基于饮用水与地下水大数据：四种PFAS混合物评估方法的比较研究

本刊推荐：针对全氟/多氟烷基物质（PFAS）混合物健康风险评估方法存在差异的问题，研究人员系统比较了欧盟阈值法、美国EPA最大污染物浓度（MCL）法、相对效能因子（RPF）法和风险评估（US EPA RAGS）法在1700余份水样中的应用。研究发现不同方法对风险判定存在显著差异，毒性加权方法（如RPF和RAGS）能更科学表征复合暴露风险，为环境政策与风险评估实践提供了关键依据。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类具有高度持久性、生物累积性和毒性的化学污染物，近年来在全球饮用水系统中被广泛检出，成为备受关注的环境与健康挑战。这类物质被用于各类工业产品和生活用品中，但其在环境中的长期存在和潜在健康影响引发了科学界和监管机构的深切担忧。尽管多国已采取一定的管控措施，但由于PFAS种类繁多、毒理学特性复杂，且常以混合物形式存在，如何科学评估其混合暴露带来的健康风险仍是一个悬而未决的难题。现有的研究多基于理论推演或小规模数据，缺乏对实际环境样本的系统性比较，导致不同评估方法间的结果差异巨大，这为政策制定和风险管理带来了巨大不确定性。

在此背景下，由Giovanni Scaggiante、Daniela Zingaretti和Iason Verginelli组成的研究团队在《Environmental Pollution》上发表了一项重要研究，他们利用美国地质调查局（USGS）提供的大规模实地监测数据，对当前四种主流的PFAS混合物健康风险评估方法进行了全面比较。这四种方法包括：欧盟基于PFAS总量与20种特定PFAS总和的阈值法、美国环境保护署（US EPA）建立的最大污染物浓度（MCL）法、正在欧盟评估中的相对效能因子（RPF）法以及美国EPA风险评估指南（RAGS）推荐的健康风险模型。研究团队依托超过1700份地下水与自来水样本，详细分析了各方法在实际应用中的一致性、灵敏性与局限性，为PFAS风险评价与管控提供了坚实的数据支撑和科学见解。

在研究过程中，作者主要运用了四种评估框架的计算模型、统计分析以及基于Python的数据处理流程。关键数据来源于两项大规模USGS监测计划：其中自来水数据来自Romanok等人（2023）包括497份样本，涵盖34种PFAS；地下水数据来自Tokranov等人（2024）包括1238份样本，涵盖28种PFAS。分析中采用的处理方式包括未检出值处理、参数归一化、阈值比较以及暴露场景模拟（如儿童与成人的饮水摄入率计算）。各项毒性参数（如RfD、SF、RPF、MCL）均援引自US EPA、EU或EFSA的最新权威文件，保障了评估的科学性与时效性。

各评估方法的适用性分析

结果显示，欧盟方法是唯一可适用于全部样本的方法，因其仅依赖PFAS加和浓度与固定阈值比较，无需化合物特异性毒理学数据。然而，MCL、RPF与RAGS方法均因依赖特定化合物的毒性参数，而使部分样本无法被评估。例如，MCL法仅针对有限几种PFAS，导致12–20%的样本因缺乏对应标准而无法评判；RPF法则因部分PFAS尚未分配效能因子，使得3%的地下水样本被排除。这一差距揭示出当前毒性数据覆盖不全的现实瓶颈。

阈值超标频率的比较

欧盟方法检出的超标率最低（TW 0.6%，GW 2.2%），反映出其阈值设定较高、未能充分识别潜在风险。相比之下，MCL法超标率为16.7–17.1%，RPF法为17.7–24.2%，而RAGS方法则高达21.9–28.5%。值得注意的是，RAGS是唯一同时评估非致癌与致癌风险的方法，其致癌风险（R值）在多数样本中远超可接受水平（10^?6），中位数更超过三个数量级，凸显出PFAS混合暴露的潜在癌症负担被严重低估。

超标幅度与风险分布

通过箱线图分析发现，欧盟方法中“PFAS总量”与“特定20种PFAS总和”的浓度分布远低于限值，仅极高值样本出现超标。而RPF与RAGS（HI）的评估结果分布更贴近阈值，且95百分位数分别达到117.7 ng/L PFOA当量和HI=57.6，显示实际风险可能被现行管制阈值大幅低估。此外，不同方法对同一样本的风险判定可能相差数十倍，说明评估手段的选择直接影响管理决策。

PFOA与PFOS的主导作用

在毒性加权方法中，PFOA和PFOS因其较低的参考剂量（RfD）、较高的斜率因子（SF）与相对效能因子（RPF），在混合物总风险中占主导地位。在RAGS评估中，所有自来水样本中检出的PFOA与PFOS均导致HI或R值超标；而MCL与RPF方法也显示这两类物质超标频率最高。研究还通过误差分析（RMSE）指出，仅基于PFOA与PFOS的估算在MCL与RAGS中可较好代表整体混合物风险，但在RPF法中其它PFAS贡献仍较显著，说明目前RPF数据库尚未完全反映混合物的真实毒性贡献。

该研究通过大规模实证分析揭示，当前PFAS混合物风险评估方法存在显著分歧：从简单的浓度加和到毒性加权模型，不同方法在检出率、超标频率与风险大小方面均呈现数量级差异。欧盟方法虽然操作简单、覆盖全面，但因其未考虑化合物毒性差异且阈值宽松，可能严重低估实际健康风险；美国EPA的MCL法在现有数据下更具可操作性，但涵盖物质有限，未能解决多数新型PFAS的混合污染问题；RPF与RAGS方法虽更符合毒理学原理，却受限于参数不全与计算复杂性。值得注意的是，RAGS框架首次在大样本中揭示PFAS混合暴露可能带来不可忽视的致癌风险，这是以往研究未能充分关注的。

该研究的结论强调，未来环境政策与风险评估实践应更倾向于采用毒性加权方法（如RPF和RAGS），并尽快完善相关化合物的毒性参数数据库。同时，评估中需特别关注PFOA与PFOS的关键作用，但也不应忽略其他PFAS的贡献。此外，致癌风险评估应被纳入标准流程，且所有毒性参数需随科学进展持续更新。这一研究为全球饮用水安全标准与PFAS管控策略提供了关键科学依据，也为跨区域、多方法的风险评估 harmonization 奠定了坚实基础。