生态毒理学报


特别策划:全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品环境危害、风险评价及替代品开发战略专辑

  • 前言

    查金苗;

    <正>持久有机污染物(POPs)控制不仅是世界上环境科学研究热点和难点,同时也是我国环境问题中一个重大挑战性难题。一方面,人工合成的POPs已经广泛应用于日常生活和生产中,改善了我们的生活品质;另一方面,持久性有机污染物具有环境难降解、生物富集和毒性特征。因此,POPs替代品开发和替代技术越来越受到政府和公众的重视。2007年4月14日国务院批准《国家履约实施计划》,明确提出将引进和开发POPs替代品/替代技术,推进产业化作为

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综述

  • 全氟化合物同分异构体的环境行为及毒性效应研究进展

    张义峰;赵丽霞;单国强;祝凌燕;

    以全氟辛烷磺酸盐(PFOS)和全氟辛烷羧酸(PFOA)为代表的全氟化合物(PFASs)是一类新型持久性有机污染物,目前已经在全球自然环境、野生生物及人群中广泛检出,其环境与健康问题已引起人们的高度重视。传统的电氟化法生产工艺使PFASs产品存在碳链同分异构体。这些PFAS的同分异构体可能具有不同的环境行为和毒理效应。随着分析方法的逐渐成熟,目前,国外的学者已经在该研究领域进行了一些探索性的研究,并取得了一定的进展,而我国在该领域的研究相对较少。以PFOS和PFOA为例,在介绍了PFAS同分异构体的来源、命名和世界各地生产厂家的异构体组成等基本信息的基础上,还系统介绍了环境介质中PFAS同分异构体的分析方法、环境迁移转化差异及源分析研究;生物和人体的生物累积性及毒理学差异等;并对目前存在的问题进行了讨论,为今后PFAS同分异构体的环境问题研究提供相应的参考。

    2012年05期 v.7 464-476页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K]
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  • 我国削减并逐步替代全氟辛烷磺酸盐(PFOS)的策略与建议

    吴广龙;余立风;胡乐;彭颖;丁琼;

    全氟辛烷磺酸盐(PFOS)具有低表面张力、良好的热稳定性和化学稳定性等特性,作为含氟表面活性剂被广泛应用于卫生、消防与电镀等工业领域。但是,PFOS具有高持久稳定性,会在环境、人体与动物组织中富集,因此2009年《斯德哥尔摩公约》将PFOS列为新增POPs受控物质。目前,我国还在生产和使用PFOS,如何对其进行有效控制,削减并逐渐替代PFOS及其衍生物,是我国面临的巨大挑战。在介绍了PFOS的生产与应用现状基础上,结合其替代技术,提出了削减和逐步替代PFOS的策略。

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  • 全氟化合物发育神经毒性研究进展

    韦荣国;张银凤;秦占芬;

    全氟化合物(PFCs)在工业生产和生活中广泛应用,已成为环境中一类普遍的污染物。由于PFCs污染表现出全球性、持久性和富集性等特征,其毒性备受关注。近期研究结果显示,PFCs除对肝脏、免疫系统和生殖内分泌系统等有明显影响外,还具有发育神经毒性。在总结了近年来PFCs发育神经毒性的研究进展基础上,讨论了PFCs发育神经毒性可能的几个机制,并且分析该领域研究存在的问题,提出应该加强环境相关剂量下PFCs发育神经毒性研究,关注PFCs与其他神经毒物复合暴露的发育神经毒性,以推进对实际环境中PFCs所产生的神经损伤的认识。

    2012年05期 v.7 483-490页 [查看摘要][在线阅读][下载 1080K]
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专论

  • 胚胎期及哺乳期全氟辛烷磺酸盐(PFOS)暴露对大鼠长时程突触可塑性影响的miRNA组学研究

    王法琦;刘薇;金一和;马军胜;于明曦;

