李 兵，馬浩天，贠克明，馬 棟

（1.山西醫(yī)科大學(xué) 法醫(yī)學(xué)院，山西 太原030001；2.司法鑒定科學(xué)研究院 上海法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái) 司法部司法鑒定重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200063；3.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部 法醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710061）

持久性有機(jī)污染物（persistent organic pollutants,POPs）是指在環(huán)境中難以降解、高脂溶性，可以在食物鏈中富集，能夠通過(guò)各種傳輸途徑進(jìn)行全球遷移傳輸?shù)囊活惥哂邪霌]發(fā)性且毒性極大的有機(jī)污染物[1]。全氟化合物（perfluoroalkyl substances,PFASs）作為POPs中的一大類，能夠?qū)ι姝h(huán)境和人類健康造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，因而得到相關(guān)學(xué)者的持續(xù)關(guān)注。PFASs是指化合物分子中與碳原子相連的氫原子全部被氟原子取代的一類有機(jī)化合物，主要包括全氟烷基羧酸類、全氟烷基磺酸類、全氟烷基磺酰胺類和全氟調(diào)聚醇類等[2]。PFASs因具有化學(xué)穩(wěn)定性、疏水疏油性、熱穩(wěn)定性和表面活性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品和消費(fèi)類產(chǎn)品[3]，如地毯和家具的保護(hù)涂層、紙張和布料的防水涂層、聚四氟乙烯產(chǎn)品和消防泡沫等[4]。PFASs的大量使用使其以多種方式進(jìn)入環(huán)境，造成了大氣、土壤、海水、地表水、地下水、沉積物和食品等各種介質(zhì)的嚴(yán)重污染，同時(shí)由于其生物累積和生物放大效應(yīng)，對(duì)各類生物體也存在環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)各種介質(zhì)中的PFASs進(jìn)行研究顯得尤為必要。本文通過(guò)綜述PFASs的毒理特性、污染現(xiàn)狀及分析方法，并對(duì)存在的問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，以期為PFASs的方法學(xué)研究、環(huán)境損害司法鑒定、污染監(jiān)管與防控等提供一定的參考依據(jù)。

1 PFASs的毒理特性

PFASs獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了其對(duì)肝臟、免疫、生長(zhǎng)發(fā)育等多方面均具有毒理效應(yīng)。其中，研究相對(duì)較多的PFASs主要是全氟辛酸（perfluorooctanoic acid,PFOA）和全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulphonate,PFOS）。在FLORENTIN等[5]的研究中，PFOA和PFOS暴露24 h后會(huì)產(chǎn)生明顯的人肝細(xì)胞毒性作用。CORSINI等[6]在研究PFOA和PFOS對(duì)細(xì)胞免疫機(jī)制的影響時(shí)認(rèn)為，這2種PFASs可通過(guò)不同的信號(hào)直接抑制人類白細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌，從而產(chǎn)生免疫毒性。CHEN等[7]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前在子宮內(nèi)暴露PFOS會(huì)影響兒童的發(fā)育，特別是對(duì)其在2歲時(shí)運(yùn)動(dòng)功能的發(fā)育。

