（环境科学专业论文）典型全氟化合物水生毒理学效应与致毒机理初探.pdf

摘要 关键词：全氟辛酸，全氟辛基磺酸，全氟化合物，斑马鱼胚胎，水生毒理学 n a b s t r a c t a b s t r a c t p e r f i u o r o r i n a t e dc o m p o u n d s ( p f c s ) a r ep o s i n gas e r i o u st h r e a to nn a t u r a l e n v i r o n m e n ta n dh u m a nh e a l t hd u et ot h e i rl a r g es c a l ea n dl o n g - t i m eo f i n d u s t r i a lu s w i t ht h e i ru n i q u ep h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n de n v i r o n m e n t a lp e r s i s t e n c e ，m a n yo f t h e s ec o m p o u n d s 眦g l o b a l l yd i s t r i b u t e da n da r er o u t i n e l ym e a s u r e di nv a r i o u s e n v i r o n m e n t a lm a t r i c e sa sw e l l 嬲i nw i l d l i f ea n dh u m a n s t h es t u d yo nt o x i c o l o g yo f p f c si so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ti s s u e si ne n v i r o n m e n t a ls c i e n c e b u ts t u d yo n t o x i c o l o g yo f p f c si sf a r 丘o me n o u g h , s p e c i f i c a l l yo nt h ea q u a t i ct o x i c o l o g i c a ls t u d y p e r f l u o r o o c t y ls u l f o n a t e s 佃f o s ) a n dp e r f l u o r c o c t a n ea c i d ( p f o a ) a r et w oo f m a j o rf l u o r o c h e m i c a lp r o d u c e d i nt h i ss t u d y , ab i o - t o x i c o l o g i e a lt e s t i n gm e t h o d b a s e do nz e b r a f i s h ( b r a c h y d a n i or e r i o ) e m b w u s ，w h i c hi so n eo f t h em o s tc o m m o n l y u s e ds p e c i e si na q u a t i ct o x i c o l o g i c a lt e s ti sd e v e l o p e d , p f o sa n dp f o aa r ec h o s et o 鹊s e s st h ea q u a t i ct o x i c i t yo fp f c s a c c o r d i n gt 0a c u t et o x i c o l o g i c a lt e s tr e s u l t a l l a d d i t i o n a lt e s tw i t hl o w e rc o n c e n t r a t i o n , l o n g e re x p o s u r et i m ei st r i c do u t l e t h a l , s u b l e t h a l ，t e r a t o l o g i c a la n dh i s t o l o g i c a le n d p o i n t sa r cu s e di nt h i ss t u d y t h ea c u t e t o x i c o l o g i c a lt e s ti n d i c a t et h a tt h el c s 0 ( 4 8 h ) v a l u e sf o rp f o a a r e1 0 0 5m g l 1 ，1 0 7 m g l 1f o rp f o s ，w h i l et h el c s 0 ( 9 6 h ) v a l u e sa r e4 9 9m g l 1f o rp f o a ，7 1m g l - 1f o r p f o