陆生食物链中全氟和多氟烷基物质（PFAS）的生物放大效应及其潜在健康影响研究

本研究针对全氟和多氟烷基物质（PFAS）在陆生食物链中的生物放大效应及健康风险展开调查。研究人员通过分析瑞典Fr?s?n岛受污染区域的土壤、蘑菇、浆果及野生动物（包括田鼠、有蹄类动物及猛禽）样本，发现PFAS在田鼠肝脏中浓度极高（最高达11,380 ng/g湿重），并证实其通过食物链从土壤→蘑菇/浆果→草食动物→捕食者（如Tengmalm's owl）逐级放大。组织病理学显示田鼠肝脏普遍存在细胞质颗粒化等损伤，且PUUV（普马拉病毒）感染率高达26.3%，提示PFAS可能通过免疫抑制增加病原体易感性。该研究填补了PFAS陆地生态毒理学空白，为评估野生动物及人类健康风险提供了关键数据。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类具有持久性、生物累积性和毒性的合成化学物质，广泛应用于消防泡沫、纺织品和化妆品等领域。尽管其在淡水与海洋系统中的行为已被广泛研究，但关于PFAS在陆地生态系统中的归趋及对野生动物的健康影响仍知之甚少。瑞典Fr?s?n岛因消防训练场污染成为PFAS热点区域，此前研究发现当地鱼类PFOS（全氟辛烷磺酸）浓度超标，但陆生食物链的污染状况与健康风险尚未明确。

为揭示PFAS在陆地食物网中的迁移规律，Frauke Ecke等团队系统采集了Fr?s?n岛及对照区域的土壤、蘑菇（如甜齿菌Hydnum repandum）、浆果（越橘、蓝莓等）及野生动物样本，包括关键物种——欧洲最常见啮齿类银行田鼠（Clethrionomys glareolus）、有蹄类（狍子和驼鹿）及其天敌Tengmalm's owl（鬼鸮）。通过超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）分析22种PFAS的浓度与组成，结合组织病理学评估和普马拉病毒（PUUV）感染检测，首次构建了PFAS从环境到顶级捕食者的完整传递链条。

关键方法

1. 1.

   样本采集：覆盖土壤、植物（浆果）、真菌（蘑菇）及三级消费者（田鼠、有蹄类、鬼鸮），田鼠按性别/年龄分层随机合并样本以保障代表性。

2. 2.

   PFAS分析：采用ENVI-Carb固相萃取结合UHPLC-MS/MS技术定量22种PFAS，包括线性与支链异构体（如L-PFOS/B-PFOS）。

3. 3.

   健康评估：两名病理学家盲法评分田鼠肝脏病变（如细胞质颗粒化、空泡化），并通过ELISA检测PUUV抗体。

主要结果

1. 1.

   PFAS污染特征

   • •

     土壤中L-PFOS占比达74%，而对照区以短链PFBA（全氟丁酸）为主。

   • •

     田鼠肝脏PFAS浓度惊人（均值4,790 ng/g湿重），以L-PFOS（>65%）为主导，显著高于有蹄类（狍子肝脏84 ng/g）。

     
2. 2.

   生物放大效应

   • •

     计算生物放大因子（BMF）显示：土壤→蘑菇→田鼠的PFOS传递效率最高（BMF>100），鬼鸮血液PFAS浓度达6,840 ng/g，反映捕食者级联累积。

     
3. 3.

   健康影响

   • •

     田鼠肝脏普遍呈现弥漫性细胞质颗粒化（图7），严重者表现为“毛玻璃样”改变，符合PFAS诱导的过氧化物酶体增殖特征。

   • •

     PUUV感染率（26.3%）为瑞典北部历史第三高，虽未建立统计关联，但提示PFAS免疫抑制可能加剧病原体传播风险。

     

结论与意义

该研究证实PFAS在陆地食物网中具有显著的生物放大潜力，尤其以长链PFOS为甚。田鼠作为关键中间宿主，其肝脏损伤和高病原体携带率凸显了PFAS对生态系统健康的双重威胁：直接毒性（如肝损伤）和间接效应（免疫干扰）。尽管未超过欧盟食品安全限值，但有蹄类肝脏PFOS浓度（最高84 ng/g）接近监管阈值，警示需加强陆生野味消费风险评估。发表于《Scientific Reports》的这项成果为理解PFAS陆地归趋提供了范式，也为全球污染热点区域的生态-健康联动研究树立了标杆。