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本文研究发现东格陵兰因纽特人社区 PFAS 摄入量远超安全标准，呼吁加强监管与合作。
# 北极地区 PFAS 污染现状及对因纽特人健康的影响：亟待国际协作应对
一、引言
全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）是一类极其稳定的工业化合物，因其具有难以降解和排泄的特性，在全球环境、人类和野生动物体内广泛存在 。这类 “永久性化学物质” 被大量应用于商业和消费品领域，像不粘和防污的炊具、食品包装（如披萨盒）以及防水雨具等 。同时，PFAS 还用于训练演习、飞机坠毁及其他燃油火灾的灭火泡沫 。
PFAS 的广泛使用导致了饮用水和环境的污染，给人类和生物多样性带来了严重威胁 。PFAS 具有持久性和亲脂性，能够在海洋食物网中生物放大，在海洋哺乳动物和原住民等高级营养级生物的肝脏、肾脏、肌肉和血液中积累到很高的浓度 。在环境样本中，全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonate，PFOS）是主要的 PFAS 成分。欧洲食品安全局（European Food Safety Authority，EFSA）已确定 PFOS 具有免疫毒性，它能够降低抗原特异性抗体的产生，影响免疫效果 。此外，研究表明其他 PFAS 也可能降低免疫效果，增加包括儿童在内的人群感染疾病的风险 。PFAS 暴露还与甲状腺疾病、高胆固醇、肝脏疾病、肾脏和睾丸癌以及发育问题（如出生体重降低）等健康问题相关 。
北极地区的人们也面临着 PFAS 暴露的风险。PFAS 能够通过大气沉降、海洋和河流输入等方式，从工业化地区远距离传输到北极 。在北极的顶级掠食者如北极熊（Ursus maritimus）体内，PFAS 的浓度比食物链底层的浮游植物高出至少 100 万倍 。当地因纽特人由于传统饮食中包含北极熊、海豹、齿鲸等海洋物种，使得他们面临着更高的 PFAS 暴露风险 。近期研究显示，格陵兰男性体内的 PFAS 水平最高，且随年龄增长而增加 。同时，《斯德哥尔摩公约》监管的 PFAS（如 PFOS、全氟辛酸（Perfluorooctanoate，PFOA）和全氟己烷磺酸（Perfluorohexane sulfonate，PFHxS））浓度在研究期间有所下降，而未受监管的 PFAS（如全氟壬酸（Perfluorononanoic acid，PFNA）、全氟癸酸（Perfluorodecanoic acid，PFDA）和全氟十一烷酸（Perfluoroundecanoic acid，PFUnDA））浓度则有所上升 。
本研究结合 2006 - 2020 年 PFAS 在北极熊和环斑海豹（Pusa hispida）体内组织水平的时间趋势数据及未来预测，以及东格陵兰中部伊托考托米特（Scoresby Sound）因纽特人的食物摄入数据，旨在探究该地区人群的 PFAS 暴露情况及其对健康的潜在影响。研究目标包括确定 PFAS 在人类食物链（包括环斑海豹和北极熊）中的生物放大情况；评估个体和社区对 PFAS 的暴露程度及其对免疫反应的潜在风险；预测未来一个世纪东格陵兰因纽特人对 PFAS 的暴露情况，判断何时免疫毒性风险会降至既定毒性准则以下。
二、结果与讨论
（一）食物链中的营养级转移
研究测定了 PFAS 中四种主要成分（PFOS、PFOA、PFHxS 和 PFNA，即∑4PFAS）在北极熊和环斑海豹不同组织中的浓度。结果显示，北极熊肝脏中∑4PFAS 浓度最高（均值为 1,665 ng/g 湿重；范围：160 - 4,869 ng/g 湿重），其次是环斑海豹肝脏（108 ng/g 湿重；范围：22.9 - 483 ng/g 湿重）、北极熊肌肉（19.4 ng/g 湿重；范围：6.69 - 74.4 ng/g 湿重）和环斑海豹肌肉（5.8 ng/g 湿重；范围：1.77 - 16.6 ng/g 湿重） 。肝脏组织中 PFAS 浓度高于肌肉组织，这是由于两者磷脂水平和代谢存在差异 。北极熊体内的 PFAS 浓度高于世界其他海洋哺乳动物种群，这反映了 PFAS 从低纬度地区远距离传输到北极，以及北极食物网生长缓慢、生物积累时间长的特点 。因纽特人由于饮食中包含多种海洋哺乳动物和储备食物，其 PFAS 暴露水平低于北极熊 。
