五大湖地区原住民土地上传统食物中PFAS的检测：野生稻（Manoomin）与箭叶荷（Psi??i??a）

《Chemosphere》：Detection of PFAS in traditional foods: Manoomin (wild rice) and Psi??i??a (arrowhead) across Indigenous land in the Great Lakes region

　　

在野米（Manoomin）中检测到PFAS，这是一种文化上重要的食物来源。
PFOS和PFHxS在野米组织中积累，包括可食用种子。
在不同物种（Psi??i??a）组织中，PFAS未超过检测限。
水和沉积物中的PFAS分布揭示了不同的环境途径。
研究结果确定了野生动物和采集者的潜在PFAS暴露途径。

引言

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类合成有机化学品。PFAS由数千种不同的化合物组成，其特征是至少包含一个全氟烷基部分（Kwiatkowski等，2020）。它们独特的疏水性和亲水性组合使PFAS在工业制造、商业产品和消防配方中极具价值。历史上，PFAS被广泛应用于机场、军事基地和应急响应培训设施的膜片灭火泡沫中。纸张和纺织品的制造以及将受污染的生物固体作为农业肥料施用于土地，也可能是PFAS的额外来源（Kwiatkowski等，2020）。这些应用导致了广泛且持久的环境污染。一旦PFAS进入环境，它们难以且昂贵地清除，这限制了PFAS在现场应用中的修复（Tushar等，2024）。由于PFAS的环境持久性、迁移性以及在植物和动物中生物积累的趋势，它们对人类和生态健康的关注度日益增加。在陆生植物中，PFAS的吸收主要通过根系吸附发生，某些PFAS随后被转移到地上组织，包括茎、叶、花和果实。长链PFAS优先保留在根系中，而短链PFAS则转移到地上组织（Xu等，2022）。实验室研究表明，PFAS的积累速率取决于PFAS的子类型和植物物种，因为不同的农作物物种被发现以不同的速率积累PFAS（Wen等，2016）。虽然已报告在陆生和水生植物中都有PFAS的生物积累，但大多数研究集中在陆生植物物种上，特别是那些为人类消费而栽培的植物（Karamat等，2023）。

除了农作物之外，最近的研究已在枫树汁和枫糖浆中发现了PFAS的存在，表明枫树吸收和生物积累PFAS（Milusich等，2025）。此外，已记录的PFAS暴露的生物效应包括通过活性氧物种积累诱导植物的氧化应激（Li等，2022）。PFAS污染还通过饮用水和饮食暴露威胁人类健康，因为某些PFAS的长期高剂量暴露与疫苗反应降低、免疫抑制、不良发育和生殖影响以及多器官系统损害等后果相关（Fenton等，2020）。

对于两种化合物——全氟辛烷磺酸盐（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）——已经进行了彻底的PFAS健康风险研究（Chang等，2016；Kwiatkowski等，2020）。美国饮用水中PFOA和PFOS的联邦最大污染物水平（MCL）为四万亿分之一（ppt）（美国环境保护署，2026）。虽然目前对组织中PFAS尚无联邦法规，但五大湖鱼类消费建议联盟已根据PFOS水平制定了鱼类消费指南（如果为2.5至5十亿分之一（ppb），则每周不超过2餐；如果大于40 ppb，则不要食用（五大湖鱼类消费建议联盟，2025））。虽然这些建议可能对一些人提供有用的基准，但对于原住民消费者而言，其益处可能有限，因为不存在对可采集植物具有文化敏感性和相关性的消费指南（Arquette等，2002；Dawson等，2008；Diamond等，2025；Hoover等，2012；Hoover，2013）。

PFAS污染在全球范围内被检测到（Miner等，2021；Tushar等，2024），但其分布并不均匀，因为军事基地、工业中心和制造厂附近的环境基质中检测到升高的PFAS浓度（Kulkarni等，2025；Manojkumar等，2023）。这些污染源通常位于低收入和服务不足社区内或附近，由于这些地区的历史和持续运作，这些社区面临不成比例的暴露风险（Johnston和Cushing，2020）。这种模式反映了其他污染物（如重金属、多氯联苯和遗留农药）记录中更广泛趋势，在这些趋势中，脆弱人群承受了更大的污染负担（Donley等，2022；Jones等，2022）。同样，PFAS污染场所的全国检测结果持续上升，强化了暴露不仅是环境问题，也是社会和健康公平问题的担忧（Bullard，2018；Mohai和Saha，2015）。

