1.1研究目标

（1）建立生物体样本中全氟化物及其代谢产物的分析方法；

（2）明确生物体不同组织（根、叶和蜗牛软体）中全氟化合物的积累、传递行为及规律；

（3）建立全氟化物的化学性质（链长、电荷特性、Kow系数等）与其沿生菜-蜗牛食物链传递效率之间的相关性。

1.2研究目的与政策驱动

2022年3月，生态环境部发布了《淡水生物水质基准推导技术指南》(HJ 831—2022)，这是《淡水水生生物水质基准制定技术指南》(HJ 831—2017)发布以来的首次修订，并根据该指南先后制定了苯酚、氨氮、镉三种物质的淡水生物水质基准。针对PFASs，目前已经有少部分学者对其水质基准进行了初步研究，如王莹[4]采用种间外推(Interspecies Correlation Estimation，ICE)模型和统计外推法推导了PFOA和PFOS的海水生物水质基准。但是目前关于适合我国国情的PFOA和PFOS等PFASs在食物链含量仍然缺乏，相关国家生态环境基准文件仍未发布。

2022年12月30日，我国生态环境部、工业和信息化部、农业农村部、商务部、海关总署、国家市场监督管理总局等将PFOA、PFOS及其盐类和相关化合物列入了《重点管控新污染物清单（2023年版）》[3]。

自2023年3月1日起，我国按照国家有关规定对PFASs采取了禁止、限制、限排等环境风险管控措施，或被禁止生产、禁止加工使用、禁止新建生产装置、禁止进出口等。

对于PFASs的研究有利于防治其在环境和人体中不断积累从而对环境及人体甚至环境生态产生危害，能够起到保护环境的作用，为防止全氟化合物对环境污染提供理论依据。本项目以此为目的，研究在生物链的传递过程机理以达到综合的研究结论，符合我国环境政策，与“双碳”战略倡导绿色、环保、低碳的生活方式。加快降低碳排放步伐，降低生态污染，防治化学物品危害环境的目标不谋而合。

2.1研究总方向

为完善当前全氟化合物沿水体食物链积累和传递作用机制研究，揭示全氟化合物PFASs在各营养级生物体中赋存形态和积累模式的影响及其作用机制。项目拟针对水中全氟化合物PFASs的污染问题，以典型水生蔬菜“生菜”为研究对象，构建“生菜-蜗牛”食物链为研究主线，对比不同键长、不同离子结构特性PFASs的生物有效性分析试验、生菜培育60天的水培试验、蜗牛的饲喂试验以及生菜和蜗牛体内PFASs的化学形态分析等试验（UPLC-MS/MS法）。研究PFASs在生菜和蜗牛不同组织中的分配、富集和传递系数，探明生物体中PFASs的积累量和代谢产物，阐明PFASs污染物沿“生菜-蜗牛”食物链的传递规律及机制。

2.2研究内容

（1）水环境中典型PFASs污染物种类及浓度的筛选；

（2）生菜培育与蜗牛饲养。

（3）PFASs污染物在生菜组织中的积累、分配与代谢行为分析。

（4）PFASs污染物在蜗牛组织中的积累量分析。

（5）PFASs沿生菜-蜗牛食物链传递效率分析。

3.1水体中全氟化合物（PFASs）污染现状

随着当前科技的急速发展、人们生活质量需求的不断增高，各种新型有机产品如塑料袋，有机涂层，包装袋、化妆品等将大量的有机污染物通过日常生活带入到自然环境中，导致水体污染现象的频繁发生。目前全氟类化合物对人类和环境的危害已经引起了世界的广泛关注，早在2009年《POPs公约》已将PFOS及其盐和相关物质纳入清单，2019年PFOA及其盐和相关物质纳入清单，2022年PFHxS及其盐和相关物质纳入清单。在国内的《重点管控新污染物清单（2023年版）》中，全氟辛基磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟（PFOS类），全氟辛酸及其盐类和相关化合物（PFOA类），全氟己基磺酸及其盐类和其相关化合物（PFHxS类）已被纳入。2022年5月4日国务院印发《新污染物行动治理方案》，方案提出要于2025年底前，完成一批物质的筛查及风险评估，建立新污染物“筛”、"评”、"控”治理体系。此类措施均表明全氟化合物对于人们具有巨大的危害风险。近年来，随着经济社会的发展，人们越来越关注人体生命健康安全，特别是与日常生活息息相关的饮食安全问题。然而与饮食密切相关的水资源环境状况却始终令人担忧。由于有机产品的大量使用、污水排放、化工产业通过三大水循环途径所造成的影响，我国水资源中有机污染物仍不占少数。鄱阳湖是长江流域重要的湖泊之一，也是国际重要湿地，其环境质量不仅关系到长江中下游地区的生态安全，也关系到全球生物多样性保护。总体PFASs的空间分布呈现西北高、中部和北部低的格局[5]。其中，含PFASs的水源所养殖的动物以及饮用水会给食用者带来健康风险。此外，2017年Liu等检测了山东桓台氟化物工业园区附近种植的小麦和玉米中的PFAS水平，发现幼儿、儿童、青少年以成人摄入的PFOA的EDI为72.3、72.8、55.4、49.2 ng/（kg·d），远高于此前在动物性食品中报道的EDI水平和2016、2018、2020年更新的HBGV[6]。由此可见，水源中的PFASs已经成为影响我国居民食品安全的重要问题。

