暴露于PFAS诱导氟聚合物生产厂附近两种留鸟雀形目鸟类雏鸟的差异氧化应激相关反应

《Environmental Pollution》：Exposure to PFAS induced differential oxidative stress-related responses in nestlings of two resident passerine birds nearby a Fluoropolymer Production Plant

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类多样化的化学物质，因其持久性和对人类及环境健康的潜在影响而日益受到关注。虽然几种遗留PFAS的存在和毒性相对清楚，但关于新兴PFAS，特别是在自由生活生物中的知识仍然有限。本研究调查了位于意大利西北部的一个氟聚合物生产厂（FPP）附近三十八种遗留和新兴PFAS混合物的存在和生物效应。在FPP附近和农业-农村区域（AA）繁殖的两种留鸟雀形目鸟类，欧洲椋鸟（Sturnus vulgaris）和大山雀（Parus major）的蛋中测量了遗留和新兴PFAS。在雏鸟血液样本中评估了氧化应激相关生物标志物，包括抗氧化和解毒酶活性以及脂质过氧化。在两种鸟的蛋中均检测到PFAS，欧洲椋鸟中Σ₂₁PFAS浓度高达1,451 ng/g f.w.，大山雀中高达6,576 ng/g f.w.。在FPP附近收集的蛋显示PFAS水平比AA高十倍，其中氯-全氟聚醚羧酸（Cl-PFPECAs）主导污染特征。尽管暴露模式相似，但生物反应因物种而异。在大山雀雏鸟中未观察到显著影响，而在FPP附近繁殖的欧洲椋鸟雏鸟表现出改变的抗氧化防御和增加的脂质过氧化，表明它们遭受了氧化应激状态。这些发现表明，FPP附近的PFAS混合物环境暴露可在自由生活的鸟类中诱导氧化应激，并强调需要进一步的实地研究以提高对PFAS毒性的理解并支持环境风险评估。

论文解读文章

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类具有持久性和生物累积潜力的合成氟化物，其环境赋存和毒性效应日益受到关注。尽管遗留PFAS（如全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA））的毒性已有较多研究，但新兴PFAS（如氯-全氟聚醚羧酸（Cl-PFPECAs））在自由生活生物中的暴露和效应尚不明确。氟聚合物生产厂（FPP）是PFAS排放的热点区域，但其对附近野生鸟类的影响缺乏实地评估。为填补这一空白，研究人员在意大利西北部一个FPP附近及农业-农村区域（AA）设置巢箱，以欧洲椋鸟（Sturnus vulgaris）和大山雀（Parus major）为模型，研究了38种遗留和新兴PFAS的赋存及其对雏鸟氧化应激的效应。结果表明，FPP附近蛋中PFAS浓度较AA高十倍，Cl-PFPECAs占主导；欧洲椋鸟雏鸟出现氧化应激（GPx活性升高和脂质过氧化增加），而大山雀无显著变化。该研究证明FPP排放可诱导野生鸟类氧化应激，为环境风险评估提供了关键证据，论文发表在《Environmental Pollution》。

研究人员采用的关键技术方法包括：样本来源于意大利西北部FPP附近（3 km缓冲区）和AA（15 km外）的巢箱，共收集欧洲椋鸟（FPP 11个巢，AA 4个巢）和大山雀（FPP 5个巢，AA 4个巢）的首个蛋及8日龄雏鸟血样。PFAS分析采用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）结合湍流色谱在线净化，测定38种目标物（包括PFCA、PFSA、FTSA、Cl-PFPECAs等）。氧化应激生物标志物通过分光光度法测定红细胞中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽硫转移酶（GST）活性及脂质过氧化（LPO，硫代巴比妥酸反应物质法）。统计方法包括方差分析（ANOVA）、冗余分析（RDA）和线性混合模型（LMM），以巢箱为随机效应，体重为协变量。