s p f o si sm o r ee m b r y o t o x i e a lt h a np f o a b o t hp f o sa n dp f o ac a u s es u b l e t h a la n dt e r a t o l o g i e a le f f e c t st ot h ez e b r a f i s h e m b r y o sa n dl a r v a l t h es u b l e t h a le f f e c t so b s e r v e di nt h i ss t u d yi n c l u d i n g ：e d e m a , c i r c u l a t i o ns y s t e md e f e c t ，g r o w t hr e t a r d e d , h a t c h i n g d e l a y , w h i l et e r a t o l o g i c a le f f e c t s o b s e r v e di n c h l d i n g ：s p i n a lc o l u m nm a l f o r m a t i o n , t a i lm a l f o r m a t i o n , v e n t r a la n d d o r s a lf i nm a l f o r m a t i o ne ta 1 t h em o s ts e n s i t i v ee n d p o i n t sf o rp f o se x p o s u r ei s s p i n a lc o l u m nm a l f o r m a t i o n t h ee c h ov a l u e si s9 1 4m g l - “w h i l ef o rp f o a h a t c h i n g ( 9 6 h ) i sm o s ts e n s i t i v e t h ee c s o v a l u e si s3 2 8 0m g l - 1 h i s t o l o g i c a le v a l u a t i o no f h e m a t o x y l i n c o s i n - s t a i n e ds e c t i o n s ，a sw e l la s 豇n b f y o t e s t , i se m p l o y e dt o ， l $ s e s so r g a nt o x i c i t yo fp f o sa n dp f o a l i v e ra n dg i l l p a t h o l o g yi so b s e r v e d t h em a j o rf i n d i n go ft h ep r e s e n ts t u d yw a st h a te x p o s u r et o 1 0 m g l p f o a ，a n dl m g l 一1 p f o s 8 d a y sp o s t - h a t c h c a u s e df i v e r d a m a g e i n z e b r a f i s h l a r v a l ，s p e c i f i c a l l yc y t o p l a s m i cv a c u o l e s ，p y c n o t i en u c l e u s h i g j a c o n c e n t r a t i o n ( 1 0 0 m g l - 1 ) e x p o s u r et op f o a f o r1 0d a y sc a u s e db r a n c h i a le p i t h e l i u m a b s l r a ( 玎 d a m a g e g i l lp a t h o l o g yd o e sn o tb eo b s e r v e di nt h eg r o u pe x p o s u r et op f o si nt h i s s t u d y k e yw o r d ：p e r f l u o r o o c t a n ea c i d , p e r f l u o r o o c t y ls u l f o n a t c s ，z c b r a f i s he m b r y o s ，a q u t i c t o x i c o l o g y i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内 容；按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷 本和电子版，并采用影印、缩印、扫描，数字化或其它手段保存论文；学校有权提供 目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家 有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版：在不以赢利为目的的前提下，学校可 以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位敝储繇修 删年；月j 2 ；e t 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：愦 伊8 年弓。