PFAS在污染陆地和水生生态系统中的广泛生物累积特性及其环境风险研究

推荐：本研究针对全氟和多氟烷基物质(PFAS)在环境中的分布与生物累积知识空白，通过分析比利时受污染湖泊生态系统中44种PFAS在土壤、沉积物、水体及多类生物体的富集特征，首次系统揭示了短链PFAS在陆地植物中的优势累积现象（BSAF达96,708）及长链PFAS在水生动物中的超高富集潜力（BCF达55,597），为PFAS环境风险评估提供了跨生态系统实证数据。

　　

【研究背景】
全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其优异的化学稳定性被广泛应用于工业和消费品，但正是这种特性使其成为"永不降解"的环境污染物。尽管已有研究关注PFAS在单一生态系统中的行为，但对其在跨界生态系统（陆地-水生）中的分布规律和生物累积机制仍存在显著认知缺口。更棘手的是，现有研究多集中于少数几种长链PFAS（如PFOS），而对4700多种已注册PFAS中的绝大多数化合物缺乏监测数据。随着短链PFAS作为替代品的广泛应用，这些高水溶性物质的环境行为更难以预测。

比利时安特卫普大学等机构的研究团队选择毗邻3M工厂的Blokkersdijk湖生态系统作为研究对象，首次对44种PFAS（含6组异构体）在土壤-沉积物-水体-生物体多介质中的分布特征展开系统研究。通过计算生物累积因子(BSAF/BCF)和膜-水分配系数(K_mw)的关联分析，揭示了不同结构PFAS在跨界生态系统中的迁移转化规律。该成果发表于《Environment International》，为PFAS的全球环境管理提供了关键科学依据。

【关键技术】
研究采用弱阴离子交换固相萃取结合LC-MS/MS技术分析44种PFAS；建立五点位采样矩阵覆盖湖岸带200-300米梯度；通过物种平均浓度法计算BSAF（生物体-土壤/沉积物累积因子）和BCF（生物浓缩因子）；运用Pearson相关性检验评估K_mw与生物累积的关联性。

【研究结果】
3.1 非生物环境中的PFAS浓度
水体中短链全氟羧酸(PFCAs)占比达74%（PFBA浓度8,732 ng/L），而土壤和沉积物以长链全氟磺酸(PFSAs)为主（L-PFOS占土壤总PFAS的41%）。悬浮颗粒物(SPM)的PFAS负荷（7,937 ng/g dw）显著高于沉积物，提示颗粒相在污染物迁移中的关键作用。

3.2 生物体中的PFAS浓度
陆地植物中短链PFCAs占比93%（TFA达382 ng/g dw），而水生生物以长链PFSAs为主（摇蚊幼虫中L-PFOS达3,736 ng/g dw）。动物组织的∑PFAS浓度普遍高于初级生产者，其中底栖动物PFNS的BSAF高达96,708 kg_sed/kg_org。

3.3 PFAS生物累积特征
浮游植物对6:2 FTS的BCF达227,104 L_water/kg_org，远超欧盟PBT物质判定阈值（BCF>5,000）。陆生动物对TFA的富集能力（BSAF=12,157）与水生系统相当，颠覆了传统认知。

3.4 分子描述符关联性
K_mw能解释陆生植物（R²≥0.7）和部分浮游植物的累积规律，但对动物无效，表明蛋白质结合可能主导动物体内的PFAS分布。

【结论与意义】
该研究首次证实：1）短链PFAS通过水相运输在陆地植物中显著累积，挑战了"长链PFAS更易生物累积"的传统观点；2）SPM作为"污染载体"显著增强底栖生物暴露风险；3）现行基于平衡分配理论的预测模型无法解释PFAS的超高累积现象（如BCF>10⁵）。研究建议将K_mw和蛋白质结合系数共同纳入新型评估框架，并为全球PFAS管控政策提供了跨生态系统基准数据。这些发现对理解4700余种PFAS的环境行为具有范式突破意义。