    为探讨PFOS胚胎期及哺乳期暴露对动物子代学习记忆能力影响的分子机理,采用微小RNA(miRNA)芯片技术检测PFOS胚胎期及哺乳期暴露对出生第1和7天大鼠脑组织miRNA表达的影响,分析突触可塑性相关miRNA表达的差异变化。结果显示,经PFOS暴露后出生第1和7天的大鼠脑组织中分别有24和17个miRNA发生显著性差异表达(p<0.05),其中与突触传递和神经递质转运等相关的miRNA的差异表达最为显著,主要包括miR-466b、miR-672、miR-297、miR-674-3p和miR-207。差异表达miRNA的路径分析显示出生后1和7d的大鼠的长时程增强效应(LTP)均受PFOS显著影响(p<0.05),这说明PFOS胚胎期及哺乳期暴露可能通过影响LTP的形成、发展和维持过程对大鼠子代大脑学习记忆能力造成威胁,并且miR-466b、miR-672、miR-297、miR-674-3p和miR-207可能参与了其中的调控过程。

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  • 典型全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对土壤跳虫的生态毒性

    张偲;张轩;徐玉新;乔敏;

    利用土壤模式动物白符跳(Folsomia candida),评价4种PFOS替代产品,包括50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(简称表面活性剂)、用调聚法合成的三防织物整理剂(含固率23.7%,简称织物三防整理剂)、用电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂的生态毒性,目的是为筛选安全高效的PFOS替代品提供科学依据。研究表明,表面活性剂与三防织物整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)分别为4959和1007mg·kg-1,而C4与C6整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)均大于5000mg·kg-1;表面活性剂、织物三防整理剂与C4整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)分别为0.15、0.12和0.18mg·kg-1,而C6织物三防整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)大于1mg·kg-1;4种替代品生态毒性顺序为织物三防整理剂>表面活性剂>C4>C6织物三防整理剂。通过与本实验室PFOS生态毒性的研究结果比较发现,除织物三防整理剂,其余3种替代品对跳虫的生态毒性作用均小于PFOS,其中C6整理剂对跳虫的毒性最小,有望成为替代PFOS的环保型织物整理剂。

    2012年05期 v.7 501-507页 [查看摘要][在线阅读][下载 1456K]
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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)胁迫对翡翠贻贝抗氧化酶的影响

    王贺威;马胜伟;张喆;陈海刚;黄志斐;巩秀玉;蔡文贵;贾晓平;

    为了解全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对海洋贝类抗氧化防御系统的毒性效应及致毒机理,在实验室条件下研究了PFOS对翡翠贻贝的96h急性毒性,同时探讨PFOS胁迫和净水恢复过程中翡翠贻贝外套膜和内脏团组织中抗氧化指标(SOD活性、GSH和MDA含量)的变化。结果显示,PFOS对翡翠贻贝的96h半致死浓度(LC50)为68.3mg·L-1,安全浓度为6.83mg·L-1。在PFOS胁迫阶段,1mg·L-1浓度组外套膜SOD活性显著性升高(p<0.05),内脏团SOD酶活性显著降低(p<0.05);而PFOS浓度高于1mg·L-1时,外套膜SOD活性显著性降低(p<0.05),内脏团SOD活性显著升高(p<0.05)。PFOS胁迫对翡翠贻贝外套膜和内脏团中GSH含量均有显著的诱导作用(p<0.05),PFOS胁迫15d后各浓度组GSH含量均受到显著的抑制(p<0.05)。翡翠贻贝外套膜MDA含量受PFOS胁迫后显著升高(p<0.05),内脏团MDA含量的变化呈先降低、后升高的规律。净水释放阶段,翡翠贻贝两组织中SOD活性在释放7d后均恢复至对照组水平,GSH含量和MDA含量呈显著升高的趋势(p<0.05)。研究结果表明,PFOS暴露能够引起翡翠贻贝外套膜和内脏团氧化胁迫,但这种损伤的效果不明显,释放短时间后即可自我恢复。

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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对中华蜜蜂的毒性

    王会利;王瀛寰;张艳峰;张旭;李建中;

