全球性全氟辛烷磺酰基化合物环境污染及其生物效应.docx

科学论坛 Ziran Zazhi V0124 No6更多的证据表明，信号通道的改变与天然免疫性相12 Underhill DM，d aProcNatl Acad Sci，1999；96(25)：1445914463关原来人们认为，MyD88的蛋白对于ILR4激活NF一棚13 Wens C，d aNature Immun01，200l；2(4)：346352是必不可少的；但缺乏MyD88的小鼠树突状细胞仍可激14 I-Iayashi F耐aNature，200l；410(6832)：10991103活T细胞，可见TLR还存在其他信号传导方式【驯15 OzitlskyAet a1ProcNailAcad蹦，2000；97(25)：137661377l16乳晡a8 PS，甜aBoChem，1995：270：1048210488尽管还有大量亟待解决的问题，但是科学家们对于17 Aderem A，d 01Nature，2000；4嘶(679r7)：782-787TLRs及天然免疫性的锲而不舍且多角度的研究，必将为18 Raeburn毗aSurgery，2002；131(5)：477-483药物和疫苗的研制发展提供有价值的资料19 RhenMet a1Curent OpinMicrobi01，2000；3(1)：60-6420 Abbas AK，Janeway CAJrC觇，2000；100(1)：129138 (2002年9月27日收到)21 Janeway CAJrcb埘Sprng Harbor SyrupquoitBi01，1989：54：l狄凯军 研究生，中国医学科学院基础医学研究所细胞生物1322 Henani Het 01Nature，2000；408(6813)：740745室，北京10000523 Matzinger PAnnuRevIrrurum01。1994；12：9911045章静波 研究员，中国医学科学院基础医学研究所细胞生物24 OkalTluraYet 01BioZChem，200l；276(13)：1022910233室，北京10000525 Ohashi K，et 01hnmun01。2000；1“：2064-嬲26 Equils 0，et aJIramun01，200l；166(4)：23422347Kobe BDeiserdaotijr JTreluds BioclumSci，1994；19(10)：415也127 I-Iirschfeld M，et nfJInunluz，1999；163(5)：238223862 Medzhitov RJaneway CA JrImmon01，2000；173：89-9728 Bouchon Ad a1Nature200I；410：l1031lOr73 Medzhitov RPreston Hurlburt P，Janeway CAJrNature，1997；38829陆sho T，et aImmuno，200l；166(9)：56885694(6640)：3943974 Rock FLet a1Proc，Natf A刎&i，1998；95(2)：588-593Chaudhary PM，“fBlood，1998；91(11)：4【)20-4027Why Tolllike Receptor Stuay is Attracted Once More56 1址euchj 0，et aCe,ve，1999；231(12)：59_657Chuang TU|evitch RBiochimBiophysActa，2()ol；1518(12)：157一Di KaijunZhang Jing-b沪16 JGraduate Student andProfessor，Department of Cell Biology，Institute8 Poltorak A“al Science，1998；282(5396)：20852088of Basic Medical Sciences，CAMS，leijig 1000059 “en Eet 01Bi01Chem1999：274(47)：3341933425words Toll-like receptor，innate immune，adaptive immuneKurtJones EAet“ZNatl|_reIrmnulu，Z，2000；1(5)：398枷lKeyO， Means TKel越hmrum01，1999；163(7)：3920-3927全球性全氟辛烷磺酰基化合物环境污染及其生物效应金一和汤先伟 曹秀娟张颖花(中国医科大学公共卫生学院，沈阳市疾病预防和控制中心) 关键词PFOS环境污染毒性PFOS是纺织品和皮革制品防污处理剂的主要活性成分，并且广泛应用于民用和工业产品生产领域调查结果表 明，地下水、地面水和海水以及所有野生动物和人类血液都存在PIFOS污染目前还未发现它在环境中和生物体内的 任何分解迹象但是。