鲸类为了解东中国海中多氟烷基和全氟烷基物质的生物累积机制提供了新的见解

《Environmental Pollution》：Whales Contribute to Novel Insight on Poly- and Perfluoroalkyl Substances Bioaccumulation in the East China Sea

本研究测定了东海搁浅蓝鲸、长须鲸和抹香鲸9种组织中共24种PFAS（含PFCAs、PFSAs及新兴化合物和前体），发现长链PFCAs（C≥8）浓度显著高于短链同系物，且替代品6:2 Cl-PFESA在所有鲸类中普遍存在且组织分布类似PFOS。通过对比前序研究齿鲸类代谢差异，揭示不同物种因酶代谢能力差异导致PFAS积累模式不同，指出单一生物指示剂监测PFAS污染可能存在偏差，强调需结合多物种数据评估近海PFAS污染程度。

　　

张涛|赵天辉|魏子阳|杨光|顾成|陈炳耀|张波

中山大学农业与生物技术学院，中国深圳518107

摘要

我们量化了来自东海的小须鲸（Balaenoptera acutorostrata）、伊甸鲸（Balaenoptera edeni）和抹香鲸（Physeter macrocephalus）组织样本中的24种多氟烷基和全氟烷基物质（PFASs），包括全氟烷基磺酸盐（PFSAs）、全氟烷基羧酸盐（PFCAs）、新兴PFAS以及PFAS前体。长链PFCA的中位浓度（0.16–5.24 ng/g ww）显著高于短链同系物的浓度（0.04–0.19 ng/g ww）。此外，作为全氟辛烷磺酸盐（PFOS）的替代品，6:2氯化多氟醚磺酸盐（6:2 Cl-PFESA）在所有鲸类组织中普遍存在（中位浓度：0.42 ng/g ww）。组织特异性积累分析显示，6:2 Cl-PFESA的分布模式与PFOS相似，而短链和长链PFCAs的组织分布模式有所不同。为了研究物种特异性积累情况，我们将本研究的结果与我们之前在江豚（Neophocaena asiaeorientalis sunameri）中的观察结果进行了比较。有趣的是，氟端基不饱和羧酸盐（FTUCAs）在所有鲸类中均被检测到，但在江豚中未发现；相反，不同物种之间的6:2 Cl-PFESA/PFOS浓度比也存在差异，抹香鲸中的比值最高，为1.12。因此，仅依赖单一生物指示物种进行海洋PFAS监测可能存在偏差，我们的结果表明，在以鲸类为生物指示物种的海洋环境中，长链PFCAs和6:2 Cl-PFESA的积累量较高。

引言

全氟烷基和多氟烷基物质（PFASs）具有高稳定性，因此在环境中普遍存在（Androulakakis等，2022；Cai等，2012；Cao等，2019；Zheng等，2017）。根据Buck等人建立的通用框架，我们将“长链”PFCAs定义为含有≥8个全氟碳原子的物质（例如PFOA、PFNA、PFDA），将“短链”PFCAs定义为含有≥6个全氟碳原子的物质（例如PFHxS、PFOS）。由于这些物质对人类和生态系统具有严重的风险，全氟辛烷酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸盐（PFOS）、全氟己烷磺酸盐（PFHxS）及其相关化学物质被列入《斯德哥尔摩公约》附件A/B（UNEP，2023，2019a，2019b，2009）。在第12次缔约方大会（SC COP-12，2025）上，公约将附件A扩展到包括长链全氟烷基羧酸盐（C₉-C₂₁ PFCAs），反映出人们对这些物质环境持久性和毒性的日益关注（Global Product Compliance，2025）。然而，近年来在环境中检测到的PFAS种类越来越多，包括PFAS前体和新兴替代品（Du等，2022；Yan等，2015）。因此，广泛存在的PFAS增加了对其含量和比例的不确定性。

传统PFAS如PFOS和PFOA已显示出全球分布（Evich等，2022）。然而，作为传统PFAS替代品的新兴PFAS（含有氢或氯等元素或官能团）也在偏远海洋环境中被检测到，这表明它们具有潜在的全球污染风险（Gebbink等，2016）。此外，PFAS前体的存在表明它们可能来自大气来源（Joerss等，2020）。总体而言，这些发现表明海洋生态系统中多种PFAS的时间趋势和组成发生了变化，亟需对其环境持久性和转化途径进行进一步研究。