月g 日 第1 章引言 第1 章引言 1 1 概述 由于大规模长时间的工业应用，全氟化合物( p e f f h o r o r i n a t e dc o m p o u n d s 。 p f c s ) 已经对自然环境和人类健康构成了严重威胁。近年来全氟化合物 ( p e r f l u o r o r i n a t e dc o m p o u n d s ，p f c s ) 在全球范围内人体和野生生物体内以及环境 介质中被广泛检出。同时，通过对环境、野生生物和人群监测发现p f c s 的浓度 随着营养级上升而上升，可通过食物链传递而被生物累积。加上p f c s 稳定的化 学性质，使p f c s 具备持久存在于环境的风险。对p f c s 类物质的环境行为、生 态安全和毒性已成为当今的研究热点。 2 0 0 4 年关于杜邦公司不粘锅涂层特氟隆( t e f l o n ，也译作特富龙) 的关键原 料全氟辛酸铵( a m m o n i u mp e r f l u o r o o c a t a n a t e , a p f o ) 是一种潜在的致癌物质的 事件已经结束，但这一事件一经报道就引起了全世界对p f c s 的广泛关注。 全氟化合物( p f c s ) 系指化合物中所有氢原子均为氟原子所取代者。属于这类 化合物的有氟烷烃类、氟醚类、氟叔胺、氟胺、次氟酸盐、氟烯烃类、氟酐及 全氟有机酸类等【1 】。氟原子的强电负性使c f 键具有强的极性，c - f 键键能很大， 进而使得p f c s 特别稳定。长碳链p f c s ，包括全氟辛基磺酸 ( p e r f l u o r o o e t a n es u l f o h a t e s ，p f o s ) 和全氟辛酸( p e r f l u o r o o c a t a n a t ea c i d , p f o a ) ， 都具有既防脂又防水的特点，常常被用作表面活性剂。这些物质的极端稳定性 使它们适合于高温作业或与强酸或碱接触的作业。例如特氟隆，它是美国杜邦 公司对其研发的全部或部分氟代碳氢树脂的总称，包括聚四氟乙烯、聚全氟乙 丙烯及各种共聚物。它有独特优异的耐热( 1 8 0 - 2 6 0 ) 、耐低温( - 2 0 0 ) 、 自润滑性及化学稳定性能，被称为“拒腐蚀、永不粘的特氟隆”。p f c s 因其优异 的特性和功能而作为原料被用于纺织品、地毯、纸、涂料，消防泡沫、影像材 料、航空液压油等产品中，这些产品涉及航天、石油、化工、机械、电子、建 筑、农药、医药及生活材料等领域，商业使用历史已超过4 0 年。 p f o s 和p f o a 作为p f c s 典型代表，常被作为代表研究物。首先p f o s 和 p f o a 商业应用已有多年，是多种高分子p f c s 聚合物的一部分和最终产品【2 】。 多项环境介质和生物体、人体的污染背景调查和研究显示p f o s 和p f o a 是最主 要p f c s 检出物【谰，被认为是引起环境污染的重要p f c s 6 - g 。此外，动物毒理学 实验证实炭链为8 1 2 的脂肪酸全氟代化合物引起实验动物的效应最明显【9 1 。因 第1 章引言 此，有关p f c s 环境调查、毒理学和人群健康影响研究通常选取p f o s 和p f o a 为代表化合物。 其实早在2 0 世纪9 0 年代末，美国e p a 发现美国人群的血液中广布p f o s ， 而且此物表现出持久性、生物累积性和生物毒性。这促使e p a 开始对相似的化 合物开展调查和研究。目前，全世界各国正在积极开展含氟化物的毒性和生物 代谢降解，尤其是致癌性的评估和实验研究，并取得初步结果。2 0 0 2 年1 2 月经 济合作与发展组织( o e c d ) 就将p f o s 定义为“持久存在于环境、具有生物储蓄 性并对人类有害的物质”。2 0 0 6 年底欧盟通过关于限制全氟辛烷磺酸销售及使 用的指令( 2 0 0 6 1 2 2 f _ ) ，旨在限制使用、销售p f o s 。同时指令指出，p f o a 被怀疑有与p f o s 大致上相似的危害性，现仍在对其危险分析试验、替代品的实 效性、限制措施进行评估。 关于p f o s 和p f o a 的毒性的研究已经成为一个备受关注的全球性的课题。 p f o s 和p f o a 具有典型的持久性有机污染物的特点，有关p f o s 和p f o a 的环 境调查、毒理学和人群健康影响研究将是环境科学和预防医学领域的重要新课 题【1 0 】。