全氟化合物支链/直链异构体在水体多界面分配行为与生物积累代谢差异研究

Perfluorinated compounds are a group of emerging environmental pollutants, which may pose adverse effects to wildlife and human. Earlier studies about PFCs in the environment focused primarily on the detection of all PFCs as single compounds without further differentiation of their isomers. Little is known about the differences in environmental behaviors of PFC isomers. The objectives of this project are to study the impacts of the isomerization of PFCs and water chemistry on their sorption on sediment and distribution between multiple phases in water; to investigate the differences in bioaccumulation, elimination and degradation of PFC isomers in biota and also to study the fractionation of PFC isomers along food chain. Based on the research results, quantitative assessment of manufacturing sources would be made to the studied watersheds. The research results of this project will lay theoretical basis for accurate assessment of pollution history and manufacturing sources. They also provide scientific evidences for management and risk assessment of PFCs in the environment.

全氟化合物(PFCs)是一类新型的环境污染物，对生态环境和人体健康构成潜在危害。过去大量的研究都是将PFCs看成单一化合物进行探讨，没有区别其异构体的组成和行为差异。因此，对于PFCs异构体的环境行为差异的认识还非常有限。本项目拟通过野外调查和实验室模拟实验相结合，探索PFCs碳链异构化和水化学条件对其吸附行为的影响规律；系统研究支链/直链异构体PFCs在水体多界面间分配行为的差异；通过实验室模拟培养不同的水生生物，考察PFCs碳链异构化与其生物富集、代谢、降解等行为间的相互关系。并研究在食物链传递过程中PFCs分异特征及与异构体结构之间的相互关系。在此基础上，对我国典型水体环境中PFCs的来源进行解析。本研究将为准确解析环境中PFCs的污染历史和来源提供理论基础，为科学进行PFCs的环境风险评估和环境管理提供科学依据。

本项目取得了优秀的科研成果，在研期间共发表SCI 论文22篇，其中影响因子>4的论文17篇。共培养博士生4名，硕士生4名，其中一名博士生被推荐为天津市优秀博士论文，一名同学获南开大学优秀硕士论文。根据研究计划，本项目的主要研究内容和研究结果如下：（1）通过野外调查和实验室工作，研究了PFASs在水/沉积物/悬浮颗粒物SPM；水-汽界面的分配过程。发现直链异构体的分配系数大于支链异构体，忽略支链异构体在SPM的分配，可能造成其来源分析的误判。中性条件（pH=7.3），PFASs几乎不会从水相分配到汽相中；强酸性条件（pH=0.3），n-PFOA更倾向于从水相挥发到气相中，这可为跟踪大气中PFOA的来源提供一种新的工具。（2）探索了我国典型PFOS和PFOA的工业品中异构体的比例，发现我国PFOA与3M ECF产品具有相似的异构体组成。（3）首次在自然环境水体中检测到PFBS的支链异构体，其含量占总PFBS的15-27 %；首次报道了环境中存在长碳链全氟羧酸的大量支链异构体的存在。在氟工业园内，短链PFSAs正在被大规模地生产使用和排放，同时PFOA也仍在大量生产和使用。（4）PFOS和长碳链的全氟羧酸不仅能在水生生物体内显著富集，而且具有一定的食物链放大能力。直链异构体具有更强的生物富集和生物放大能力；疏水性是PFOS同分异构体在生物体内发生分异的重要原因。疏水性越强的异构体，其ku值越大，ke值越小；n-PFOS更易通过粪便排出体外，支链异构体更容易通过尿液或者鳃部排出；n-PFOS最有最强的生物富集能力。（5）综合考虑水相和颗粒相中全氟化合物的异构体分配差异，建立了运用PFASs异构体指纹特征进行水体和大气中来源识别的方法，并运用该方法探索了我国辽河和太湖流域中PFASs的生产来源，发现这些水体中PFOS和PFOA主要来源于直接排放，同时存在部分前体物质的降解。（6）通过对中国北方城市降雪中水相和颗粒物相PFASs异构体的分配和识别，以对氟工业园周边树叶中PFASs空间分布规律的研究，阐明了PFASs可以通过与颗粒物或气溶胶结合的形式进行一定距离的传输，并提出了城市大气中PFOS和PFOA主要来源于直接排放而非前体物降解的产物。（7）PFOSA在锦鲤鱼体内可迅速代谢转化为PFOS；Br-PFOSA优先排出或转化；鱼体内通相I反转化PFOSA，其生物转化发生在肝脏。