水环境中PFAS的污染程度直接影响生物体内的负荷。因此，选择合适的指示物种对于获取有关PFAS环境污染的精确信息至关重要。由于鲸类寿命较长，它们被广泛认为是监测海洋环境中持久性有机污染物（POPs）（包括PFAS）的理想生物指示物种（Guo等，2023）。作为顶级海洋捕食者，鲸类积累了较高的PFAS负荷，这准确地反映了海洋环境中的污染物特征（Schultes等，2020）。然而，顶级捕食者体内PFAS的存在与它们的饮食、栖息地和新陈代谢有关，这可能导致物种特异性的积累（Galatius等，2013）。针对特定PFAS前体（如N-乙基全氟辛烷磺酰胺，N-EtFOSA）的体外研究表明，某些齿鲸（如白鲸）代谢这些化合物的酶能力明显低于鳍足类动物（如环斑海豹或北极熊）（Letcher等，2014）。此外，Dassuncao等人报告称，由于缺乏将其转化为常见化合物的酶，某些鲸类体内的全氟辛烷磺酰胺（FOSA，一种重要的PFOS前体）负荷较高（Dassuncao等，2017）。这种较低的代谢能力可能导致某些鲸类体内前体比例较高。然而，齿鲸和须鲸之间的代谢能力可能存在差异，需要进一步研究。

鲸类代谢PFAS前体的酶能力较弱，导致全氟辛烷磺酰胺（FOSA）等化合物的浓度较高——而北极熊和环斑海豹体内的这些前体含量较低。然而，来自多种物种的海洋环境PFAS污染数据仍不充分。

本研究旨在调查东海沿岸搁浅鲸类体内24种PFAS（即PFCAs、PFSAs、PFAS前体和新兴PFASs）的存在及其组织特异性分布。我们量化了九种组织类型中的PFAS浓度，以表征其分布模式并确定主要成分。评估了小须鲸（Balaenoptera acutorostrata）、伊甸鲸（Balaenoptera edeni）和抹香鲸（Physeter macrocephalus）的物种特异性积累情况，并讨论了代谢能力和环境暴露等关键因素。本研究可为评估污染状况和管理海洋生态系统中的PFAS提供重要信息。

化学品和标准

24种全氟烷基和多氟烷基物质（PFASs）的纯度超过98%的标品来自加拿大圭尔夫的Wellington实验室，包括：八种PFCAs [即全氟丁酸盐（PFBA）、全氟戊酸盐（PFPeA）、全氟己酸盐（PFHxA）、全氟庚酸盐（PFHpA）、全氟壬酸盐（PFNA）、全氟癸酸盐（PFDA）、全氟十二酸盐（PFDoDA）和全氟十三酸盐（PFTrDA）]，五种PFSAs [即全氟丁烷磺酸盐（PFBS）、全氟己烷磺酸盐]

PFCAs及其前体的浓度

表1显示了每种类型小须鲸组织中传统PFAS和新兴PFAS及其前体的中位浓度。作为PFOS的替代品，ADONA在除胃部（中位浓度：0.06 ng/g ww）外的所有组织样本中均很少被检测到（表1）。PFHxA（不同组织中的中位值：< LOQ?0.13 ng/g ww）、PFHpA（0.07–0.16 ng/g ww）、PFNA（0.07–0.61 ng/g ww）、PFDA（< LOQ?1.14 ng/g ww）、PFDoDA（< LOQ?0.68 ng/g ww）和PFTrDA（< LOQ?2.05 ng/g ww）

结论

本研究提供了关于东海鲸类体内多种PFAS存在和积累模式的新见解。长链PFCAs（C ≥ 8）在所有物种中占主导地位，其浓度比短链同系物高出一个到两个数量级，这与它们对特定组织（如肝脏）的高亲和力一致。新兴替代品6:2 Cl-PFESA分布广泛，其组织分布模式与PFOS相似。

CRediT作者贡献声明

顾成：验证、软件、资源。 陈炳耀：撰写——审阅与编辑、验证、软件、资源。 魏子阳：验证、软件、资源。 杨光：正式分析。 张涛：撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源获取。 赵天辉：撰写——初稿、资源、方法论、数据管理。 张波：撰写——初稿、验证、监督、项目管理、方法论

未引用的参考文献

Guomao等，2016；Zong等，2022。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

感谢中国自然科学基金（42477295）、国家重点研发计划（编号：2023YFC3706800）以及中国广州市的科技计划（2024A04J6442）对部分研究的支持。