短链全氟化合物PFBS与FBSA在赤子爱胜蚓中的生物累积与毒性效应研究

本研究针对短链全氟化合物(PFAS)生态风险数据缺失问题，以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida/E. andrei)为模型，系统评估了全氟丁烷磺酸盐(PFBS)及其前体全氟丁烷磺酰胺(FBSA)的生物累积性(BSAF达205 kg-OC/kg-ww)与慢性毒性(FBSA 28天LC50仅10 mg/kg)。首次揭示FBSA在土壤无脊椎动物中呈现超预期的高累积特性，为短链PFAS的生态风险评估提供了关键数据。

　　

随着全氟和多氟烷基物质(PFAS)在全球环境中的持续累积，这类"永久化学品"的生态风险引发广泛关注。在长链PFAS如全氟辛烷磺酸(PFOS)被逐步淘汰后，短链替代品如全氟丁烷磺酸(PFBS)及其前体全氟丁烷磺酰胺(FBSA)的使用量激增。然而这些新兴污染物在土壤生态系统中的归趋行为和生物效应仍存在显著的知识空白，特别是对土壤关键物种——蚯蚓的影响机制尚未阐明。

比利时安特卫普大学与荷兰阿姆斯特丹自由大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表的研究，首次系统比较了PFBS与FBSA在两种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida和E. andrei)中的生物累积动力学与多终点毒性效应。研究采用标准LUFA 2.2土壤暴露体系，通过28天慢性实验结合UPLC-MS/MS(超高效液相色谱-串联质谱)分析技术，定量评估了从环境相关浓度(0.0001 mg/kg)到高暴露浓度(1000 mg/kg)范围内的生物累积因子(BSAF)变化规律，并创新性地引入光回避行为测试和土壤粒度分析作为亚致死效应指标。

在方法学方面，研究采用标准OECD测试指南改良方案：通过土壤平衡两周后引入蚯蚓，设置7个浓度梯度；采用同位素稀释法进行PFAS定量分析；通过3参数logistic模型计算LC₅₀；运用线性混合模型(LMM)分析行为数据；以有机碳标准化BSAF值比较生物累积潜力。

3.1 土壤浓度稳定性
监测数据显示28天暴露期内PFBS与FBSA在土壤中无显著降解，证实实验系统的可靠性。这与全氟磺酰胺类物质在环境中高持久性的特性相符。

3.2 蚯蚓体内累积特征
FBSA展现出惊人的生物累积潜力，其BSAF值(0.191-205 kg-OC/kg-ww)比PFBS(3.85×10^-5-7.44 kg-OC/kg-ww)高2-4个数量级。值得注意的是，两种PFAS的BSAF均呈现显著的浓度依赖性——在环境相关浓度(0.001 mg/kg)下达到峰值，这一现象挑战了"短链PFAS难累积"的传统认知。

3.3 毒性效应谱
FBSA表现出更强的急性毒性，28天LC₅₀为10.0-10.4 mg/kg，而PFBS的LC₅₀>1000 mg/kg。在亚致死效应方面：

• 光回避行为：10 mg/kg FBSA暴露使E. fetida的避光反应时间显著延长，提示神经或运动功能受损
• 土壤粒度变化：虽未呈现明显剂量效应，但1.7-4.0 mm粒径土壤占比变化最大，反映蚯蚓的摄食-排泄行为可能受干扰

3.4 种间差异
仅在最高浓度(1000 mg/kg PFBS)下观察到E. andrei的累积量显著高于E. fetida，可能与前者更高的代谢速率有关。这种有限的种间差异支持将两种蚯蚓作为等效模式生物使用。

这项研究的重要发现在于揭示了短链PFAS在土壤生态系统中被严重低估的环境风险：FBSA作为PFBS的前体物质，不仅具有更高的生物累积潜力，其毒性强度更达到PFBS的100倍。研究首次证实即使在环境相关浓度下，这些替代化合物仍可通过食物链转移对土壤生物产生潜在威胁。

从机制角度看，FBSA的高累积性可能与其磺酰胺基团的极性特征有关，该基团可能增强与生物膜蛋白的相互作用。而光回避行为的改变暗示PFAS可能干扰蚯蚓的GABA能神经传导——这与水生生物中的研究发现形成跨物种印证。

该研究为完善PFAS的生态风险评估框架提供了关键数据：一方面证实了短链替代品并非绝对安全，另一方面建立了土壤无脊椎动物PFAS生物累积的基准值。未来研究需关注长期暴露下PFAS的转化代谢规律，以及复合污染情境下的协同效应。这些发现对正在制定的欧盟PFAS限制法案具有重要政策参考价值。