由于PFASs具有稳定性强，不易降解，用处广泛等特点，导致其容易随着生活污水进入下游城市。因此，我们有必要开展全氟化合物沿生菜-蜗牛食物链传递的归趋效应及机制研究，以此来研究其沿食物链与食物网的传播效应及影响。

3.2PFASs沿食物链的积累和传递的已有研究

近年来，随着微塑料等食品安全事件的曝光，研究者开始逐渐关注有机污染在陆地生态系统中沿食物链积累和传递的风险。相较于水体中微塑料沿食物链传递的大量研究和进展，农田系统中食物链的相关研究工作还亟需开展。小龙虾生长的底泥环境中PFHxA和PFBS与其他化合物均无相关性，PFOA与PFBA、PFNA、PFOS之间有显著正相关性（p<0.05），PFBA和PFNA以及PFBS与PFOS之间有非常显著整相关性（p<0.01）[7]。上述研究结果表明，全氟化合物能够通过水源积累和迁移，。结合我国水资源PFASs污染现状，我们有必要开展全氟化合物沿水生食物链积累和传递的研究工作，以合理探讨PFASs的生态环境风险。通过Coughtrey & Martin和Dallinger等研究者指出，蜗牛可以将摄入物质积累在它的的软体组织中。因此我们认为蜗牛较适合于开展PFASs在环境中向食草动物体内迁移的研究，积累在它的软体组织中的PFASs，可以通过食物链传递到肉食动物体内，是开展PFASs沿食物链传递的有效研究对象。此外，基于课题组前期的研究基础和实验室相关资质，选择较为简单的河流生态系统（水源-生菜-蜗牛）更适合于探讨PFASs沿陆地食物链传递的机理研究工作。

参考文献

[1]姬元朴,王晓蕾,王芮,等.全氟/多氟烷基化合物淡水生物水质基准研究现状与展望[J/OL].环境科学研究:1-16[2024-04-19].

[2]汪利德,汪宝岩,张蕾,等.水中全氟和多氟烷基化合物的去除研究进展[J].市政技术,2024,42(04):228-236+269.

[3]中华人民共和国生态环境部.淡水生物水质基准推到技术指南(HJ831-2022).http://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/shjbh/xgbzh/202203/W020220719504208090518.pdf

[4]王莹,穆景利,王菊英,等.应用ice模型和统计外推法推到全氟类化合物(PFCs)的海水水质基准[C]//第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集.上海,2011:1109.

[5]李明琦,万难难,刘帅,等.鄱阳湖表层沉积物中全氟化合物的空间分布及其影响因素的地理探测器分析[J].环境科学学报,2024,44(02):214-226.DOI:10.13671/j.hjkxxb.2023.0270.

[6]Li PY,Oyang X,Zhao YL,et al.Oc currence of perfluorinated compounds in agricultural environment,vegetables, and fruits in regions influenced by a flu orine-chemical industrial park in China[J].Chemosphere,2019,225:659-667.

[7]赵芳.小龙虾体内全氟及多氟化合物的暴露水平及环境来源分析[D].武汉轻工大学,2022.DOI:10.27776/d.cnki.gwhgy.2022.000064.

[8]张茜,王珺冀,林枧在,等.水体和四类食品中全氟化合物污染水平及健康风险评估[J/OL].微量元素与健康研究:1-3[2024-04-20].

