HFPO-TA 与 PFOA 的毒性差异及与 PP-MPs 的组合效应：反对将 HFPO-TA 作为安全 PFOA 替代品的证据

《Journal of Environmental Management》：Toxicity differences between HFPO-TA and PFOA, and combination with PP-MPs: evidence against HFPO-TA as a safe PFOA alternative

　　

摘要

全氟辛酸（PFOA）因其高环境持久性和生物毒性而被全球禁止使用，六氟丙酮三聚酸（HFPO-TA）已成为应用最广泛的替代品。然而，HFPO-TA的安全性及其与聚丙烯微塑料（PP-MPs）的联合毒性效应尚不明确，给土壤污染风险管理带来了挑战。本研究首次在相同实验条件下比较了HFPO-TA和PFOA对Eisenia fetida的毒性，并探讨了环境相关浓度下PP-MPs对其毒性的影响及其潜在机制。结果表明，HFPO-TA抑制超氧化物歧化酶和谷胱甘肽S-转移酶，引发严重的脂质过氧化和DNA损伤；而PFOA激活超氧化物歧化酶和谷胱甘肽S-转移酶，但仍造成DNA损伤。HFPO-TA/PFOA单独作用以及与PP-MPs联合作用均对生殖、生长和免疫相关基因产生不利影响。综合生物标志物反应分析显示，HFPO-TA的综合毒性高于PFOA。值得注意的是，PFOA + PP-MPs表现出协同毒性，而HFPO-TA + PP-MPs表现出拮抗毒性，可能由于结合亲和力不同所致。HFPO-TA和PFOA均改变了肠道细胞核形态，PP-MPs加剧了物理损伤。转录组分析显示，HFPO-TA靶向免疫和生长通路，PFOA影响转运/代谢通路，PP-MPs复合物通过调控免疫通路诱导炎症反应。结果表明，HFPO-TA可能并非PFOA的安全替代品，为PFAS替代品的土壤环境管控政策以及微塑料与有机污染物联合污染的防控提供了科学依据。

引言

全氟辛酸（PFOA）是全氟及多氟烷基物质（PFAS）的代表物，具有出色的疏水性和耐热性，被广泛应用于工业和消费品中（Wu et al., 2024; Liang et al., 2022; O'Rourke et al., 2022）。PFOA凭借其优异的疏水性和耐高温特性，在生产和日常生活中得到广泛应用。然而，PFOA的环境持久性、远距离传输能力和极高的生物富集特性使其能够通过食物链在生物体内积累，对人体和动物的生殖发育、免疫系统和肝脏产生毒性效应（Wan et al., 2020; Zhang et al., 2023b; Liu et al., 2026）。由于对健康和安全的影响，斯德哥尔摩公约提议限制PFOA的生产和使用（Stockholm, 2019）。因此，全氟烷基醚羧酸（PFECAs）越来越多地被引入作为传统PFAS的替代品。最新证据表明，PFECAs存在于水、土壤和生物基质中，并可能表现出生物富集和多种毒性效应，引发对其环境安全的担忧（Jin et al., 2026）。在这些替代品中，六氟丙酮三聚酸（HFPO-TA）被广泛生产并频繁在各种环境基质中检出。例如，Feng等（2023）发现山东某化工园区土壤中HFPO-TA浓度为6.24-1350 ng/g。Liang等（2023）在太湖流域检测到HFPO-TA浓度为24.8 ± 5.50 ng/L。哺乳动物试验证明其具有毒性：HFPO-TA诱导小鼠肝损伤（Xie et al., 2022），并与PFOA共同破坏血睾屏障损害雄性生殖功能，其中HFPO-TA表现出更高的毒性（Hu et al., 2022）。