根据现有的资料进行p f o s 和p f o a 安全性评价的研究工作值得进一步 深入开展，有关典型p f c s 的行为毒理学、生殖毒理学等方面的研究也是今后 p f c s 毒理学研究的重点。下面对国内外p f o s 和p f o a 的环境调查、人群健康 影响和毒理学研究进展进行分别介绍。 1 2全氟辛基磺酸和全氟辛酸环境污染研究现状 1 2 1 环境污染分布 含氟化合物产品的大量使用使得其以各种途径进入各种环境介质，如土壤、 水体、大气中。在全球许多地方的环境介质中均发现了p f c s 的存在，其总体浓 度水平一般在n g l ，也有少数水体达到鹏几。 3 m 公司调查了美国4 个州的城市河流、湖泊以及饮用水均有p f o a 检出， 甚至造成污染。这些州的污水厂和垃圾填埋场的空气样品中也有p f o a 检出。 这4 个州某些超市中的食品包括牛肉、绿豆、苹果和面包有p f o a 检出，浓度 约为4 t t g l ，这一结果超过了杜邦公司l 烬几的内部安全浓度【1 1 1 。日本大阪的饮 用水中检出p f o a ，浓度为( 4 0 士1 0 7 ) n g l ，这一浓度高于e t 本其他城市饮用水中 检出的浓度1 3 1 ，说明该地饮用水受到污染。五大湖也检出p f o s 和p f o a ，浓度 分别为( 2 1 - 7 0 ) n g l f i l l ( 7 5 0 ) f l g m 1 2 s k u t l a r e k 等对德国地表水中p f o a 进行调查， 鲁尔河及m o e h n e 河水中p f o a 的最高浓度分别达4 4 6 n g l 、4 3 8 5 n g l ，表明 2 第1 章引言 m o e h n e 河受到了p f o a 污染，远高于一般自然水体的p f o a 浓度。在莱茵河一 鲁尔河地区的饮用水中全氟表面活性剂浓度达5 9 8 n g l ，其中p f o a 的浓度为 5 1 9 n g l ，是最主要的成分 1 3 】。 近年来国内也有不少关于p f o s 及p f o a 等典型p f c s 在环境中检出的报道。 金一和等1 1 4 从我国部分城市自来水、地表水、地下水和海水中均检测到p f o s ， 表明我国境内水环境中普遍存在着p f o s 污染。被调查部分城市自来水、海水和 远离人类活动地区的水体中p f o s 浓度大多数低于l n g l ，与日本和美国清洁地 区水体中p f o s 浓度水平相当。这些地区生活污水和工业废水污染的水体中 p f o s 浓度范围在1 5 0 - 4 4 6 n g l 间。对长江三峡库区江水和武汉地区地表水的调 查结果认为长江该地区段水体中广泛存在着p f o s 和p f o a 污染【1 5 】。局部地区 水样品中p f o s 含量高于1 0 n g l ，p f o a 含量甚至高达l l l n g l 和2 9 8n g l ，说 明长江三峡局部地区可能存在着p f o s 或p f o a 污染源。有研究报道香港，珠江 三角洲，以及韩国海域海水中p f o s 浓度范围分别为0 9 3 1 ) n g l ， ( 0 0 2 1 2 ) n g l ，( o 0 4 - 7 3 0 ) n g l ，p f o a 分别为( o 7 3 - 5 5 ) n g l ，( o 2 4 - 1 6 ) n g l ， ( o 2 4 - 3 2 0 ) n g l 【1 6 】。对上海地区地表水调查中，发现长江入海口处一徐六泾段水体 中p f o a 的平均浓度为4 6 8 8 n g l ，p f o s 未检出；黄浦江段水体中p f o a 及p f o s 的平均浓度分别为1 5 9 4 8 3 n g l 和2 0 4 6 n g l ，表明长江及黄浦江流域的p f o a 及p f o s 污染程度较严重【l 7 】。可见随着我国经济社会的不断发展，也会越来越 多面临使用p f c s 带来的污染。我国急需开展环境p f c s 污染现状、人群暴露途 径调查，以及健康安全评价研究。 对p f c s 向环境中排放及排放途径的了解有限。p f c s 并不是自然存在的物 质，因此环境中存在p f c 必定是人类生产和使用的结果。在p f c s 整个生命周期 都可能不断向环境中排放。涉及的生命周期过程可能包括p f c s 原料生产过程， 含有p f c s 原料的商业产品生产、销售及使用过程，还有这些产品使用后，进入 填埋场和污水处理厂时。多份研究结果证实原料和相关产品生产过程是当地环 境中p f c s 的主要来源。在这些过程中，p f c s 可挥发排放到大气中，也有可通 过污水排放在水环境中【l 引。h o f f 等对紧邻3 m 公司比利时安特卫普含氟化合物 工厂周边的小鼠体内，p f o s 浓度相当高【1 9 1 。3 m 公司在明尼苏达州卡蒂奇格罗 夫也有一家含氟化合物工厂，在紧邻工厂的密西西比河里的鱼，其肝脏和血液 中也发现了高浓度p f c s 2 0 。研究发现p f c s 可经由水、空气及固体颗粒物等多 种介质在环境中迁移扩散【2 l - 2 3 】。