基于组织均值计算，北极熊与环斑海豹肌肉和肝脏中∑4PFAS 的生物放大因子分别为 3.8 和 9.7，这与之前对北极食物网及全球其他海洋生态系统的研究结果相似 。这表明 PFAS 在食物链中会发生转移，并在顶级掠食者体内大量积累。北极熊处于较高的营养级，其健康面临更大风险。已有研究通过生理药代动力学（Physiologically based pharmacokinetic，PBPK）模型表明，东格陵兰北极熊体内的 PFOS 浓度增加了患癌症、免疫抑制和生殖成功率降低的风险 。这突出了远距离污染对北极顶级海洋掠食者和生物多样性的威胁 。
（二）人类暴露与风险
研究发现，社区中环斑海豹肌肉和肝脏的每周消费量差异比北极熊肌肉更大 。根据 EFSA 制定的长期∑4PFAS 暴露的可容忍每周摄入量（Tolerable weekly intake，TWI）阈值（4.4 ng/kg 体重 / 周），以及北极熊肌肉中∑4PFAS 的中位数浓度（13.3 ng/g 湿重；25th - 75th百分位数：10.6 - 18.8 ng/g 湿重），计算得出儿童（30 kg）、女性（60 kg）和男性（70 kg）每周北极熊肌肉的消费量分别不应超过 9.9 g（7.0 - 12.4 g）、19.8 g（14 - 24.8 g）和 23.1 g（16.4 - 29.0 g） 。同理，儿童、女性和男性每周环斑海豹肝脏的消费量分别不应超过 3.4 g（2.1 - 3.8 g）、6.8 g（4.3 - 7.5 g）和 8.0 g（5.0 - 8.8 g），每周环斑海豹肌肉的消费量分别不应超过 23.6 g（18.2 - 33.7 g）、47.2 g（36.5 - 67.3 g）和 55.1 g（42.5 - 78.6 g） 。然而，实际消费数据显示，这三种组织的每周总摄入量中位数为 280 g，表明因纽特人长期食用北极熊和环斑海豹的饮食模式不可持续 。
通过蒙特卡罗模拟每周肝脏和肌肉消费量以及相关的∑4PFAS 浓度，研究估计因纽特人食用北极熊肌肉、环斑海豹肝脏和环斑海豹肌肉时，超过 EFSA TWI 的人口比例分别为 84%、80% 和 69% 。综合考虑食用这两种物种的三种组织，估计有 89% 的人口超过了 EFSA 规定的免疫健康效应 TWI 阈值 。因纽特人伊托考托米特社区人群血液中 PFAS 血清水平在环北极地区居高不下，东格陵兰食用北极熊的人群血清 PFAS 浓度在全球非职业暴露人群中最高 。这凸显了保护偏远社区免受高 PFAS 暴露的迫切性，尤其是孕妇和哺乳期妇女，因为化学物质可通过胎盘和母乳传递给胎儿和新生儿 。
（三）时间趋势与未来 PFAS 摄入量预测
时间趋势分析表明，北极熊肝脏中∑4PFAS 的年度变化百分比呈非线性，但北极熊肌肉（每年下降 4.2%）和环斑海豹肝脏（每年下降 11.7%）的浓度呈现出显著的线性下降趋势 。环斑海豹肌肉中∑4PFAS 浓度下降不显著（每年下降 1.1%） 。北极熊肌肉、环斑海豹肝脏和肌肉中 PFAS 浓度的下降趋势与因纽特人相关，因为这些组织是他们日常食用的 。而北极熊肝脏中 PFAS 浓度近年来的上升趋势对该社区影响较小，因为他们为避免维生素 A 中毒通常不食用北极熊肝脏 。
不同 PFAS 在不同组织和物种中的时间趋势各异 。在环斑海豹中，PFNA 和 PFHxS 在肝脏和肌肉中的浓度均上升；在北极熊中，所有 PFAS 在肝脏中浓度上升，而肌肉中只有 PFNA 浓度上升 。自 2015 年起，北极熊肝脏中∑4PFAS 浓度上升，这可能是由于东格陵兰北极熊亚种群的饮食或食物来源发生变化 。先前研究表明，气候变化和海冰减少使东格陵兰北极熊的饮食转向高营养级的海豹物种，它们更多地食用冠海豹（Cystophora cristata）而减少了对环斑海豹的捕食 。因此，北极熊肝脏中∑4PFAS 浓度上升可能是由于海冰减少导致冠海豹活动区域变化，以及 PFOS 使用受监管后 PFNA 和 PFHxS 使用增加 。
为探究伊托考托米特因纽特人何时能停止在饮食摄入中超过 EFSA 的免疫毒性 TWI 值，研究利用现有消费估计数据和北极熊、环斑海豹组织中∑4PFAS 的时间趋势（年度下降百分比），外推 2020 - 2125 年未来的∑4PFAS 每周摄入量 。以 60 kg 的伊托考托米特因纽特人为例，当前其∑4PFAS 摄入量比 EFSA TWI 值高 13 倍（25th - 75th百分位数：11 - 20），且这一倍数随时间逐渐下降 。预计到 2090 年，每周∑4PFAS 摄入量中位数才会降至 EFSA TWI 值以下 。但该预测未考虑未来因纽特人海洋哺乳动物消费模式的变化以及∑4PFAS 成分的未知变化 。长期高风险暴露至少会持续三代人，可能对社区健康产生重大影响，如增加多代人发生表观遗传变化和患病的风险 。PFAS 暴露还会降低疫苗效果，除免疫健康问题外，还与甲状腺、雄激素和雌激素激素紊乱、胎儿生长发育问题、乳腺癌、感染以及心血管代谢和呼吸系统疾病等多种疾病相关 。