除了研究傳統(tǒng)的PFASs，也有不少研究者開(kāi)始關(guān)注新興的PFASs及其替代產(chǎn)品的毒理效應(yīng)。比如，RAND等[8]認(rèn)為與含氟調(diào)聚羧酸（fluorotelomer carboxylic acids,FTCAs）、含氟調(diào)聚不飽和羧酸（fluorotelomer unsaturated carboxylic acids,FTUCAs）相比，含氟調(diào)聚飽和醛（fluorotelomer saturated aldehydes,FTALs）和含氟調(diào)聚不飽和醛（fluorotelomer unsaturated aldehydes,FTUALs）對(duì)人肝上皮細(xì)胞（THLE-2）的細(xì)胞毒性最大，且氟化鏈較短的物質(zhì)具有明顯增強(qiáng)的毒性。WANG等[9]通過(guò)小鼠暴露實(shí)驗(yàn)比較了六氟環(huán)氧丙烷二聚體、六氟環(huán)氧丙烷四聚體的肝臟毒性，觀察到2種物質(zhì)均能導(dǎo)致小鼠肝臟的腫大與組織病理?yè)p傷，且六氟環(huán)氧丙烷四聚體造成的毒性效應(yīng)更加顯著。SHI等[10]研究結(jié)果表明，6:2氯代氧雜氟烷磺酸鉀（6:2 chlorinated polyfluorinated ether sulfonate,6:2 Cl-PFESA）暴露后會(huì)導(dǎo)致斑馬魚胚胎的孵化延遲、畸形發(fā)生率增加和存活率降低等發(fā)育毒性，其毒性機(jī)制可能是通過(guò)影響Wnt信號(hào)通路和減少紅細(xì)胞的數(shù)量介導(dǎo)而產(chǎn)生的。通過(guò)以上研究結(jié)果可以看出，新興的PFASs及其替代產(chǎn)品與傳統(tǒng)的PFASs存在相似的毒性效應(yīng)，這可能是由于其碳鏈長(zhǎng)度和官能基團(tuán)相類似而導(dǎo)致。還有很多研究證實(shí)，PFASs會(huì)產(chǎn)生內(nèi)分泌毒性、生殖毒性和致癌性等，這些毒理效應(yīng)會(huì)對(duì)人體健康造成巨大的影響，理應(yīng)引起重視。隨著越來(lái)越多未知的PFASs及其替代產(chǎn)品的出現(xiàn)，研究其毒理特性并建立相應(yīng)的分析方法，從源頭上禁止這類物質(zhì)的使用是今后工作的重中之重。

2 PFASs的污染現(xiàn)狀

環(huán)境（空氣和水）中PFASs的主要來(lái)源是其生產(chǎn)工廠，眾多生產(chǎn)工廠的排放會(huì)導(dǎo)致PFASs在環(huán)境中累積，并且一旦通過(guò)空氣或廢水排放到環(huán)境中，PFASs還會(huì)分布到土壤、地表水和沉積物等其他介質(zhì)中，從而累積到包括人類在內(nèi)的生物體內(nèi)[11]，由此造成嚴(yán)重的污染與危害。

LIU等[12]發(fā)現(xiàn)，珠江三角洲大氣中PFASs的質(zhì)量濃度變化范圍很大（53.7~225 pg/m3），并且在所有樣本中均可檢出全氟戊酸（perfluoropentanoic acid,PFPeA）、全氟己酸（perfluorohexanoic acid,PFHxA）、全氟庚酸（perfluoroheptanoic acid,PFHpA）、PFOA、全氟壬酸（perfluorononanoic acid,PFNA）、全氟癸酸（perfluorodecanoic acid,PFDA）、全氟十三酸（perfluorotridecanoic acid,PFTrDA）和PFOS。通過(guò)對(duì)城市、工業(yè)園區(qū)、農(nóng)村以及其他背景區(qū)域的PFASs濃度數(shù)值比較，LIU等[12]認(rèn)為大氣中的PFASs來(lái)源于人為的排放。大氣中的PFASs污染引起人們關(guān)注的同時(shí)，土壤中的PFASs污染問(wèn)題也不容忽視，因?yàn)橥寥乐械腜FASs可通過(guò)植物或動(dòng)物進(jìn)入食物鏈產(chǎn)生生物放大效應(yīng)，給人類生存和健康帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。在ZHANG等[13]的研究中，山東省部分地區(qū)土壤采樣點(diǎn)的PFASs的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.23~48.72 ng/g干重，其中全氟羧酸類化合物主要是PFOA，全氟磺酸類化合物主要是PFOS，PFOA、全氟丁酸（perfluorobutanoic acid,PFBA）和PFPeA在所有土壤樣本中均可以檢測(cè)到。對(duì)采樣點(diǎn)周圍的環(huán)境分析發(fā)現(xiàn)，氟相關(guān)工廠可能與土壤中的PFASs污染有關(guān)。海洋是各種環(huán)境污染物的匯集地，監(jiān)測(cè)這一生態(tài)系統(tǒng)中的PFASs至關(guān)重要。YAMASHITA等[14]在日本東京灣海域檢測(cè)到相對(duì)較高質(zhì)量濃度的PFOA、PFOS和全氟己烷磺酸（perfluorohexane sulfonate,PFHxS），以PFOA為主（質(zhì)量濃度為154~192 ng/L），其次是PFOS（質(zhì)量濃度為13~25 ng/L），而PFHxS的質(zhì)量濃度相比PFOS低一個(gè)數(shù)量級(jí)。該研究認(rèn)為日本東京灣海域中PFASs的高質(zhì)量濃度來(lái)源與日本東京的城市和工業(yè)園區(qū)有關(guān)。ZHANG等[13]觀察到山東省部分地區(qū)地表水中的PFASs以PFPeA為主，其次是PFHxA和PFOA。幾乎在所有地表水樣本中都可以檢測(cè)到全氟磺酸類化合物，并以PFOS和PFHxS為代表。這可能是由于短鏈的全氟化合物具有弱疏水性、強(qiáng)離子性、生物累積性和持久性，有助于其擴(kuò)散到水中，造成對(duì)地表水的污染。