研究结果如下：

**3.1 蛋中PFAS污染水平和模式**
通过分析蛋中PFAS浓度，发现FPP附近欧洲椋鸟蛋中∑₂₁PFAS平均浓度（758 ng/g f.w.）较AA（82 ng/g f.w.）高约9倍，大山雀蛋中（1,866 ng/g f.w.）较AA（206 ng/g f.w.）高约9倍（部分受靠近排水渠的极端样本影响，达6,577 ng/g f.w.）。污染模式以Cl-PFPECAs（ADV）为主，占∑₂₁PFAS的90%以上，其中ADV-N3（C10）占比最高（38-51%）。PFCA模式存在种间差异：欧洲椋鸟蛋中以长链PFCA（如PFTrDA、PFDoDA）为主，PFOA浓度较高；大山雀蛋中以PFDA、PFUnA、PFNA为主，且PFOS仅在AA中浓度较高（16 ng/g f.w.对FPP的5.4 ng/g f.w.）。冗余分析（RDA）显示，欧洲椋鸟蛋的污染模式在区域间显著不同（P=0.017），而大山雀边缘显著（P=0.061）。

**3.2 雏鸟的氧化应激相关反应**
通过测量雏鸟血液中抗氧化酶活性和脂质过氧化，发现欧洲椋鸟雏鸟中GPx活性显著升高（F_1,8.38=7.420，P=0.025），LPO水平显著增加（F_1,7.72=6.041，P=0.040），表明FPP附近个体遭受氧化应激；而SOD、CAT和GST活性无显著变化。大山雀雏鸟中所有生物标志物均无显著差异（P>0.05）。

**3.3 生物反应与PFAS污染之间的相关性**
相关性分析显示，欧洲椋鸟雏鸟的LPO水平与蛋中Cl-CPFPECA（1,0）、Cl-CPFPECA（2,0）、PFNA、PFDA、PFUnA、PFDoDA、PFOS及∑PFCA呈显著正相关（P<0.05），而大山雀中无显著相关。

讨论部分总结：研究人员认为，尽管两种鸟暴露水平相似，但不同生物反应源于种间食性差异。欧洲椋鸟以土壤无脊椎动物为食，主要暴露于沉积在土壤中的长链PFAS，这些化合物更易诱导氧化应激；而大山雀以树冠昆虫为食，主要暴露于当前大气排放的PFAS，且PFOS浓度较低，可能不足以诱发效应。此外，其他污染物（如H-PFPECAs）的存在可能被低估，需进一步研究。

研究结论翻译：本研究证实氟化设施是PFAS污染热点，其排放可对自由生活鸟类产生不利影响。占据不同营养生态位的留鸟提供了互补的PFAS暴露和效应指标。鸟蛋有效揭示了母体转移和生物累积模式，同时反映了与食性相关的种特异性污染。大山雀蛋主要指示当前大气PFAS排放，而欧洲椋鸟蛋通过土壤无脊椎动物食物链整合了近期和历史污染。这些差异具有重要意义，因为PFAS诱导的生物反应不仅取决于暴露水平，还取决于化合物特性（特别是C-F链长）。总体而言，两种鸟蛋均适用于氟聚合物制造设施附近PFAS污染的生物监测，但欧洲椋鸟因其半群居行为和土壤食性，更易积累长链PFAS，是更合适的PFAS不良效应指示物种。这些发现强调需要进一步开展关于PFAS，特别是新兴化合物生态风险的田野研究。虽然本研究关注氧化应激与某些PFAS的关联，但不能排除其他氟化分子、共存污染物及卤代有机污染物的贡献。例如，本研究缺乏对氢-全氟聚醚羧酸（H-PFPECAs）的测量，可能导致对ADV相关暴露的低估。未来监测应扩展化学表征，纳入H-PFPECAs，并研究土壤和食物来源中的PFAS，以阐明种特异性效应。考虑欧洲椋鸟作为PFAS生物监测的适宜生态指示物种，未来研究还应评估年龄和性别对PFAS亚致死效应及生活史特征的影响。