聚丙烯微塑料（PP-MPs）是土壤中最常见的微塑料，甚至在青藏高原等偏远地区也已被检测到（Feng et al., 2020b; B. Deng et al., 2024）。PP-MPs可改变土壤结构和团聚体性质（Fang et al., 2024）。大量研究已证实，微塑料可改变土壤中共存卤代有机污染物的生物有效性和毒性，如多卤代咔唑（PHCZs）和PFAS（Shi et al., 2023, 2025; van Loon et al., 2025）。例如，Sheng等（2021）研究发现，与单独暴露于三氯生（TCS）相比，PP-MPs + TCS联合暴露显著加重了斑马鱼的氧化应激和脂质过氧化，并增强了大脑中的神经毒性。Zhang等（2023a）发现，与单独暴露于氟啶菌胺相比，与PE-MPs联合暴露降低了氟啶菌胺对土壤微生物的毒性。迄今为止，越来越多的研究探讨了共存的PFAS和微塑料对多种土壤生态受体（包括土壤微生物群落、跳虫、陆生植物和土壤无脊椎动物）的联合毒性风险（Barhoumi et al., 2022; Harirchi et al., 2026）。然而，PP-MPs影响HFPO-TA毒性的机制仍不清楚。因此，有必要研究PP-MPs对土壤中HFPO-TA的毒性效应。

Eisenia fetida是经OECD（2016）推荐的陆地生态毒性评估标准模式土壤无脊椎动物。先前的蚯蚓毒理学研究已证实PFOA可诱导氧化损伤、凋亡、生殖抑制和神经毒性（Wu et al., 2025）。HFPO-TA是否对蚯蚓产生与PFOA相当或不同的毒性效应，以及PP-MPs共存是否调节其毒力，目前尚不清楚。为弥补这些知识空白，本研究使用环境相关浓度进行了56天慢性土壤暴露试验：HFPO-TA和PFOA各为0.05 mg/kg（Feng et al., 2023），PP-MPs为0.25%（Lwanga et al., 2016）。我们测定了氧化应激指标以及与生殖、生长发育和免疫相关的基因，并使用综合生物标志物反应（IBR）进行了全面比较。进一步整合组织病理学、转录组测序和分子对接来阐明PFOA/HFPO-TA单独作用及与PP-MPs联合作用的潜在毒性机制。

章节片段

实验设计

PFOA（CAS号：335-67-1，纯度99.99%）购自J&K Scientific Co., Ltd。HFPO-TA（CAS号：13252-14-7，纯度98%）购自上海麦克林生化科技有限公司。结构式见补充材料图S1。PP-MPs购自东莞鑫苗新材料有限公司。PFOA和HFPO-TA的暴露浓度均设为0.05 mg/kg。聚丙烯微塑料粒径为7-13 μm，为白色固体颗粒，暴露

HFPO-TA/PFOA单独作用及与PP-MPs联合作用对蚯蚓氧化应激指标的影响

蚯蚓经56天PFOA和HFPO-TA单独暴露及与PP-MPs联合暴露后各种氧化应激指标的变化见图1。

氧化应激是PFAS对生物体的主要毒性效应，活性氧（ROS）是氧化应激的关键标志物（He et al., 2021; Huchzermeyer et al., 2022）。如图1A所示，所有处理组蚯蚓的ROS含量均显著高于对照组（p < 0.05），表明HFPO-TA/PFOA单独作用及联合

结论

本研究在相同条件下比较了HFPO-TA和PFOA对蚯蚓的毒性，并探讨了HFPO-TA/PFOA单独作用及与PP-MPs联合作用的毒性机制。我们的发现揭示了HFPO-TA和PFOA毒性机制的差异。HFPO-TA通过抑制抗氧化酶系统导致氧化应激，使蚯蚓发生严重的脂质过氧化和DNA损伤。相比之下，PFOA激活SOD和CAT来对抗ROS攻击，

CRediT作者贡献声明

卢程波：撰写——初稿，调查研究，形式化分析。 Shan Tifen：撰写——审阅与编辑，验证，形式化分析。王晓乐：验证，调查研究，形式化分析，资源提供，经费获取。李兵：方法论，概念构思。杜忠坤：撰写——审阅与编辑，指导，资源提供。 Wang Jinhua：撰写——审阅与编辑，指导，资源提供。 Wang Jun：撰写——审阅与编辑，指导，资源提供，经费获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

资金支持：本研究受国家自然科学基金委员会资助[资助编号42077042和42177266]。

卢程波|Shan Tifen|王晓乐|李兵|杜忠坤|Wang Jinhua|Wang Jun|朱 lusheng

山东农业大学资源与环境学院，山东省高等学校农业环境重点实验室，中国泰安岱宗路61号，271018