三、研究考量
本研究显示，伊托考托米特（Scoresby Sound）社区 89% 的非孕妇成年人∑4PFAS 摄入量超过了 4.4 ng/kg 体重的 TWI 值，这引发了对免疫毒性影响的严重担忧 。考虑组织消费情况，目前每周最多只能食用 5 - 10 g 相关组织才能维持在 EFSA TWI 值以下，但根据食物频率问卷（Food frequency questionnaire，FFQ）结果，这似乎不太现实 。海洋哺乳动物肉类消费具有季节性，一年中不同时期的摄入量会高于或低于估计的毒性水平 。时间预测表明，社区成员的消费量要到本世纪末才会降至 EFSA TWI 值以下，这凸显了工业化学品远距离传输到北极的严重性 。
此次评估仅聚焦 PFAS，然而许多重金属和持久性有机污染物（Persistent organic pollutants，POPs）也会在海洋食物网中积累，给北极野生动物和原住民带来额外风险，这些物质还会通过胎盘和母乳传递 。为保护这些高暴露的北极人群，格陵兰自治政府参考本研究结果，制定医生指导下的消费指南，并考虑健康替代食物和低成本食物，以解决北极地区面临的困境 。本研究结果以及全球对 PFAS 污染的日益关注，凸显了通过国家和国际努力（如《斯德哥尔摩公约》）更好地监管 PFAS 和其他持久性、生物累积性和有毒化学物质的紧迫性 。这些监管措施需要与化学领域的可持续发展举措相结合，通过投资绿色化学和无毒解决方案来减轻社会经济成本 。
四、研究结论
研究发现环斑海豹与北极熊之间 PFAS 的生物放大因子为 4 - 10 。估计约 90% 的伊托考托米特社区居民通过食用北极熊和环斑海豹，其∑4PFAS 摄入量超过既定 TWI 值 13 倍 。如果当前趋势持续，平均居民将持续超过既定毒性准则直至 2090 年 。下个世纪，因纽特人社区长期暴露于高水平 PFAS，可能会增加多代人患非传染性疾病（如心血管代谢疾病、癌症和生育能力下降）的风险 。研究结果强调了加强 PFAS 监管以及通过国际协作（尤其是借助《斯德哥尔摩公约》）开发无毒可持续化合物的必要性 。
五、研究方法
2006 - 2020 年期间，从东格陵兰伊托考托米特社区的自给性收获中采集了不同年龄和性别的北极熊（n = 95）和环斑海豹（n = 52）的肌肉和肝脏组织样本 。所有北极熊组织样本均在获得国际自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）《濒危野生动植物种国际贸易公约》（Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora，CITES）进出口许可后，合法从格陵兰出口到丹麦，并在抵达奥胡斯大学（Aarhus University）生态科学系前保持冷冻状态 。
在丹麦奥胡斯大学罗斯基勒环境科学系分析了∑4PFAS（PFOS、PFOA、PFHxS 和 PFNA）的浓度 。16 名伊托考托米特社区居民（8 名自给性猎人，8 名非自给性猎人，约占社区总人口的 5%）填写了专门为因纽特人设计的生活方式和食物频率问卷（FFQ） 。FFQ 经格陵兰科学调查伦理委员会（Ethical Committee for Scientific Investigations in Greenland，KVUG）和努纳辛尼纳科尔萨内卡菲克（Nunatsinni Nakorsaaneqarfik）批准，并遵循《赫尔辛基宣言》进行 。
利用 FFQ 估计参与者每周环斑海豹肌肉和肝脏以及北极熊肌肉的消费量（g / 周） 。将每周组织摄入量与组织特异性∑4PFAS 浓度相结合，估算长期每周膳食中∑4PFAS 的暴露量 。然后将这些∑4PFAS 消费估计值与 EFSA 2020 年制定的非孕妇成年人免疫毒性 TWI 值（4.4 ng/kg 体重）进行比较 。