    选用中国蜂种中华蜜蜂工蜂作为受试生物,建立其环境危害评价毒性测试方法,用所建立的方法对全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品进行了接触急性毒性及经口急性毒性风险评价,并比较了"小烧杯法"和"饲喂管法"两种经口毒性方法的优缺点及对毒性结果的影响。研究结果表明,"小烧杯法"实验中C4织物三防整理剂对中华蜜蜂的24h-LC50为1435mg·L~(-1),48h-LC_(50)为284.67mg·L~(-1);其余替代品在限度实验均未出现蜜蜂死亡,4种PFOS替代品对中华蜜蜂的接触毒性及经口毒性均为低毒,但"小烧杯法"测得的经口毒性结果比"饲喂管法"高。

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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)及其替代品对两栖类蝌蚪的急性毒性

    苏红巧;任东凯;曹闪;秦占芬;

    PFOS及其4种替代品对两栖动物非洲爪蟾和黑斑蛙蝌蚪的急性毒性结果为:用调聚法合成的织物三防整理剂对非洲爪蟾蝌蚪和黑斑蛙蝌蚪的96h-LC50分别为8和21mg·L-1,而PFOS对两种蝌蚪的96h-LC50分别为92和81mg·L-1。此实验结果说明织物三防整理剂的急性毒性高于PFOS。用电解氟化法合成的C4、C6织物三防整理剂和50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂浓度在100mg·L-1时,对两种蝌蚪都没有毒性。这说明,从急性毒性的角度,C4、C6织物三防整理剂和表面活性剂可作为PFOS的替代品使用,但是织物三防整理剂的急性毒性比PFOS大,作为替代品使用应慎重考虑。另外,PFOS和织物三防整理剂对黑斑蛙蝌蚪的急性毒性与对非洲爪蟾蝌蚪的急性毒性存在差异。出于保护我国本土两栖动物的目的,使用黑斑蛙开展毒性评价比使用非洲爪蟾更有现实意义。

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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对土壤跳虫的生态毒性

    张轩;张偲;王光鹏;乔敏;朱永官;

    将两种跳虫(Folsomia candida和Folsomia fimetaria)暴露在全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量与回避行为来评价PFOS对跳虫的生态毒性。结果表明,PFOS对F.candida和F.fimetaria急性毒性的LC50(7d)分别为4777和2219mg·kg-1,慢性毒性的EC50(28d)分别为0.13和0.05mg·kg-1。此外,PFOS对两种跳虫回避行为影响的EC50(48h)分别为0.51mg·kg-1(F.candida)和0.31mg·kg-1(F.fimetaria)。分析比较发现,PFOS对跳虫急性死亡率影响很小,但对跳虫的回避行为和繁殖率有显著影响,可用来表征土壤中PFOS的生态毒性,且选用有性生殖的F.fimetaria及其慢性毒性实验来评价土壤中PFOS的毒性相对最灵敏。

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  • 全氟辛酸(PFOA)对蚯蚓的毒性作用

    徐冬梅;李婵丹;王艳花;

    为考察全氟化合物的土壤生态毒性,以赤子爱胜蚓为模式生物,通过人工土壤染毒方法研究全氟辛酸(PFOA)对蚯蚓急性毒性、回避行为和SOD、CAT等抗氧化酶活性的影响。结果表明,PFOA对蚯蚓的急性毒性作用与染毒时间和染毒浓度相关,实验求得PFOA对蚯蚓毒性作用7和14d的LC50值分别为816.58和792.50mg·kg-1;蚯蚓在160mg·kg-1PFOA暴露浓度下表现出明显的回避反应。在10~120mg·kg-1PFOA长时间暴露下,蚯蚓体内SOD出现"低促高抑"的变化趋势,而GSH-Px则总体上被PFOA所抑制。

    2012年05期 v.7 532-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对中国白羽鹌鹑的毒性

    王瀛寰;王会利;张艳峰;刘乐乐;李建中;