尽管环境污染风险更高，但部落土地在环境污染物方面通常研究不足（Hoover等，2012）。虽然PFAS测试在五大湖地区的饮用水和地下水中变得更加普遍，但关于PFAS可能在主权部落土地和部落成员采集食物的土地上存在的信息有限，例如割让领土。此外，虽然对这些地区采集的某些传统原住民食物（例如鱼类、枫树汁）的PFAS测试在扩展，但PFAS测试的范围仍然相对有限（Great Lakes Indian Fish & Wildlife Commission，未出版-a；Milusich等，2025），包括可采集的水生植物物种（例如Manoomin/Psi?（Zizania palustris）（分别为Ojibwe和Dakota语中的"野米"）和Psi??i??a/Waabiziipin（Sagittaria latifolia）（分别为Dakota和Ojibwe语中的"arrowhead"））。

Manoomin（Zizania palustris）是禾本科的一种一年生淡水水生草本植物。该物种原产于威斯康星州北部、明尼苏达州、密歇根州和加拿大部分地区，并遍布五大湖地区的湖泊和河流生境。Manoomin扮演着关键的生态角色，与许多野生动物物种（例如栖息地和食物来源）有关（Minnesota Department of Natural Resources，2008）。此外，Manoomin在Ojibwe语中意为"好的浆果"，并与Anishinaabe文化认同和生活方式紧密相连（Great Lakes Indian Fish & Wildlife Commission，未出版-c）。Manoomin不被视为无生命的资源，而是被理解为神圣的食物和亲属关系；这种关系体现在Manoomin的大写形式上（Hosterman等，2023；Matson等，2021）。除了提供物质营养和支持食物主权外，Manoomin在五大湖地区的Anishinaabe和Dakota人民的灵性实践、仪式和宴会上也发挥着至关重要的作用（David等，2019；Matson等，2021）。除了Manoomin与人类的关系外，它与其他植物物种也密切相关，例如Psi??i??a，后者通常在Manoomin附近生长（Minnesota Department of Natural Resources，2012）。

Psi??i??a是睡菜科（Alismataceae）的一种多年生宽叶挺水单子叶植物（Nelson，2018）。Psi??i??a也被称为arrowhead、duck potato和wapato，广泛分布于北美大部分地区，在五大湖地区很常见。这些可食用的块茎被许多原住民群体采集用于维持生计和仪式目的，包括Bdewakantunwan（Mdewakanton）东部Dakota乐队，也称为Prairie Island Indian Community，其主权土地位于Prairie Island。部落成员在整个密西西比河流域采集Psi??i??a，社区成员经常前往各个地区以防止过度采集。Psi??i??a每年秋季采集，与宴会和社区聚会有关，这些聚会作为社区联系和重新连接传统生活方式的重要来源（根据与PIIC土地和环境部门的沟通）。此外，采集Psi??i??a等本土食物支持食物主权，是PIIC促进可持续食物系统计划的重要组成部分（根据与PIIC土地和环境部门的沟通）。

湿地为多种植物和动物（包括Manoomin和Psi??i??a）提供了独特的栖息地。这些景观提供了无数的生态系统服务，范围从保护生物多样性到稳定供水和碳封存。因此，湿地通常被认为是全球最有价值的生态系统之一（Mitsch等，2015；Xu等，2019）。然而，尽管其生态重要性，湿地仍然容易受到人为干扰的威胁，包括污染。保护工作对于与湿地相关的生态系统服务以及生活在这些环境中的物种的保存至关重要（Chakraborty等，2023；Xu等，2019）。

在湿地中，Psi??i??a和Manoomin都扮演着关键的生态角色，与许多野生动物物种有关。Manoomin床提供必需的栖息地，为育雏鸭子提供掩护并支持它们的觅食。Manoomin种子是迁徙水禽的重要能量来源，因为它们成熟时许多物种正准备迁徙或正在迁徙（Minnesota Department of Natural Resources，2008）。此外，这些植物的水下部分作为幼鱼和无脊椎动物种群的苗床（David等，2019）。同样，Psi??i??a的块茎和种子是鸣禽、涉禽、水禽、豪猪和麝鼠的珍贵食物来源。健康的Psi??i??a群落对水质和侵蚀控制很重要，因为这些植物在生长季吸收过多的营养物质和金属，并减少浊度和波浪作用（U.S. Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service，2000；2002）。