h a n s e n 等测定某一氟制造厂附近的田纳西州 河河水中p f o s 和p f o a 浓度，检测到低浓度( 峙甩级) p r o s 的存在，而且在氟 化合物制造设备下游地区检测到该氟化合物浓度的增加，说明有机氟化合物制 3 第1 章引言 造业可能是河流中的一个污染源。最近的研究还揭示，污水处理厂已成为p f o s 和p f o a 进入天然水体等自然环境的一个重要途径。s i n c l a i r 等 2 5 1 的研究表明 p f o a 和p f o s 在污水处理厂出水中存在，其浓度分别为( 5 8 1 0 5 0 ) n g l 和 ( 3 - 6 8 ) n g l , 说明传统的废水处理工艺并没有除去p f c s 。b o u l a n g e r 等脚】的研究 也表明，污水处理厂出水的p f o s 和p f o a 浓度分别为( 2 6 2 0 ) n g l 和( 2 2 _ - - 2 1 ) n g l 。 空气中也存在p f c s 污染，是一个重要的暴露途径。日本m o r i w a k ih 等【2 7 】 从居室的灰尘中检出了p f o s 和p f o a 。 1 2 2 生物负荷 p f c s 在环境中极稳定，持久性极强。在自然环境条件下不能经由水解、光 解或生物降解【2 】。p f o s 半衰期被认为超过4 1 年，间接光解半衰期超过3 7 年( 2 5 ) 。美国e p a 实验研究表明p h 值在1 5 到1 1 0 ，温度5 0 时，水中p f o s 仍 未水解。高温焚化是目前已知的p f o s 降解方、法【矧。 p f c s 可通过食物链，传递放大，长期留存于动物和人体中。自2 0 0 1 年k a n n a a 报道了p f c s 在野生生物血清和肝脏中分布水平后，已有不少关于p f o s 和p f o a 在全球各地不同生物体内检出的报道。g i e s y 等【2 9 】分析了野生动物体内p f o s 的 浓度，分析生物包括秃鹰、北极熊、信天翁、海豹，物种包含鱼类、鸟类和哺 乳动物。样品来源于全球各地，既有高度现代化的北美地区，也有北极这类远 离人类活动的地区。结果显示p f o s 受人类活动的影响很明显。来自波罗的海的 海豹样品p f o s 浓度比来自偏远地区海豹样品p f o s 浓度高2 1 0 倍。如北太平 洋遥远海域的信天翁血清中p f o s 浓度为( 3 2 6 ) g g l ，然而五大湖的银鸥和鸬鹚 血浆中p f o s 的浓度，约为信天翁的l o 倍。鲑鱼卵p f o s 浓度为3 8 0r i g g ( 平均 为2 6 0 p g l ) ，鸟类肝脏p f o s 最高达6 9 0 n g g ( 平均为2 9 0 t t g l ) ，水貂肝脏p f o s 浓度3 6 8 0 r i g g ( 平均为2 6 3 0 t t g l ) ，秃鹰的血液中p f o s 的浓度高达2 5 7 0 p g l ( 平 均为3 6 0 t t g l ) 。从结果可以看出肉食动物，如水貂和秃鹰，体内p f o s 含量远高 于他们的食物，显示p f o s 通过食物链生物累积。日本a r i a k e 海生物样品中野 鸭肝脏p f o s 浓度高达3 7 5 n g g ( 2 8 - 9 2 7 r i g g ) ，p f o a 最高浓度8 2 r i g g ( 7 0 9 8 n g g ) 在沙躅( 1 u g w o r m ，又名海蚯蚓) 体内检出 3 0 1 。地中海等海域的海洋动物入海豹、 海豚等的肝脏和血液中也检出p f o a e 3 。戴家银等蜊报道了我国熊猫血清中 p f o s 和p f o a 的含量。p f o s 在大熊猫和小熊猫血清中最高浓度分别为 1 9 0 0 p g l 和7 3 8 肛g l ，p f o a 在大熊猫和小熊猫血清中最高浓度分别为1 5 6 鹇几 和8 2 0 腭几。 4 第1 章引言 对非职业人群的暴露影响。k a r m a 等1 3 3 】调查了来自美国、哥伦比亚、巴西、 比利时、意大利、波兰、印度、马来西亚、韩国等9 个国家4 7 3 份人全血、血 清及血浆中的p f o s 和p f o a 等p f c s 含量。在这几种检测物中，p f o s 是主要 的检出物。同时发现美国与波兰人血中p f o s 含量最高( 3 0 鹏几) ；韩国、比利 时、马来西亚、巴西、意大利和哥伦比亚人血中p f o s 含量中等( 3 2 9 t t g l ) ，印 度人血中含量最低( 1 2 h 。故f p o s 急性毒 性试验同样选取2 h 为染毒时间点。 。s舞目。