    为研究全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)替代品对环境生物的毒害效应,选用中国白羽鹌鹑作为受试生物,建立其环境危害评价毒性测试方法,并对PFOS替代化学品进行了急性经口、急性饲喂及繁殖毒性的风险评价。结果表明,全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性经口毒性实验的LD50为500.44mg·kg-1,其余3种替代化学品在上限浓度2000mg·kg-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,4种PFOS替代品对中国白羽鹌鹑的急性经口毒性均为低毒。全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂急性饲喂毒性实验的LC50为970.50mg.kg-1,对白羽鹌鹑的饲喂毒性为中毒,而其余3种替代化学品在上限浓度5000mg·kg-1,白羽鹌鹑均未出现明显死亡,对中国白羽鹌鹑的急性饲喂毒性为低毒。在长期饲喂过程中,织物三防整理剂和C6织物三防整理剂会表现出一定的生殖毒性,造成中国白羽鹌鹑的孵化率降低,胚胎死亡率及未受精率升高;全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂会影响到中国白羽鹌鹑的未受精率,C4织物三防整理剂未表现出明显的生殖毒性。

    2012年05期 v.7 537-541页 [查看摘要][在线阅读][下载 1365K]
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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)、全氟己烷磺酸盐(PFHS)和全氟丁烷磺酸盐(PFBS)对非洲爪蟾胚胎的发育毒性

    韦荣国;苏红巧;秦占芬;

    全氟烷基磺酸盐(PFASs)在工业生产和生活中广泛应用,某些PFASs已成为环境中普遍的污染物。鉴于对动物和人类的潜在毒性,全氟辛烷磺酸盐(PFOS)已被禁用,由一些半衰期相对较短的短链PFASs(如全氟丁烷磺酸盐,PFBS)替代。虽然四碳的PFBS和六碳的全氟己烷磺酸盐(PFHS)已经广泛使用,但目前对其毒性及其机制的了解很少。通过检测发育毒性和致畸性的非洲爪蟾胚胎致畸试验(FETAX),得到PFOS、PFHS和PFBS半致死浓度(LC50),半致畸浓度(EC50)和最小抑制生长浓度(MCIG),比较研究了3种化合物的发育毒性。结果发现,PFOS的LC50、EC50和MCIG分别为51.46、108.20和35mg·L-1。PFHS和PFBS的LC50大于100mg·L-1,对胚胎形态和生长没有明显影响。PFASs暴露引起非洲爪蟾胚胎运动行为异常。FETAX结果表明,PFOS急性发育毒性明显大于PFHS和PFBS。

    2012年05期 v.7 542-548页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
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  • 有机污染物生物降解性预测模型

    李彦莹;李雪花;杨先海;陈广超;陈景文;

    生物降解性是评估污染物环境持久性的重要依据,也是化学品是否获准生产及进入市场的评价指标。采用17位生物降解领域专家评估的生物降解等级数据,通过功能树(FT)算法建立了包含15个分子结构参数的初级生物降解和最终生物降解预测模型。外部验证结果表明,模型具有较好的预测准确性,初级生物降解性加权准确度(weighted accuracy,WA):训练集WA=84.1%,验证集WA=78.9%;最终生物降解性WA:训练集WA=91.0%;验证集WA=83.6%。预测正确性对化合物的杠杆值作图,表征了生物降解性模型的应用域。

    2012年05期 v.7 549-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K]
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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对家蚕大造的生态毒性

    王瀛寰;王会利;张旭;张艳峰;李建中;

    以中国本地家蚕品种大造作为受试生物,实现实验室规模化饲料饲养和初步实验动物化;建立家蚕大造环境危害评价急性毒性测试方法;对4种PFOS替代品包括:50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂、用调聚法合成的织物三防整理剂(含固率23.7%)、用电解氟化法合成的C4和C6织物三防整理剂,进行了急性接触毒性、急性饲喂毒性及慢性饲喂毒性的安全风险评价。实验使用的4种PFOS替代品试验急性饲喂浓度均达到或超过2000mg·L-1,家蚕未出现明显死亡;在接触实验浓度达到10g·L-1时,家蚕未出现明显死亡,以上结果证明,4种PFOS替代品对大造蚕种的急性饲喂毒性和接触毒性均为低毒。较低浓度的表面活性剂会严重影响到大造蚕种的结茧率,当表面活性剂浓度为0.4g·kg-1时,蚕种不能结茧,其余3种化学品在浓度大于0.004g·kg-1,对大造蚕种的结茧率产生一定的影响作用,但抑制作用相对较为平缓。替代品均会降低家蚕茧层率,表面活性剂在浓度为0.04g·kg-1时,茧层率剧烈下降,其他3种替代品抑制作用相对平缓。织物三防整理剂、C4和C6织物三防整理剂几乎不会影响蚕卵孵化,但表面活性剂会造成家蚕孵化率降低,在0.04g·kg-1后孵化率为0。