5.1技术路线

5.2实验设计环节

5.2.1前期准备

通过前期的文献查询，掌握基本的全氟化合物知识，了解该领域研究现状与进展。通过相关信息的收集，可以掌握到基本的水培方法（含待研究污染物）、污染物在生物体内的分析方法（同步辐射的微束X射线荧光影像技术（μ-XRF）、微束X射线近边结构光谱技术（μ-XANES）、靶向PFASs定量分析等）、UPLC-MS/MS法、TQ-S三重四极杆液质联用仪法、解剖方法和食物链传递建模。

与指导教师积极沟通，通过组会学习了解，掌握系统性实验方法。

5.2.2组织实施

5.2.2.1材料准备

5.2.2.1.1水培液的配置

团队配置针对生菜的实验水培办法进行污染物水培液的调配。选取PFOS、PFOA两类配置按照0.1%的添加比例配置，并设置对照空白组。PFOS来源于电化学氧化法，PFOA来源于调聚合成法。

5.2.2.1.2PFASs、生菜与蜗牛指示生物准备

在市面上购买相同的优质实验用原料，确保广泛性、代表性和指示性。生物样品需要分为多份，生菜样品设置实验与喂养两组，蜗牛样品培养多组进行，确保在器官、软组织和壳均有充足的样本材料。

5.2.2.2实验基本内容

（1）PFASs不同结构形式探究

针对不同分子结构的PFASs污染物的性能研究是研究不同传递效果的基础。实验主要采用的是PFOA和PFOS两种主要物质，通过SEM-EDAX，FTIR和zeta电位分析技术对分子层面的形貌，元素，官能团和表面电荷性质进行分析。记录异同处为后续分析提供基础。

（2）作用在生菜体内的含量与毒性效应

将生菜进行三组分析，第一组为PFOA水培后生菜，设置多隔间，配置不同浓度的水培液进行相同的实验培养，确保其获得的养分等均具有相同性，每隔间种植2-4株生菜。第二组为PFOS，第三组为空白对照组，设置与第一组相同。

实验步骤严格依照相关规定进行。

在生菜成熟阶段（可食用，60天），对根茎叶三部分进行收集，各收集1g三份样本，预处理到可进行实验测定阶段，利用TQ-S三重四极杆液质联用仪、高速离心机、液相色谱-串联质谱等多种技术测定含量、分布规律与分布范围，统计数据进行表格分析。拟定植物吸收的相关机理。

（3）蜗牛饲养与体内PFASs含量分布分析

选取体型大小一致的白玉蜗牛品种（龄期2个月），转移到0.5L的玻璃烧杯中饲养(9.5cm 内径×7.5cm 高)，每盆中放养1只蜗牛，经过一段时间的驯化饲养后选择生长健康，个体大小相近的用于后续试验。将生菜样本进行切割分成大小相等的小块进行为食，维持相同的生长条件，2-3周后进行蜗牛体内分析。

将蜗牛样本解剖，分为内脏、软组织与壳三部分，进行分成均匀小块保存保鲜。利用UPLC-MS/MS法放入仪器内测定各部分PFASs含量与分布。模拟迁移机制，根据体内循环规律与细胞亚细胞层面水品分析。

（4）生物链传递模型与归趋效应分析

对前后长期的数据进行拟合，建立数学模型分析各部分含量的大小、占比、聚集积累效应与体内运输机制。前后的实验对比可分析到PFASs的沿食物链传递模型与归趋模型，结合不同结构的生物影响效果进行分类。

（5）数据分析

数据分析利用使用Excel及Origin进行数据处理及图表的绘制。采用IBMSPSS 统计软件（Version 26.0）进行单因素方差分析（One-way ANOVA）和Pearson相关性分析。基于Pearson相关系数进行共线性分析，共线性网络图采用Gephi0.9.2平台进行可视化。采用Advantage 5.948 软件对XPS的数据进行分析，并建立基本模型。

在老师的指导下完成结题报告，形成综合的PFASs在食物链中传递的归趋效应与机制，进行现实分析达到风险评估标准。

5.3拟解决问题

（1）生物体内PFASs污染物的积累、传递和代谢效应；；

（2）PFASs结构特性与其沿食物链传递效率之间的关系。

5.4预期成果

（1）申请相关专利多项；

（2）发表学术论文1篇；

（3）掌握全氟化合物污染物的食物链传播机制，推广至广泛的生态学研究；

（4）递交报告1份。

课题的研究工作计划在一年内完成，研究进度如下：