澳大利亚猛禽物种中的全氟和多氟烷基物质：变化生态系统中环境污染的陆生物指示种

《Environmental Pollution》：PFAS in Australian raptor species: terrestrial biomonitors of environmental contamination in changing ecosystems

　　

全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）对野生动物健康构成日益增长的担忧，但其在澳大利亚动物区系中的普遍程度与生态影响仍基本未知。研究人员评估了五种澳大利亚猛禽物种（楔尾雕 Aquila audax n=28；白腹海雕 Icthyophaga leucogaster n=7；强大鸮 Ninox strenua n=2；棕隼 Falco berigora n=4；棕苍鹰 Tachyspiza fasciata n=3）肝脏中的PFAS浓度，样本来自2015至2023年间于澳大利亚东南部多地机会性收集的博物馆与研究馆藏。研究人员报道了据其所知全球首个 Aquila 属PFAS肝脏浓度分析。在44只个体中的40只检测到13种PFAS，∑13PFAS范围从未检出至115.1 ng/g湿重（ww）。PFOS检出率最高（占全部样本88.6%），其后依次为PFTeDA、PFDA、PFDoA与PFHxS。浓度与已发表相关区间重叠，表明尽管澳大利亚人口密度较低且工业源有限，其生物累积风险仍具可比性。研究人员发现PFAS浓度与估计的体重特异性基底代谢率（mass-specific basal metabolic rate，BMR）呈显著正相关，棕苍鹰与棕隼负荷最高。土地利用分析揭示其与自然环境存在关联，表明PFAS污染可延伸至以生物多样性保护为目标管理的生态系统。这些发现显示澳大利亚猛禽同时暴露于legacy与替代PFAS，且生理、生态与景观共同修饰污染物模式。猛禽PFAS生物监测揭示了即便在保护区中生态系统亦面临扩散且持久的风险。

研究背景与立项依据

化学污染是全球性威胁，但其在野生动物尤其是顶级捕食者中的影响理解不足。猛禽（Falconiformes、Accipitriformes、Strigiformes、Cathartiformes）因处于高营养级、食性多样、家域广而被用作环境污染物生物指示种（biomonitor/biosentinel）。自20世纪50年代起使用的全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）具有持久性、生物累积性与毒性（persistent, bioaccumulative and toxic，PBT），其中PFOS与PFOA等legacy PFAS已受控，短链替代物仍具环境持久性。现有猛禽PFAS研究集中于欧洲与北美，南半球、澳大拉西亚存在证据缺口；同时除营养级外，生理性状（如代谢率）对累积的影响机制不清。为此，研究人员于澳大利亚东南部开展五项猛禽肝脏PFAS检测，探讨污染物类型与浓度、体重特异性基底代谢率（mass-specific basal metabolic rate，BMR）与污染关系，以及猛禽作为陆域PFAS监测种的可行性。该文发表于《Environmental Pollution》。

主要技术方法概括

研究人员采用机会性样本队列：自墨尔本博物馆Ian Potter澳大利亚野生动物生物库及塔斯马尼亚博物馆Threatened Birds Project获取2015–2023年澳大利亚东南部五种猛禽（楔尾雕n=28、白腹海雕n=7、强大鸮n=2、棕隼n=4、棕苍鹰n=3）肝脏标本，死因排除疾病与中毒。PFAS提取采用碱消化-酸化处理结合乙腈萃取，靶标44种PFAS由UHPLC-MS/MS（负离子模式）定量，以未检出计0处理。BMR以物种平均体重代入Daan等（1989）猛禽异速方程估算体重特异性BMR。统计采用Spearman非参数相关分析BMR与∑PFAS/PFOS/非PFOS PFAS关系；楔尾雕亚组以5 km半径内2017年全国土地利用模型（National Land Use Model，NLUM）与ABS meshblock做随机森林（Random Forests）与Spearman相关，分析景观关联。

研究结果

3.1 PFAS存在类型与浓度

在44只中40只检出13种PFAS，∑₁₃PFAS未检出至115.1 ng/g ww。PFOS检出率88.6%最高，次为长链全氟羧酸（perfluorocarboxylic acids，PFCAs）如PFTeDA（22.7%）、PFDA（18.2%）、PFDoA（11.4%）及PFHxS（11.4%）。楔尾雕28只中4只全未检出。各物种均值：棕隼∑PFAS 35.9±26.5（最大115.1）、棕苍鹰33.6±23.3（78.7）、强大鸮3.0±0.1（6.1）、白腹海雕14.6±3.9（28.7）、楔尾雕2.6±0.5（9.9）ng/g ww。此为全球首报Aquila属肝脏PFAS浓度，亦为澳大利亚猛禽首报。

3.2 PFAS浓度与体重特异性BMR关系

研究人员预期大体型鹰类负荷更高，但结果显示估计体重特异性BMR与肝脏总PFAS、PFOS及非PFOS PFAS均呈显著正相关（总PFAS ρ=+0.532，ρ²=0.283，P<0.001；PFOS ρ=+0.553，ρ²=0.306；非PFOS ρ=+0.477，ρ²=0.228）。棕苍鹰与棕隼（小体型、高BMR/g）负荷最高。约25%总PFAS方差由体重特异性BMR解释，主要由PFOS驱动。

3.3 土地利用影响

对楔尾雕（n=28）5 km缓冲带随机森林显示模型伪R²=0.194，重要预测变量含水系、农业、居住、采石场等，但仅“残存原生覆盖”（归为Conservation and Natural Environments）与PFHpS（ρ=0.23）、PFHxS（0.22）、PFTrDA（0.19）、FOSA（0.34）、PFNA（0.24）呈显著正相关。表明PFAS暴露可落入生物多样性管理类自然地块，扩散性传输可进入保护地食物网。

讨论部分总结

研究人员指出，澳样PFAS谱以PFDA与PFTeDA（C14）为主，区别于欧洲常见C9–C11长链，但PFOS浓度（nd–110 ng/g ww）与欧、美猛禽肝脏/血浆报道重叠，证明低人口密度未缓减生物累积风险。棕隼高负荷或与其食性含昆虫介导陆域转移有关；白腹海雕高于同体型楔尾雕，反映水生食性富集强于陆生食腐。BMR–PFAS相关为相关性，受营养级、食性、景观混杂。土地利用显著关联“自然保留地”，提示大气/水文扩散足以使保护地受PFAS输入。澳大利亚猛禽非迁徙、家域稳定，适作陆域指示种。局限含样本小（除楔尾雕外n=2–7）、BMR用物种均值代理、未校性别/年龄。结论翻译如下：本研究提供全球首例Aquila属肝脏PFAS浓度及澳大利亚猛禽首报；5种检13种PFAS，PFOS与长链PFCAs主导；浓度与北半球重叠，证明澳物种具可比风险；高估计体重特异性BMR显著关联高PFAS，小体型高能耗种或更脆弱；食性与生境（水生、昆虫通路）为关键矢量；土地利用在自然保护类用地呈关联。研究确立猛禽为澳陆域PFAS有效生物监测种，基线填补南半球空白，并表明保护规划须将生理、营养生态与扩散传输共同计入化学风险评估。