由于传统食物对原住民的重要性以及其在支持传统生活方式中的作用，调查可采集物品中PFAS的存在以增进与PFAS相关的人类健康风险知识至关重要。我们的研究小组被Voigt Intertribal Taskforce（Voigt）——一个由十个Ojibwe成员部落的代表组成的委员会，他们审查自然资源问题并为1837年和1842年割让领土的内陆地区的采集法规提供建议（Great Lakes Indian Fish & Wildlife Commission，未出版-b）——以及Prairie Island Indian Community（PIIC）土地和环境部门接洽，以了解PFAS如何在可能与人类消费风险相关的两种植物物种中积累：Manoomin和Psi??i??a。本文描述的Manoomin研究由Ojibwe合作者（Voigt）指导，而Psi??i??a研究是与Dakota合作者（PIIC土地和环境部门）合作进行的。

通过与部落合作伙伴的合作以及Voigt任务组的主导，这项部落驱动的研究的主要目标是（1）量化Manoomin和Psi??i??a中的PFAS水平，（2）调查PFAS在Manoomin根、茎和可食用种子之间的分配，以及（3）探索PFAS在环境基质（地表水和沉积物）中的归趋和运输到Manoomin和Psi??i??a。因此，我们从已知PFAS污染的水体中采样Manoomin和Psi??i??a。两种植物和环境样品均使用EPA方法1633A测试了40种PFAS分析物。为了调查PFAS的分布是否可能因植物组织而异，Manoomin的根、茎和种子被分离，每种组织类型单独分析。总体而言，本研究的结果首次提供了这些文化上重要的食物中PFAS潜在生物积累的证据，并为原住民生态系统健康提供信息。

地点和场地选择

我们在密西西比河Pool 3沿岸的四个地点收集了水、沉积物和Psi??i??a（2024）。根据《联合国土著人民权利宣言》第31和32条，所有与Prairie Island Indian Community知识产权相关的具体信息都将受到保护（联合国大会，2007）。因此，为确保主权部落土地的保密性和隐私，Psi??i??a采集地点已分配代码。

Psi??i??a中的PFAS水平

在任何四个采样地点收集的Psi??i??a中均未检测到高于检测限（LOD）的PFAS（S-Table 9）。Psi??i??a的LOD和定量限（LOQ）结果完整列表见S-Tables 10和11。

Psi??i??a附近地表水中的PFAS水平

在水样中，所有地点均检测到12种不同的PFAS（图2）：全氟丁酸（PFBA）、全氟-2-甲氧基丙酸（PFMPA）、全氟戊酸（PFPeA）、全氟丁烷磺酸盐（PFBS）、全氟己酸（PFHxA）。

讨论

通过在Voigt Intertribal Task Force和PIIC土地和环境部门的直接指导下，本研究旨在量化Manoomin（Zizania palustris，野米）和Psi??i??a（Sagittaria latifolia，宽叶arrowhead）中的PFAS浓度。此外，本研究旨在调查PFAS在Manoomin根、茎和种子中的潜在分配，并量化环境基质（地表水和沉积物）中的PFAS以探索PFAS的归趋和运输。

CRediT作者贡献声明

Eve Milusich：写作——初稿，正式分析，数据整理。Emily Cornelius Ruhs：写作——审阅与编辑，方法学，正式分析，概念化。

Jonathan Gilbert：撰写-审阅与编辑、方法论、概念设计。Alexandra Bohman：撰写-审阅与编辑、指导、方法论。Kyle Burke：撰写-审阅与编辑、数据整理。Gabriel Miller：撰写-审阅与编辑、资源、项目管理、方法论、调查研究。Rylee Hince：资金支持

本工作得到了美国地质调查局（USGS）104G（资助编号：G23AP00037-00）、威斯康星大学麦迪逊分校副校长研究办公室以及通过 Grainger 生物信息学博士后奖学金提供的 Grainger 生物信息学博士后奖学金的支持。

利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢
作者感谢 Voigt 跨部落特遣队成员在协助制定研究问题和提供研究活动反馈方面给予的帮助。我们特别感谢 1837 年、1842 年和 1854 年条约的部落和族群，包括 Bad River、Red Cliff、Lac Courte Oreilles、Lac du Flambeau、Red Cliff、St. Croix、Mole Lake、Lac Vieux Desert、Lac du Flambeau、Fond du Lac 和 Keweenaw Bay，感谢他们对 Manoomin 收获的指导以及口传知识的传承。

Eve Milusich|Emily Cornelius Ruhs|Jonathan Gilbert|Alexandra Bohman|Kyle Burke|Gabriel Miller|Rylee Hince|Jessica Hua|Gavin Dehnert