召ifi锄日ou 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 0 1 0 00 9 o0 8 00 7 00 6 00 5 翌 岳00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 血液循环未发肯水肿 图3 3 不同发育时间p f o a 染毒亚致死毒理学终点 f i g3 3t h es u b l e t h a le n d p o i n t so f p f o a t oe m b r y o sa td i f f e r e n ts t a g e so f d e v e l o p m e n t 0 5 0 0 4 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 透0 2 5 磐 配0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 0 5 0 0 0 血液循环未发育水肿 图3 4 不同发育时间p f o s 染毒皿致死毒理学终点 f i g 3 4t h es u b l e t h a le n d p o i n t so f p f o st oe m b r y o sa td i f f e r e n ts t a g e so f d e v e l o p m e n t 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 通过比较p f o s 和p f o a 在三个不同发育阶段染毒的亚致死性指标，发现 6 h p f 和1 2 h p f 组的敏感性更高，超过2 h f 组。6 h 和1 2 h 属于胚胎发育的早期， 此时胚胎发育速度快，器官发育尚不完全，对毒物的影响仍然十分敏感，选择 此时染毒既能满足在胚胎发育早期染毒的要求，又能避免胚胎在毒物压力下直 接凝结而死，达到有效反映毒物致毒机制的目的。故若以考查亚致死效应及致 畸效应为研究目的时，则可选择6 - 1 2 h 为染毒时间。 3 2 对照组 整个实验期间，对照组样本总量为2 1 6 。4 8 h 死亡率为1 1 ，9 6 h 死亡率为 2 7 ，满足o e c d 标准要求。9 6 h 孵化率为9 6 7 。4 8 h 心率为1 3 6 圭1 2 次分。 3 3 全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 根据预试验的结果，选取1 5n a g l 一、4 5m g l - 1 、1 0 0m g l 1 、2 0 0n a g l 1 、 3 0 0 m g l 1 、4 0 0 n a g l - 1 、8 0 0 m g - l 1 、1 0 0 0 m g l d 、1 3 5 0 n a g l 一、1 5 0 0 m g l - 1 p f o a ， 及1 0n a g l - l 8 5n a g l - 1 、1 0 0 n a g l - 1 、1 1 0 n a g l 1 、1 6 0 m g l - i 2 0 0 n a g l - l , 2 4 0n a g l 1 p f o s 对斑马鱼胚胎进行试验。p f o a 染毒组样本总量为6 4 0 枚，p f o s 染毒组 样本总量为4 4 8 枚。 表3 1 剂量一效应曲线非线性拟合函数 t a b l e3 1n o n - l i n e a rf i t t i n gf o rd o s e - r e s p o n s eg l l r v e 表3 1 列出了本研究选择用于拟合剂量一效应曲线的5 个非线性函数，应用 最小均方根误差判别标准，选择残差最小的拟合函数为最佳拟合函数，最后计 算出急性毒性的l c 卯。 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 崔 三 罟 墨 1 01 0 0 c o n c e n t r a t i o n m 粤u 1 1 咖 图3 ap f o s 和p f o a 对斑马鱼胚胎急性毒性拟合结果 f i g3 4t h ef i t t i n gr e s u l t so f t h ea c u t et o x i c i t yo f p f o sa n dp f o at oz e b m f i s hd n b i y 嘲 最终选择非线性函数s l o g i s t i c l 嚣 y 。1 + 譬i - l * a - 蜊 为最佳拟合函数，来描述剂量一效应曲线，计算半数致死浓度( m e d i a nl e t h a l c o n c e n t r a t i o nl c 5 0 ，包括2 4 1 1 致死率、4 8 h 致死率、9 6 h 致死率等毒理学终点。 图3 4 为通过s l o g i s t i c l 函数分别对p f o a 和p f o s 的l c s o ( 2 4 h ) ，l c ( 9 6 h ) 拟合结果。将拟合计算的结果列于表3 2 。 