人们至今对PFOS的环境行为和毒性所知甚少本文介绍了PFOS研究现状，指出PFOS环境污 染调查和毒性研究。将是继有机氯农药、二恶英等持久性有机污染物引起的环境问题之后，预防医学领域面临的新 课题2000年5月16 Et全世界最大的有机氟化合物生产 留性，停止生产完全是基于对环境影响的考虑” 3M 厂家美国3M公司宣布，作为企业自律行为，年内将分阶 公司停止生产有机氟系列产品意味着该公司今后每年 段停止生产和销售长期用于纺织品和皮革等制品的防 将失去16亿美元的销售额，约占该公司年销售总额的 油、防水、防污表面处理剂思高洁(Scotchgard)中的主要 2，损失32亿美元的商业利益 2除了美国之外，比成分全氟辛烷磺酰基化合物公司方面称停止生产和销 利时、意大利、德国、日本和俄罗斯联邦等国都有生产类售的理由“不在于它的有害性，而在于它在环境中的残 似有机氟化合物的工厂344万方数据自然杂志24卷6期科学论坛 最近的研究表明，“Scotchgard”前体物质全氟辛药和灭白蚁药剂也可以用来生产合成洗涤剂、义齿洗烷磺酰基化合物(perfluorooctane sulfonate，简称PFOS)的涤剂、洗发香波及其他表面活性剂产品一些用PFOS合 环境污染范围和污染程度远远超出了人们的预想b J成的特殊洗涤剂目前广泛应用于电子计算机、移动电话2001年，它被列人美国环保局持久性环境污染物黑名单 及电子零配件生产领域PFoS也被人们大量用于处理纸 之列，将进行严格管理【4,5 J许多国家环境科学研究机构 制食品包装材料的表面处理，防止食品粘附在食品袋 和政府行政管理部门非常关注环境PFOS污染问题和它上【11,121(见表1) 引起的生态效应环境科学家们根据目前的初步调查结表1美国PFOS系列产品的主要用途及果，认为PFOS为新的持久性环境污染物，继多氯联苯、 年使用量(单位：kg)有机氯农药、二恶英等环境污染问题之后，PFOS的环境用途 2000年2001年2002年8 2003年“污染以及对整个生态系统和对人类健康的影响研究，将成为今后环境科学和预防医学领域的热点研究课题一、PFOS主要用途及其环境行为3M公司从20世纪60年代之前就开始利用电化学 注：表中a表不估计僵，b表不预测值氟化反应方法，生产包括思高洁在内的上百种含有磺酰基的全氟有机化合物的系列产品生产这些产品的主PFoS分子是由17个氟原子和8个碳原子组成的烃 要原料是3M公司生产量最大的全氟辛烷磺酰氟(perflu链，烃链末端碳原子上连接一个磺酰基(见图I)这种 orooctanesulfonyl fluoride，简称POSF)经研究表明，全氟有 化学结构特点使PFOS分子中烃链碳原子间的共价键不 机化合物系列产品经过化学或生物降解最终都可以形 容易受到外界作用而产生断裂所以PFOS的化学性质 成PFOSt7。引(见图1)相当稳定，不易挥发因此人们一直认为它是对生物非 常安全的化学物质而最近的研究表明，PFOS即使在浓FF硝酸溶液中煮沸1 h也不分解，只有在高温焚烧时才发FX生裂解国外环境研究机构已经完成了有关PFoS环境行为的初步调查，但至今没弄清楚造成生态系统中PFOS广FrmsF(全氟辛烷磺酰氟)(猡17鼢F泛污染的真正来源及其传播途径【13,14J大多数研究者认 为，环境中PFOS有可能来自生产过程中的跑、冒、滴、 漏，或者是运输和销售过程的不当操作，或消费者在使1、斗用过程中造成的流失或产品和废弃物的不当处理以上F9k污染来源只是人们根据化学物质从生产到最终消亡的F爷一 FH一多氯联苯和有机氯农药等均通过蒸发、扩散造成全球性删F，v子p广v1PrlF嘻；剃 F，F财 F，CiF，F叱iF煳一般规律进行的推测而已，缺乏完整、可靠的科学根据污染但是，虽然PFOS本身几乎没有挥发性，却事实上F量t十叫F