应进一步探讨微塑料和PFAS在不同环境条件下的相互作用机制，特别是它们如何影响生物体的代谢途径和毒性效应。此外，应开发更精确的分析技术，以量化这些污染物在土壤等复杂基质中的浓度，从而为环境风险评估提供更可靠的数据支持。同时，需要评估不同比例下的相互作用，以识别可能被忽略的特定比例效应，从而更全面地理解复杂化学混合物对生态系统的潜在影响。

### 结论

综上所述，本研究揭示了微塑料和PFAS在非毒性浓度下对杀虫剂毒性的显著影响。这种影响可能通过吸附作用降低化学物质的生物可利用性，或者通过影响生物体的免疫系统和代谢酶来改变毒性效应。研究还指出，三元混合物的毒性效应不能仅通过二元相互作用进行预测，因为比例特异性相互作用可能被忽略。因此，为了进行更准确的环境风险评估，有必要开展更多基于实验的三元混合物毒性研究，并将这些普遍存在的污染物纳入评估模型中。