隨著人們對(duì)飲用水質(zhì)量要求的提高，飲用水中的PFASs污染問(wèn)題也引起了人們的廣泛關(guān)注，PFOS、PFHxA、PFHpA、PFNA、PFDA和PFOA是飲用水中濃度最大且檢出頻率最高的PFASs。此外，井水作為飲用水的來(lái)源之一，其PFASs的污染程度與其他來(lái)源相比是最高的，這表明點(diǎn)源可能是PFASs的主要污染來(lái)源。在大氣、土壤和灌溉水中發(fā)現(xiàn)了PFASs，蔬菜會(huì)從這些介質(zhì)中吸收從而使蔬菜成為人體中潛在PFASs的來(lái)源。帶有羧基的短鏈PFASs（PFHxA、PFHpA和PFOA）很容易被蔬菜根部吸收，導(dǎo)致在蔬菜中廣泛存在。牛奶、酸奶、黃油、奶酪和飲料中的PFASs分布情況表明，牛奶中的PFASs含量高于酸奶、黃油、奶酪和飲料。在所有種類的海鮮中，魚類和貝類的PFASs濃度和檢出頻率通常最高[4]。各種環(huán)境介質(zhì)、食品中存在的PFASs由于生物累積和生物放大效應(yīng)，導(dǎo)致在人體毛發(fā)[15]、血清[16]、尿液[15]、母乳[17]和胎盤組織[18]中也可以檢測(cè)到不同類別的PFASs，這些污染問(wèn)題足以引起人們的重視和思考。

3 PFASs的樣本前處理方法

由于環(huán)境樣本、生物樣本、人體樣本基質(zhì)復(fù)雜，不同樣本中PFASs的含量也不盡相同，在檢測(cè)分析前如何設(shè)計(jì)前處理過(guò)程以降低基質(zhì)效應(yīng)等對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，使富集濃縮、凈化后的樣本獲得更優(yōu)的檢出限，并使相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率在合理范圍之內(nèi)是前處理方法研究中的重點(diǎn)問(wèn)題。