F十K已经造成了全球性污染因此，也有一些专家认为可能是因为某些挥发性含全氟辛烷磺酰基的化合物进人大气中，向全球传播过程中或进入特定环境后发生分解， 产生最终产物PFOStl5 J二、生物体内PFOS污染现状多氯联苯、有机氯农药和二恶英等大多数持久性有 机污染物具有脂溶性，被生物摄人体内后主要蓄积于机 体的脂肪组织所以，这一类污染物的生物监测通常测345万方数据科学论坛 Ziran Zazhi V0124 No6定脂肪中浓度由于POPS具有疏水、疏油脂特性，虽然 没有差异，甚至个别儿童血液中PFOS浓度高达54 X 同属于持久性有机污染物，但体内分布完全不同于其他109驯虽然3 M公司方面认为，人类血清中PFOS浓度 污染物，被生物摄人体内后在脂肪组织中不产生蓄积， 远没有达到引起实验动物血清学指标出现异常的水平， 大部分与血浆蛋白结合存在于血液中，其余一部分蓄积 但是考虑到对外源性化合物的生物效应种属差异，有必 在动物的肝脏组织和肌肉组织中正是这种PFoS的体 要关注PFOS对人类健康的潜在的远期影响 内分布特点以及过去没有很好的测定技术，使众多环境科学家长期以来忽视了生态系统的PFOS污染问题u5|美国密西根州立大学食品安全中心，调查了采自北 三、POFS的生物学效应太平洋地区食鱼鸟类秃鹰和信天翁肝脏、肾脏、血液和 生物体内PFOS的主要来源是通过食物摄人、含 卵黄等161个样晶中POFS含量调查结果发现，除了美 PFOS泡沫灭火剂气溶胶吸入或被摄人体内的其他全氟 国中西部地区的一例秃鹰样品未检出之外，其他所有动磺酰基化合物的生物降解毒理学试验表明，实验动物 物样品均能检出PoFS，血中1叼FS平均浓度为330 nrnl 对PFOS的肠道吸收率较高，摄人体内后主要分布在血 (范围为132，220 ngmL)甚至这些鸟类的卵黄和未 清和肝脏体内PFOS随尿和粪便排除体外，但排除速度 离巢雏鸟血清中也可以检测到高浓度的POFS【l6|这些非常慢21,22J通过追踪观察3M公司退休工人血液中 结果表明，远洋鸟类体内POFS主要来自它们的食物美 PFOS浓度变化规律，得出人类PFOS生物半衰期为1 428 国内地和沿海地区鸟类样品也无一例外地能检测出高 d(大约4年)u 9|猴子连续经口染毒试验表明，PFOS的 浓度POFS其中采自圣地亚哥的鸬鹚肝脏中POFS浓度 体内分布和蓄积性无性别差异【23 J目前为止，人们还没 最高可达1，780 ngg而且鸟类样品中PoFS浓度与栖息 有发现PFOS在生物体内产生降解的任何证据 地工业发达程度相关【l 7|虽然，目前还缺乏关于生物体PFOS的大鼠经IYl半数致死剂量(LD50)为250 mg内POFS负荷与其生存环境中1OFS水平之间关系的系kg，吸人1 h半数致死量()为52 mgLE训根据世界统性研究，但是根据现有的调查资料，还是可以肯定自卫生组织化合物急性毒性分类标准，PFOS属于中等毒性 然界鸟类体内的PoFS污染与环境污染有关17J化合物PFOS对皮肤无刺激作用，但对兔子的眼睛有轻 从佛罗里达州、加利福尼亚州、阿拉斯加州、波罗地微的刺激作用利用5种鼠伤寒沙门菌组氨酸营养缺陷 海、北极斯匹茨卑尔根群岛和加拿大Sable岛等海域采 型突变菌株进行的Ames实验和小鼠骨髓微核试验结果 集的15种海洋哺乳动物(包括海豚、北极熊等)肝脏和均为阴性因此，目前认为PFOS无致突变作用和染色体血液也都能检测到高浓度POFS其宙萨拉索塔宽吻海豚畸变作用【zs肝脏POFS浓度最高可达1 520 ng，而封闭性水域北波 实验动物连续每天摄人PFOS大于20 mgkg时，可 罗地海宽吻海豚血液Po胯浓度为475 ngmLu 8|除了野 以引起大鼠体重下降、胃肠道反应、血相异常改变、低脂 生动物，甚至在严格的饲养管理条件下，用于毒理学试 血症、肝脏羧酸脂酶活性增高、肝脏组织空泡化和肝细 验的大鼠肝脏(29300 X 10_9)和血液中也都能检测出 胞增生，甚至引发肌肉震颤和死亡灵长类动物每天摄 POI；SIsj远洋鸟类和所有哺乳动物体内都有POPS蓄积 入075 mgkg的PFOS，可以观察到实验猴食欲明显下 的事实表明，环境中无处不有POFS，它已经在全球生态 降、唾液分泌增加、呼吸困难、活动减少、运动性共济失 系统中得到广泛传播，并且正在通过食物链途径的生物 调、肝脏组织空泡化和肝细胞增生、血清胆固醇浓度降 