所有统计分析和图表制作均使用 R 版本 4.2.3 完成 。通过线性回归分析研究肌肉和肝脏浓度之间的关系 。利用协调区域海洋评估工具（Harmonized Regional Seas Assessment Tool，HARSAT）1.0.0 版本探究 2006 - 2020 年北极熊和环斑海豹中 PFOS、PFOA、PFNA、PFHxS 和∑4PFAS 的时间趋势 。具体方法是，对数据拟合对数线性趋势模型评估变化模式，并与浓度随时间平滑（非线性）变化的非线性趋势模型进行比较 。根据时间序列长度，在最多 4 个自由度上拟合平滑曲线，选择校正小样本量后的赤池信息准则（Akaike information criterion）最低的模型 。使用蒙特卡罗模拟每周组织消费量和每周∑4PFAS 摄入量，以扩大样本量，探究伊托考托米特社区免疫不良反应风险的一般模式 。具体模拟 2500 个数据点，假设其服从基于组织消费（g / 周）和∑4PFAS 摄入量的经验数据的均值和标准差的正态分布，由于模拟数据中小于 0 的不合理值占比不到 1%，因此未进行截断处理 。
六、资源可用性
（一）主要联系人
如需进一步了解资源和试剂的信息及结果，可联系主要联系人克里斯蒂安?松内（Christian Sonne），邮箱：cs@ecos.au.dk。
（二）材料可用性
本研究未生成新的独特材料。
（三）数据和代码可用性
本文报告的所有数据，可应主要联系人要求共享 。本文未报告原创代码 。如需重新分析本文数据所需的任何其他信息，可向主要联系人索取 。此外，所有数据均在正文或补充信息中提供 。
七、致谢
研究感谢 2006 - 2022 年间参与饮食问卷调查、组织采样和其他后勤工作的匿名当地居民、自给性猎人和伊托考托米特（Scoresby Sound）当地社区 。同时感谢实验室技术人员参与 PFAS 分析 。FFQ 经格陵兰科学调查伦理委员会（KVUG）和努纳辛尼纳科尔萨内卡菲克（Nunatsinni Nakorsaaneqarfik）批准，并遵循《赫尔辛基宣言》进行 。所有北极熊组织样本均在获得 IUCN CITES 进出口许可后，合法从格陵兰出口到丹麦。
本研究得到了丹麦北极<丹麦北极环境合作（danish cooperation for environment in the arctic，dancea）的 unexpected mst - 112 - 00241（r.d.）、北极监测和评估计划（arctic monitoring and assessment programme，amap）core mst - 113 - 00081（j.s.）、risk - pfas j.nr. 2019 - 8201 和 time - pfas j.nr. 2021 - 60245（c.s.）资助了野外工作、采样和化学分析。此外，欧盟地平线欧洲赠款协议 101135051（arcsolution）为作者开展本研究提供了资源（c.s., r.d., j.s., r.b., 和 k.g.） 。挪威研究理事会北极研究计划（nfrf）资助的 whaleadapt 项目也为作者开展本研究提供了资源（c.s., r.d., j.s., r.b., 和 k.g.）>
八、作者贡献
- 概念构思：C.S., E.C.B. - J., 和 R.D.
- 方法学：C.S., J. - P.D., J.S., K.G., R.B., E.C.B. - J., 和 R.D.
- 调查：C.S., J. - P.D., E.C.B. - J., 和 R.D.
- 可视化：C.S., J. - P.D., K.G., J.S., 和 R.D.
- 资金获取：C.S., R.B., E.C.B. - J., 和 R.D.
- 项目管理：C.S.
- 监督：C.S., J. - P.D., J.S., K.G., 和 R.D.
- 撰写 - 初稿：C.S., J. - P.D., 和 K.G.
- 撰写 - 审核与编辑：C.S., J. - P.D., J.S., K.G., R.B., E.C.B. - J., 和 R.D.
九、利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
十、补充信息
补充信息包含多个文件，如 Document S1（包含 Figures S1 - S3、Tables S1 - S4、Notes S1 和 S2 以及补充参考文献）、Data S1（用于使用 HARSAT 1.0.0 版本建模 PFAS 时间趋势的 R 代码）和 Document S2（文章及补充信息），可从相应链接下载获取详细内容。