3.1 固相萃取前處理方法

固相萃取（solid phase extraction，SPE）由于回收率高、分析時(shí)間短和使用溶劑少，是最常見(jiàn)的液體和固體PFASs樣本前處理方法。溫馨等[19]對(duì)生活飲用水中11種PFASs進(jìn)行固相萃取，比較了Oasis HLB（200 mg/6 mL）和Oasis WAX（150 mg/6 mL）2種固相萃取柱的萃取效果。結(jié)果顯示，Oasis WAX（150 mg/6 mL）固相萃取柱對(duì)11種PFASs的萃取效果普遍優(yōu)于Oasis HLB（200 mg/6mL），特別是針對(duì)C4和C5的PFASs，因此選擇Oasis WAX（150mg/6mL）固相萃取柱對(duì)生活飲用水樣本進(jìn)行富集凈化。劉嘉烈等[20]采用HLB（500 mg/6 mL）固相萃取柱對(duì)重慶市長(zhǎng)江流域沉積物中17種PFASs的污染特征進(jìn)行研究，依次用甲醇、二氯甲烷進(jìn)行萃取，淋洗液氮吹至近干后用甲醇定容至1 mL，并保存于-20℃冰箱待分析。SPE復(fù)雜的操作步驟通常會(huì)導(dǎo)致前處理過(guò)程中的污染，此外，傳統(tǒng)的SPE需要大量樣本，處理時(shí)間需要1~2 d[21]，于是GOSETTI等[22]利用Poros HQ固相萃取柱（2.1 mm×30 mm,10 μm）開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)在線SPE方法，用于在7 min內(nèi)識(shí)別和測(cè)定9種PFASs。該方法的創(chuàng)新之處在于分析時(shí)間短、凈化效果佳，適用于環(huán)境樣本、食品樣本和生物樣本等介質(zhì)中PFASs的分析。同時(shí)，通過(guò)裝置小型化也可避免傳統(tǒng)SPE法的劣勢(shì)，例如固相微萃?。╯olid phase micro-extraction,SPME）將上樣、洗脫、預(yù)濃縮和注射組合為單一步驟，實(shí)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)單、高效和綠色的分析[21]。CHEN等[23]開(kāi)發(fā)一種新型的SPME纖維，將該纖維直接置于工作溶液中，在恒定的攪拌速率下運(yùn)用直接浸沒(méi)SPME模式萃取水溶液中的PFASs，之后將纖維中的目標(biāo)物進(jìn)行離線溶劑洗脫（將纖維浸泡在甲醇中5 min），重復(fù)3次，取10 μL洗脫液進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)，整個(gè)分析時(shí)間約為2 h，檢出限為0.005~0.08 ng/mL。

QuEChERS法（quick,easy,cheap,effective,rugged,and safe extraction method）具有溶劑用量少、污染小、操作簡(jiǎn)單、處理速度快、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于樣本中PFASs的凈化。YIN等[24]開(kāi)發(fā)了一種高效的QuEChERS方法，可用于同時(shí)測(cè)定水產(chǎn)品中的13種PFASs。該方法對(duì)13種PFASs具有良好的回收率，回收率為71.7%~120%。

3.2 液液萃取前處理方法

液液萃?。╨iquid-liquid extraction,LLE）是一種經(jīng)典的樣本前處理方法，具有常溫操作、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。金一和等[25]在血清樣本中先加入四丁胺硫酸鹽和碳酸氫鈉緩沖液，再加入四丁基甲酯進(jìn)行2次萃取，合并萃取液于氮吹后用甲醇復(fù)溶。通過(guò)LLE處理不同職業(yè)人群血清中的PFOA和PFOS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)我國(guó)不同職業(yè)人群體內(nèi)PFASs含量的初步了解。然而，LLE方法存在有機(jī)溶劑消耗量大、萃取效率低、易發(fā)生乳化等缺點(diǎn)，為了提高萃取效率，液液微萃取（liquid-liquid micro-extraction,LLME）等方法可能是較好的替代選擇。