浓缩和生物放大，进行生物种群间的转移，最终高浓度 低连续摄入PFOS剂量大于15 mkg，试验猴上述毒性 地蓄积在食物链高位生物包括肉食动物和人体内令环 反应进一步加剧，并且发现唾液腺和胰腺腺体萎缩、血境科学家们吃惊的是，至今还没有发现一种像POFS一 清胆固醇浓度显著降低、肾上腺脂肪减少、出现震颤和 样，如此广泛且如此高浓度地存在于生物体内的污 惊厥等症状连续摄人剂量为45或100 mg，(kgd)时， 染物 实验猴分别在7周和3周之内全部死亡120J3M公司公布的工人健康调查结果表明，该公司生 一些研究还发现PFoS染毒动物，脂肪酸转移和代 产车间工人血清中POFS平均浓度分别为29110“ 谢、细胞膜功能障碍、细胞内微粒体过氧化物酶活性增 (范围000128310“)和175 X 10“(范围010 高、线粒体能量代谢障碍、肝脏谷胱甘肽过氧化物酶活993 X 10“)未发现血清酶活性、胆固醇和脂蛋白浓度性和过氧化物歧化酶活性降低，甲状腺素合成量减少等 的异常改变【19J美国非职业性接触人群血液中PFOS平 毒性反应26-30J 均水平是(304410)，儿童血液中浓度与成人几乎雌性大鼠(F0)在交配前一段期间内连续每日摄人346万方数据自然杂志24卷6期科学论坛 PFOS后，即使孕期不再摄人PF()S也影响胎鼠的正常发心的感谢(2002年6月15日收到)育产生，活胎率显著降低，初生仔鼠(F。)的死亡当母鼠金一和博士，副教授，中国医科大学公共卫生学院，沈阳 孕前PFOS摄人剂量为32 mg(kgd)时，仔鼠(F1)在出11咖1生后1天之内全部死亡剂量降为16 ms(kgd)时，汤先伟 主管医师，沈阳市疾病预防和控制中心，沈阳30的仔鼠(F)在出生后4 d之内死亡忸J怀孕大鼠和 110031兔子在胚胎器官发生期摄人PFOS，也影响胎鼠的正常生曹秀娟硕士研究生，中国医科大学公共卫生学院，沈阳长发育大鼠在妊娠第717 d期间，连续每日摄入 1101PFOS剂量大于5 mgkg时，出生仔鼠体重下降、内脏器官张颖花 主管技师，中国医科大学公共卫生学院，沈阳11便m1畸形、骨骼成熟滞后或变形致畸当摄人剂量为1 mgkg时，发现一例胎鼠眼球晶状体发育异常【31 J雌兔怀孕第 l AR226-06413M Phasing out some ofits specialty materials3M News620 d期间连续每日摄人PFOS剂量大于25 mgkg，胎 3肘f，o以。删20002 Chemical and Engineering News，16th St，NW，Washington，DC 20036，兔体重明显低于对照组，骨成熟过程滞后b1|在这些实2000验中，同时观察到幼龄动物神经系统发育和条件反射形3 Giesy JP。Kannan KG10bal distribution of perfluorooctane su怕nate in成滞后现象，表明PFOS具有胚胎毒性和潜在的神经wildlifeEnvironSciT_hno2001；35(7)：1339一13424 C1arke TFOCIts eveywheFeAnother cl&ss of chemicals may soon毒性make the environmental blklist200l虽然人们已经掌握了一些关于PFOS的毒理学研究5 Cody RDomestic Manufacturers or Importers oJPFOS Chemicals OtherThan 3MUS口W o】PPT，E圈mWashingtonDC2000资料但是，至今还没有弄清P10S引起的毒作用全貌，6 Roser RSChemEngNews，1999；77(12)：30甚至还不清楚它的毒性作用敏感指标因此，根据现有7 Johnson JD，Gibson SJ，Ober RECholestyramineenhancod fecal资料进行PFOS安全性评价的科学性值得商榷应进一elimination of cabOll14 in rats after administration of ammonium l 14Cj步通过关于PFOS的行为毒理学、生殖毒理学和免疫毒pedluorooctanoate or potassium14CJ perfluorooctanesultbnateFtuuYam月坪d