表3 2 全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎致死性效应半数致死浓度( l c ) t a b l e 3 2 t h e m e d i a l e t h a l c o n c e n t r a t i o n ( l c s o ) o f p f o sa n d p f o a t oz e b r a f i s h e m b r y o s l c 9 5 置信 ， 相伴 l c s o 9 5 置 ， 相伴 毒理学终点 m g l - 1区间 概率pm g l 1 信区间 概率p p f o ap f o s 2 4 h 致死7 9 07 7 3 。8 0 70 9 9 6 30 0 01 0 71 0 6 1 0 80 9 9 3 90 2 4 h 卵凝结 1 0 0 5 9 6 2 。1 0 7 3 0 9 6 6 80 0 01 0 71 0 6 1 0 90 9 7 2 30 0 2 4 8 h 致死7 9 07 7 3 8 0 70 9 9 6 3 0 0 01 0 7 1 0 4 1 l o0 9 7 9 00 4 8 h 卵凝结 1 0 0 5 9 7 0 ，1 0 4 1 0 9 6 6 70 0 01 0 61 0 4 1 0 90 9 4 2 50 o l 9 6 h 致死 4 9 9 4 5 7 5 3 8 o 9 9 3 0 0 0 0 7 1 6 0 , 8 20 9 5 3 50 0 0 1 2 0 h 致死2 0 0 1 8 1 ，2 1 9 0 9 7 7 80 0 02 01 7 2 30 9 8 6 00 0 0 他们仙们眈叭 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 p f o s 和p f o a 对斑马鱼胚胎的毒性随浓度增加而增加，随暴露时间延长而 增加。2 4 hp f o a 的急性毒性l c s o = 7 9 0m g l - 1 ，约为p f o s 相应的的l c s o 值 的1 0 倍( 表3 2 ) ，p f o a 对斑马鱼胚胎的毒性远低于p f o s 。据文献u s ，【州报 道，p f o a 对大鼠急性毒性实验表明p f o a 属低毒性。p f o s 对大鼠急性毒性的 l d s o 为2 5 0 m g k g ，根据世界卫生组织化合物急性毒性分类标准，属于中等毒 性化合物。实验结果表明p f o s 的急性毒性远大于p f o a ，与本研究结果一致。 p f o a 和p f o s 两个毒物2 4 小时和4 8 小时的急性毒性基本一致，但是9 6 小时急性毒性值上升较大。因此就急性毒性试验而言，4 8 小时急性毒性与2 4 小 时急性毒性相差不大，染毒时间可以选择为2 4 小时和9 6 小时。 通过比较半数致死浓度条件下p f o s ( 1 1 0 m g l - l ，n = 3 2 ) 和p f o a ( 1 0 0 0 n a g l 1 ，n = 3 2 ) 两组急性毒性试验中胚胎凝结率随暴露时间变化趋势( 图3 5 ) ，发 现两者在最初染毒的8 h 内毒性相当( p f o a 胚胎凝结率3 2 ，p f o s - 4 4 ) ，在 8 h 1 2 h 间，p f o s 组胚胎凝结率为5 3 ，p f o a 组8 0 ，p f o a 染毒组胚胎凝结 率在1 2 h 内迅速上升，之后1 2 h - - 4 8 h 内胚胎的死亡率变化率不大，2 4 h - 4 8 h 内死 亡率未增加，说明对胚胎的影响在8 h - 1 2 h 时影响显著。p f o s 染毒组则在o h 一8 h 内上升最快，之后变化缓慢。 对比图3 5 两图上死亡率变化率显示，p f o s 对胚胎毒性作用时间更短。由 于斑马鱼胚胎外层有卵膜包裹，起到保护作用。两者在对胚胎毒性作用时间上 的差异，说明两个毒性进入卵膜内部，作用于胚胎的时间不一样。 本试验中观察到这一差异是由于两物质通过卵膜时间差异而导致，还是由 于毒物作用机制不同而造成，还需要进一步探索。 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 图3 5 胚胎卵凝结率随暴露时间变化，( a ) p f o s 暴露组；( b ) p f o a 暴露组； f i g3 5c o a g u l a t i o nr a t eo f z d x a f i s he i n b r y 0 8 ，( a ) p f o se x p o s u r e ；( b ) p f o ae x p o s u r e ； 3 5 分析与讨论 在本试验设计浓度内p f o a 及p f o s 均对斑马鱼胚胎有致死影响。染毒后 2 h ，胚胎发育到4 h 时发生卵凝结。p f o a 浓度高于1 0 0 0 m g l 1 时，胚胎约在 4 h 时开始出现卵凝结。相同反应，p f o s 的浓度为高于1 6 0 m g l - 1 。 0薯ifi薯u 名。