美国马萨诸塞州点源与非点源污染水体中鱼类全氟和多氟烷基物质（PFAS）的分布特征及生物效应研究

针对PFAS污染对水生生态系统的威胁，研究人员通过比较马萨诸塞州不同污染来源水体（军事基地点源、工业/径流混合源及参考点）中大口黑鲈（LMB）和带纹鳉（BKF）的PFAS组织分布差异，结合病理学与转录组分析，揭示PFOS在血浆中浓度超参考点650倍、组织特异性积累规律及炎症/内分泌干扰等分子机制，为污染源识别与生态风险评估提供关键数据。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）作为持久性环境污染物，因其生物累积性和毒性效应日益成为全球关注焦点。这类物质在军事基地、工业区等点源污染区域尤为突出，但即使在偏远水域也能检测到其踪迹。鱼类作为水生食物链关键环节，其PFAS富集状况直接关系到生态系统健康和人类食品安全。然而，不同污染来源对鱼类PFAS积累模式的影响、组织分布差异及其生物学效应仍缺乏系统研究。

美国地质调查局（USGS）东部生态科学中心的研究团队选取马萨诸塞州三个典型水体——受军事基地（JBCC）地下水污染的Ashumet Pond（点源）、受工业/生活污水影响的Sudbury River（混合源）以及无已知污染的Great Herring Pond（参考点），通过比较大口黑鲈（LMB）和带纹鳉（BKF）的PFAS积累特征，结合多组学分析，揭示了污染源特异性暴露模式与生物学效应。相关成果发表于《Aquatic Toxicology》。

研究采用脉冲直流电捕捞采集鱼类样本，通过UPLC-MS/MS检测40种PFAS（方法检出限0.03-9.98 ng/g），计算肝脏、肌肉和血浆组织负荷；利用组织病理学评估炎症和退行性病变；采用Nanostring nCounter技术分析50个与应激、代谢和免疫相关基因的转录水平；通过主成分分析（PCA）和Spearman相关性检验解析污染源特征与生物学响应的关联。

3.1 PFAS污染特征
Ashumet Pond的LMB血浆Σ_PFAS浓度最高（2022年达10,218.70 ng/g），其中PFOS含量超参考点650倍。PCA分析显示点源污染特征：Ashumet Pond 2022年样本与PFOSA、N-MeFOSAA等AFFF相关前体物显著关联，参考点则与农药成分PFBA相关。Sudbury River下游PFDS（地板抛光剂标志物）检出率100%，反映工业/生活污水混合输入。

3.2 组织分布差异
血浆PFAS浓度显著高于肝脏和肌肉（p<0.05），符合其与血液蛋白结合特性。肝脏检出20种PFAS（含前体物N-EtFOSE），肌肉仅12种，体现代谢器官的富集能力。8:2 FTS在BKF中检出率80%，而在LMB中仅22.5%，提示物种特异性代谢差异。

3.3 营养级传递
LMB组织负荷（肝脏+血浆+肌肉）均值290,710.88 ng，是BKF体负荷（1,292.49 ng）的220倍，证实顶级捕食者的生物放大效应。

3.4 病理学与分子响应
Ashumet Pond的LMB呈现显著的肾小球玻璃样变性（与PFHpS、PFNS正相关），Sudbury River下游则表现肝脾巨噬细胞聚集（密度超参考点3倍）。转录组分析发现：

• 免疫通路：Sudbury River下游106个基因关联中，转铁蛋白（tf）和精氨酸酶（arg）与6种PFAS显著相关，提示先天免疫抑制
• 内分泌干扰：参考点57%雄性出现睾丸卵细胞（TO），与PFBA/ERα信号激活相关
• 氧化应激：Ashumet Pond 2022年sod、gst表达下调，对应肝血管周围炎症加剧

这项研究首次系统揭示了军事基地点源与混合污染源对鱼类PFAS积累模式的分异机制。Ashumet Pond鱼类极高的PFOS负荷（主要来自AFFF前体物转化）与肾脏病变的直接关联，为制定军事污染区生态修复策略提供靶点。Sudbury River下游免疫相关基因的广泛抑制，警示混合污染可能产生协同毒性。参考点PFBA与内分泌紊乱的发现，则呼吁对短链PFAS的生态风险重新评估。研究建立的"污染源-组织分布-分子病理"关联模型，为全球PFAS热点区域的生物监测提供了范式。未来需结合沉积物通量分析和多器官转录组，进一步阐明PFAS的跨季节毒理动力学特征。