Tcd，1984；4(6)：972976理学方面的研究，筛选出毒作用敏感指标这将成为今8 (AR2260620)Sulfonated Peffluorochemicals in the Environment后PFOS毒理学研究的热点Sonles，Dispersion，Fate，and F强ects3MStPaul，MN20009(AR226-0547)ne Science of Organic Fluorochemistry3MSt心以，肘199910 IGssa EFuluorinated Sw7i咖胁m以Pepeems，2rid ed，New York：四、今后的研究方向和趋势Maw_el Dekkex200l儿 (AR2260550)F1uorochemical Use，Distribution，and Release OverviewPFOS作为持久性有机环境污染物新成员，全球性生3肘，k以州1999态系统污染已成事实美国、加拿大、英国和日本等国已12 (AR226-0600)Weppner，William APhaseout PIan for POSFBasot经注意到PFOS环境污染问题的严重性，各国政府各自Products3MSt您以肘20【)o13 MacKay D，DiGuardo A，Paterson S，et a1Evaluating the environ设立专项研究基金，多学科联合进行全方位调查研究，mental fate of Uofof chemicals the model眈一varietytypesusingEQC试图弄清其污染来源、环境中转移规律、受污染环境的vromnentaZ Toxicology and Chemistry，SETAC PressHouston，Tx，1996；修复方法以及包括人类在内的生物体内PFOS污染水平15(9)：1627一163714 (AR2260620)Sulfonatod Perlluorochemicals in山e Etavironment：SoHFC及其潜在性远期危害和毒作用机制es，Dispersion，Fate，and E侬s3MSt，“，朋2000根据调查了解，我国境内还没有发现PFOS系列产15 EnvironentContaminationScotehgard scotched following the fabric protectors slippery trail to a new class of pollutant200J品的生产工厂但是作为纺织品生产大国，为了提高产16 Giesy JPKannan KG10bal distribution ofpedl_uorooctane sulfonate in品附加值每年需要进口大量的含PFOS的思高洁系列产wildlfieEnvironSciT甜m01，200l；35(7)：13391342品除了用于纺织品加工，由于I)FOS系列产品应用领域17 Kannan K，Franson JC，Bowerman WWPerfluorooetane surfonate in fisheating water birdsincluding bald eades and albatrossesEnviron非常广泛、使用历史比较长，尤其是在互联网上我国一f Techn01，200l；35(15)：30653ar70些公司和企业明确地宣传销售和使用3M公司含PFOS18 Kannan K，Koistinen J，Beckmen K，et a1Accumulation of perfluo的“思高洁”产品因此，我国也可能存在PFOS污染问rooetane sulfonate in marine rnamn3alsEnviron Sci托如n02200l：35(8)：15931598题，建议我国政府、环境保护部门和预防医学领域，尽快19 01sen GW，Burris JM，Mandel JH，et nfSeruin perfluorooctane地开展有关PFOS污染现状和健康影响调查，为采取必sulfonate and hepaticand lipid clinical chenfistry tests In thiorochemical要的防治措施提供科学依据production employeesJOc