号ingu 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 o ( 1 ) 卵凝结 1 3 5 0 r a g l - i p f o a 4 倍，2 4 h ( 2 ) 肌节期停滞 1 6 0 m g l 一1p f o s 4 倍，4 5 h 图3 6 斑马鱼胚胎致死效应 f i g3 6t h el e t h a le f f e c tt oz e b r a f i s he m b r y o s 凝结卵如图3 6 ( 1 ) 所示，直接观察为乳白色，显微镜下观察不透光，为黑色。 图3 6 ( 2 ) 为p f o s1 6 0 r a g l 。1 浓度处理组，4 8 h p f 时观察，此时，该卵仍处于肌节 期，胚胎发育停滞在肌节期。 黪 篝 魄 ( i ) i e 常发育胚胎4 倍，4 h( 2 ) 自溶的胚胎1 1 0 m g l p f o sx 4 倍，8 h b ，。! 、g “鼢 ( 3 ) 自溶的胚胎1 6 0 m g l p f o sx 4 倍，4 h ( 4 ) 自溶的胚胎2 4 0 m g l p f o sx 4 倍，4 h 图3 7 胚胎动物极细胞的自溶现象 f i g3 7a u t o l y z e d c e l l si na n i m a lp o l eo f e m b r y o s 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 此外，高浓度( 2 4 0 m g l ) p f o s 染毒，可直接损伤斑马鱼胚胎动物极的细胞 结构，导致胚胎分裂中的细胞发生自溶( 如图3 7 ( 2 ) ，( 3 ) ，( 4 ) ) ，然后迅速( 4 h p f ) 发 生卵凝结，抑制斑马鱼胚胎原肠胚的形成。g r a n d e l ，l u n 掣蚓认为造成这种现象 可能是由于处于胚胎处于囊胚期，细胞高度分裂，毒物作用的压力可使胚胎在 进入外包期前就停止发育，并伴随着胚盘细胞损毁和卵凝结。此前一些研究表 明p f o s 的毒性可能与细胞膜损伤有关。p t h o f f 等 6 5 】研究发现鲤鱼暴露在5 6 1 n g g - 1p f o s5 d 后，肝脏细胞中特有的酶在肝细胞以外的组织中检出，可能是 p f o s 损伤肝脏细胞膜结构，引起这些酶从肝细胞中外泄，最终导致肝细胞坏死。 p t h o f f 等在试验中还发现p f o s 暴露后，小鼠肝细胞、鲤鱼血红细胞和鸡血 红细胞细胞的膜流动性增加，小鼠肝细胞及海豚肾上皮细胞的缝隙连接细胞问 通讯( g a pj u n c t i o ni n t e r c e l l u l a rc o m m u n i c a t i o n ) 受到抑制。范轶欧等分析认为 s 1 p f o s 可能导致大鼠体内自由基代谢失衡，异常水平的活性氧自由基引发生物 膜磷脂的多不饱和脂肪酸发生链式反应产生脂质过氧化，导致细胞膜损伤。根 据多种生物体系试验结果，说明p f o s 对动物细胞膜的损伤存在一致的致毒机 制，值得进一步探索。 将p f o s 和p f o a 对斑马鱼胚胎急性毒性试验所得的结果与其他生物急性毒 性试验结果进行比较，见表3 3 ，按照敏感性从高到低依次为：p f o a 水生植物 m y r i o p h y l l u ms p i c a t u m 水生植物m y r i o p h y l l u ms i b i r i c u m 草履虫k n z8 2 大 鼠早幼粒细胞白血病细胞株i p c 8 1 大鼠胶质瘤细胞株c 6 人结肠癌细胞株 h c t l l 6 雌性克罗恩病( c r o h n sd i s e a s e ) 大鼠 v f i s c h e r i 细菌( n r r l b 1 1 1 7 乃 = 雄性克罗恩病( c r o h n sd i s e a s o 大鼠 斑马鱼胚胎 兔；p f o s 草履虫k n z8 2 绿藻s e l e n a s t r u mc a p r i c o m u t u m 绿藻c h l o r e l l av u l g a r i s 斑马鱼胚胎 水蚤 d a p h n i am a g n a 水蚤d a p h n i ap u l i c a r i 雄性大鼠 雌性大鼠。 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 第3 章全氟辛基磺酸和全氟辛酸对斑马鱼胚胎的急性毒性 表3 3 ( 续) 文献中全氟化合物多种生物体的毒性数据 t a b l e3 3 ( c o n t i n u e ) t o x i c i t yd a t ao f f o rv a r i o u so r g a n i s mc o m p i l e df i o ml i t e r a t u r e 注：数据包括试验期、毒理学终点( l c x ：l d 5 0 ) 以及参考文献( 试验条件仅 针对水生毒理学试验1 。表格中试验生物缩写名与图3 8 对应。 根据大鼠、斑马鱼胚胎及草履虫( k n z8 2 ) 急性毒性试验结果表明，无论 是哺乳动物、鱼类或是原生动物的试验体系，p f o s 均表现出较p f o a 更强的毒 性。在斑马鱼胚胎急性