淡水生态系统中全氟和多氟烷基物质（PFAS）在鱼类组织中的生物累积模式研究

为解决全氟和多氟烷基物质（PFAS）在淡水生态系统中的污染问题及其对人类健康的潜在威胁，研究人员通过分析密西西比河和马蹄湖两种淡水系统中三种鱼类（草鱼、鲤鱼和鲶鱼）的组织样本，揭示了PFAS的物种特异性和组织特异性累积规律。研究发现，短链PFAS（如PFBS）在水体中占主导且超标，而长链磺酸类（如PFOS）在鱼类肝脏和肾脏中高度富集，鲶鱼作为顶级消费者累积浓度最高。该研究为PFAS的生态风险评估和食品安全监管提供了重要依据。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类具有高度持久性和生物累积性的合成化学物质，自20世纪40年代问世以来，被广泛应用于工业生产和消费品中。然而，它们的稳定性也带来了严重的环境问题——PFAS难以降解，可通过水体、土壤和食物链持续累积，最终威胁人类健康。近年来，多项研究表明PFAS与内分泌干扰、发育毒性甚至癌症相关，但不同淡水生态系统中PFAS的分布规律及其在鱼类组织中的累积特性仍不明确。密西西比河流域作为美国重要的水系，周边工业活动密集，其PFAS污染状况亟待评估。

为填补这一空白，Margaret D. Taiwo团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表研究，选取密西西比河主流（MSR）和其牛轭湖马蹄湖（HSL）作为对比系统，以草鱼（Ctenopharyngodon idella）、鲤鱼（Cyprinus carpio）和鲶鱼（Pylodictis olivaris）为研究对象，采用EPA 1633标准方法结合LC-QToF高分辨质谱技术，分析了10种PFAS在水体及鱼类肌肉、肾脏和肝脏中的分布特征。

关键方法

研究团队于2024年分两季采集水样和鱼类样本，通过固相萃取（SPE）和碱消化法分别处理水样及组织样本，利用同位素内标（M8PFOS/M8PFOA）校正，采用Shimadzu LC-QToF 9030质谱仪进行定量分析，重点关注碳链长度（C₄-C₁₀）对PFAS生物累积的影响。

研究结果

1. 1.

   水体PFAS浓度差异

   马蹄湖（HSL）的PFAS总浓度显著高于密西西比河（MSR），其中短链PFBS浓度最高（11.73 ng/L），超过美国EPA饮用水限值（4 ng/L），而长链PFDA未检出，印证了短链PFAS的高水溶性特征。

2. 2.

   组织特异性累积

   所有鱼种均呈现肝脏>肾脏>肌肉的累积趋势。鲶鱼肝脏PFOS浓度高达108,659.79 ng/kg，是草鱼的23倍，这与鲶鱼作为顶级消费者的营养级地位一致。值得注意的是，水体中未检出的PFDA在鱼类肾脏中普遍存在（如鲤鱼肾脏706.14 ng/kg），提示沉积物或食物链传递是重要来源。

3. 3.

   物种与体重影响

   鲶鱼（平均1.73 kg）总PFAS负荷达242,665.32 ng/kg，显著高于鲤鱼（42,998.72 ng/kg）和草鱼（19,249.47 ng/kg）。同一物种内，较大个体（如2.2 kg鲶鱼）表现出更强的PFOS累积能力，证实体重与生物累积正相关。

讨论与意义

该研究首次揭示了密西西比河流域PFAS的“水体-鱼类”传递规律：流动水系通过稀释降低污染负荷，但高营养级鱼类仍通过食物链放大累积效应。长链PFOS因疏水性在肝脏富集的特性，与脂质结合机制相符，而短链PFAS在水体中的优势则反映其环境迁移能力。

研究结果对公共卫生具有双重警示：一方面，鲶鱼等食用鱼类的PFOS含量已接近美国密歇根州的消费警戒线（300 μg/kg）；另一方面，PFDA等未在水体检出的物质通过生态链进入人类食谱，凸显沉积物监测的必要性。作者建议将鱼类肝脏作为PFAS污染的生物标志物，并呼吁建立跨区域的水产品安全标准。这项研究为理解PFAS的生态毒理机制和制定精准管控策略提供了科学依据。