3.3 其他前處理方法

采用超聲波、微波或電場(chǎng)等外在的能量可減少樣本前處理的時(shí)間，并提高樣本前處理效率[26]。GARCIA-VALCARCEL等[27]用體積比為1∶1的 乙腈-1%（體積分?jǐn)?shù)）甲酸水溶液作為萃取液，將萃取柱在60℃超聲波水浴中超聲15 min，然后通過(guò)分散固相萃取（dispersive solid phase extraction,DSPE），用萃取液重復(fù)萃取1次。采用該步驟提取土壤中的10種PFASs，每份樣本僅使用2.5 mL有機(jī)溶劑，造成的二次污染小，且回收率高（70%~105%）、分析時(shí)間短。超臨界流體萃?。╯upercritical fluid extraction,SFE）和加壓溶劑萃取（pressurized liquid extraction,PLE）等基于提高溫度、增大壓力的前處理方法也被不少研究者采用，實(shí)現(xiàn)對(duì)含PFASs樣本的前處理。SFE和PLE的主要優(yōu)點(diǎn)是溶劑用量少、提取時(shí)間短，從而減少污染、提高前處理效率。

由于PFASs廣泛存在，在采樣、前處理以及實(shí)驗(yàn)室分析時(shí)使用的耗材、設(shè)備和儀器管路等也都可能含有PFASs，這也會(huì)導(dǎo)致測(cè)定存在誤差。因此，在上述過(guò)程中應(yīng)避免使用含聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）的耗材、管路或者在數(shù)據(jù)處理時(shí)及時(shí)扣除背景值，是每位相關(guān)工作者在檢測(cè)分析PFASs時(shí)應(yīng)值得注意的方面。

4 PFASs的檢測(cè)方法

由于PFASs含有大量同系物及其異構(gòu)體，通常在環(huán)境中以痕量水平（ng/g或μg/L）存在，靈敏度低、穩(wěn)定性差、適用性有限等一系列問(wèn)題制約著PFASs及其異構(gòu)體的檢測(cè)。因此，亟需建立一種基質(zhì)效應(yīng)低、靈敏度高、穩(wěn)定性好、適用性廣的檢測(cè)方法來(lái)分析各種介質(zhì)中的PFASs。構(gòu)建先進(jìn)、準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)方法是解決PFASs環(huán)境污染問(wèn)題的關(guān)鍵，為客觀、全面地評(píng)價(jià)PFASs的環(huán)境行為和健康風(fēng)險(xiǎn)提供重要的啟示[28]。

4.1 傳統(tǒng)的檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是運(yùn)用氣相色譜/液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)各種基質(zhì)中的PFASs進(jìn)行相對(duì)精確靈敏的定性、定量檢測(cè)。這些檢測(cè)方法需要指定的內(nèi)標(biāo)物和標(biāo)準(zhǔn)品，往往側(cè)重于分析特定的PFASs。隨著未知PFASs的不斷出現(xiàn)，給環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)和監(jiān)管當(dāng)局帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，建立未知PFASs的定性、定量檢測(cè)方法是了解其在環(huán)境中排放、分布和遷移的第一步[29]。

高分辨質(zhì)譜（high resolution mass spectrometry,HRMS）基于高精確的質(zhì)量分辨和高水準(zhǔn)的全掃描靈敏度，使用非靶向或可疑靶向篩選策略，能有效證明存在于各種介質(zhì)中的PFASs，是環(huán)境和生物樣本中PFASs檢測(cè)方法學(xué)的研究熱點(diǎn)。研究人員在不使用標(biāo)準(zhǔn)品的情況下，依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和高質(zhì)量分辨以及強(qiáng)預(yù)測(cè)能力，可精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模搜索和鑒別未知PFASs[30]。不同檢測(cè)方法在分析實(shí)際樣本時(shí)的適用范圍以及適用情景等具體信息如表1所示。