    2012年05期 v.7 556-560页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K]
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  • 全氟辛烷磺酸盐(PFOS)及其替代品对两栖类胚胎的发育毒性

    任东凯;苏红巧;刘芃岩;韦荣国;秦占芬;

    用非洲爪蟾胚胎致畸实验和黑斑蛙胚胎发育毒性实验,比较研究了PFOS及其4种替代品对两栖动物胚胎的发育毒性。结果发现,用调聚法合成的织物三防整理剂和50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂同PFOS一样对非洲爪蟾胚胎有明显毒性,且织物三防整理剂和表面活性剂的毒性强于PFOS;电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂(以下简称C4及C6织物三防整理剂)对非洲爪蟾胚胎没有明显毒性。与非洲爪蟾不同,PFOS和4种替代品对黑斑蛙胚胎没有明显毒性。结果显示,从生物安全性的角度分析,C4和C6织物三防整理剂可作为PFOS的替代品使用,而织物三防整理剂和表面活性剂的毒性比PFOS大,作为PFOS替代品使用需要慎重考虑。

    2012年05期 v.7 561-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 孕期全氟辛烷磺酸盐(PFOS)暴露诱导胎鼠肺损伤

    张春雷;李洪志;刘洁婷;包海花;吴丹;初彦辉;赵冰海;

    为研究全氟辛烷磺酸盐(PFOS)暴露对胎鼠肺部损伤的诱导作用,孕期SD大鼠在5~20mg·kg-1剂量范围内的PFOS中处理7d,取胎鼠全肺并分析其发育所受的影响。通过形态学比较,发现随着PFOS浓度的增加,胎鼠体长和体重均显著降低,高剂量暴露会导致胎鼠死亡。通过组织学检测,发现胎鼠肺的发育受到PFOS暴露的抑制。通过WesternBlot检测肺泡Ⅰ/Ⅱ型细胞的发育,发现肺泡Ⅰ型细胞特异蛋白Podoplanin表达显著减少(p<0.05),肺泡Ⅱ型细胞特异蛋白SP-C表达减少但未出现显著差异,此外,与对照组相比高剂量暴露会引起血管内皮生长因子(VEGF)表达显著减少(p<0.01)。实验结果说明,PFOS暴露会导致胎鼠肺部发育出现损伤,这种损伤可能是肺泡Ⅰ型细胞及肺部血管发育受抑制引起胎鼠肺部气体交换功能破坏。

    2012年05期 v.7 565-569页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K]
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  • 溴阻燃剂对肝细胞的毒性

    那广水;孙丽娟;张雯雯;王惠国;

    为评价四溴联苯醚(2,2,4,4-tetrabromodipheny lether,PBDE-47)、五溴联苯醚(2,2',4,4',5-pentabromodiphenylether,PBDE-99)、九溴联苯醚(polybrominated dipheny lethers206,PBDE-206)、六溴环十二烷(hexabromocyclododecane,HBCD)、四溴双酚A(tetrabromobisphenol A,TBBPA)对人肝细胞(LO2)的体外细胞毒性。将5种溴阻燃剂与人肝细胞LO2共同培养,采用四甲基偶氮噻唑蓝比色法(MTT法)检测5种溴阻燃剂对LO2细胞的相对增殖率,并按照GB/T16886.5-2003/ISO10993-5:1999标准评价5种溴阻燃剂对LO2的细胞毒性。体外实验表明,5种溴阻燃剂对LO2细胞均具有抑制作用,其中PBDE-47、PBDE-99和HBCD呈现剂量依赖关系。

    2012年05期 v.7 570-573页 [查看摘要][在线阅读][下载 1399K]
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