表1 全氟化合物的不同檢測(cè)方法比較

4.2 運(yùn)用新技術(shù)的檢測(cè)方法

隨著分析技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和相關(guān)研究的逐漸深入，研究者不斷開(kāi)發(fā)出新的檢測(cè)方法。YEUNG等[36]開(kāi)發(fā)了一種超高效合相色譜（ultra-performance convergence chromatography,UPC2）串聯(lián)質(zhì)譜的檢測(cè)方法，用Acquity UPC2Torus DIOL色譜柱（150 mm×3.0 mm,1.7 μm,Waters Corporation）分離目標(biāo)物，用超臨界流體CO2-0.1% NH4OH甲醇梯度洗脫目標(biāo)物，將質(zhì)譜在ESI-模式下運(yùn)行，用于檢測(cè)雨水和河水中包括超短鏈（C2、C3）在內(nèi)的PFASs。該方法的檢出限更低，峰寬（3~6 s）更窄，運(yùn)行時(shí)間（8 min）更短，適合進(jìn)一步研究在雨水和河水樣本中占比更多的超短鏈PFASs的來(lái)源和環(huán)境水平。

續(xù)表1

續(xù)表1

MUNOZ等[37]采用激光二極管熱解析/大氣壓化學(xué)電離（laser diode thermal desorption/atmospheric pressure chemical ionization,LDTD/APCI）與Orbitrap HRMS聯(lián)用的方法，在ESI-模式下全掃描，成功應(yīng)用于加拿大蒙特利爾地區(qū)的廢水、地表水和自來(lái)水樣本的檢測(cè)，完成了對(duì)該地區(qū)PFASs污染程度的量化。該方法最直接的優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)超快分析，分析運(yùn)行次數(shù)可以減少約20~50倍，并降低了有機(jī)溶劑的使用量和流動(dòng)相、儀器管道潛在污染的風(fēng)險(xiǎn)，使其可成為PFASs樣本分離、篩選的替代方法。

HUANG等[38]運(yùn)用表面增強(qiáng)激光解析離子化飛行時(shí)間質(zhì)譜（surface-enhanced laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,SELDI-TOF MS），使用探針對(duì)PFASs進(jìn)行提取、富集、解吸和電離，成功地從生產(chǎn)PFASs工人的一滴全血中鑒定和篩選出6種PFASs。該方法操作簡(jiǎn)單、分析快速、樣本量少、可靠性高，在各個(gè)方面都有廣闊的應(yīng)用前景。AHMED等[39]還將高分辨的差分式離子遷移譜（differential mobility spectrometry,DMS）-串聯(lián)質(zhì)譜法用于快速分離和檢測(cè)PFASs異構(gòu)體，該方法可應(yīng)對(duì)分離具有相同質(zhì)荷比但具有不同毒理學(xué)性質(zhì)的線性和支鏈PFASs異構(gòu)體時(shí)的挑戰(zhàn)，在質(zhì)譜檢測(cè)前的毫秒內(nèi)分離氣相離子，成為快速分析PFASs同分異構(gòu)體的有效方法。

5 展望

雖然目前涉及PFASs的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)較多，比如美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的Method 537.1和ASTMD 7979-17、歐盟的《歐盟水框架指令》、中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5749—2006、江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 32/T4004—2021等，但這些標(biāo)準(zhǔn)所包含的PFASs種類較少，并且傳統(tǒng)PFASs分析方法已相對(duì)成熟以及部分PFASs被禁用，目前PFASs的分析研究面臨的挑戰(zhàn)則主要聚焦于如何識(shí)別新興未知的PFASs及其替代產(chǎn)品。

研究者需要為新興未知的PFASs及其替代產(chǎn)品的分析做出更多努力[29]，開(kāi)發(fā)出能夠涵蓋更多類別的PFASs及其替代產(chǎn)品的快速、高效、精準(zhǔn)的分析方法。為傳統(tǒng)的以及新興的PFASs制定強(qiáng)有力的調(diào)查策略和全面的分析檢測(cè)方案，以彌補(bǔ)由PFASs造成環(huán)境污染案件的司法鑒定空白，為環(huán)境損害司法鑒定領(lǐng)域中PFASs的污染鑒定和責(zé)任分配提供科學(xué)方法和理論依據(jù)，為保護(hù)環(huán)境作出貢獻(xiàn)。