美国加州大学河滨分校Jay Gan（甘剑英）教授与中国地质调查局国家地质实验测试中心焦杏春研究员在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“全氟和多氟烷基化合物（PFASs）的植物吸收、积累和代谢及健康视角评论（Uptake, accumulation and metabolism of PFASs in plants and health perspectives: A critical review; DOI:10.1080/10643389.2020.1809219,Published online: 24 Aug 2020）”的特邀综述。
全氟和多氟烷基化合物（PFASs）是与碳连接的氢原子全部或部分被氟取代的有机化合物。据经合组织（OECD）统计，至2018年被检出的PFASs 有4700多种，且在全球很多环境介质中广泛存在。PFASs能够被植物吸收，进行不同程度的迁移、转化和富集，继而对人体健康构成潜在威胁。本文系统总结了植物对PFASs的吸收、富集及代谢的研究进展，分析了通过摄入植物源PFASs对人体构成的健康风险，并为今后植物PFASs代谢和植物累积PFASs的健康风险指明了研究重点和方向。
图1 图文摘要
PFASs通过叶面吸收和根部吸收进入植物组织，可在植物体各个部位产生富集。PFASs在植物体内的摄入、迁移及分布主要受植物类型和化合物理化性质影响。通常认为长链PFASs由于其较低的水溶性和流动行，更倾向于在根中累积；而短链PFASs更容易穿过细胞膜，导致更高的易位和生物累积。由于PFASs的疏水性和疏油性，多介质分配研究中应用广泛的KOW值往往具有较高的不确定性，比如PFOS的KOW估算范围就存在4个数量级之差。研究表明磷脂结合可能在PFASs的分布中发挥重要作用，因此膜水分配系数KMW被认为是判断PFASs的多介质分配更准确的参数。例如，计算得到的 PFCAs 的logKMW值在C8-C14范围随碳链增长以0.53±0.08而递进。但该指标的可靠性尚需要更多研究来验证。
PFASs在有植物土壤、无植物土壤以及植物内部的转化在路径、机理和速率以及最终降解产物上都各有不同（图2）。植物的存在会极大促进PFASs在土壤中的降解，而且降解速率与植物类型有关。
图2 PFASs在有植物土壤、无植物土壤以及植物内部的降解
植物体内化合物的代谢通常分三个阶段进行：转化、共轭与留存。第I阶段通过氧化、还原或水解作用发生转化，为下一步共轭反应提供点位。第II阶段代谢产物与一些植物内源物质发生共轭反应生成共轭产物，这一阶段的中间产物与母体化合物相比具有更高的水溶性，但毒性更弱。在第III阶段，最终代谢产物以残留态的形式储存在各个部位。文中以8:2 FTOH等化合物为例演示了PFASs的植物代谢路径（图3）。
图3 典型PFAS 8:2 FTOH的降解路径示意图
在针对PFASs修复提出的多种新兴技术中，植物修复因其成本低廉和对土壤结构破坏小等优点，是最具潜力的可持续性方案。应用植物修复PFAS污染的土壤研究，亟需筛选高效修复和清除PFASs的植物物种。饮食摄入是人体暴露于PFASs的主要途径之一，所以植物体内的PFASs对于素食主义者来说具有更高的健康风险。据估算，食用某固体废物土地上生长的蔬菜可能增加12%的PFOS和1%的PFOA暴露风险。2018年，欧洲食品安全局（EFSA）进一步严格规定PFOS和PFOA的每周可容忍摄入量（TWIs）为13 ng/kg和6 ng/kg。因此，有必要更加关注被生物污泥或其他固体废物侵扰的土地，针对植物PFASs的吸收途径和吸收效率开展更广泛的调查和研究，以积累更多的基础数据。植物对PFASs的吸收、转化和代谢关乎食品安全与人体健康，是值得深入研究的重点领域。植物代谢过程中代谢产物的减毒效应与风险识别、灌木植物和湿地植物对PFASs的清除修复、土壤PFASs的生物有效性，以及人类摄入植物PFASs的风险等，都需要在未来展开进一步的研究。除PFOS和PFOA外，PFASs前体和其他氟化替代品也应受到关注。
焦杏春，国家地质实验测试中心研究员，主要从事环境污染物的地球化学行为、地质环境与人群健康的联系和变化趋势等方面的研究。主持国家自然科学基金3项，迄今以第一或通讯作者发表论文30余篇。Jay Gan（甘剑英），美国加州大学河滨分校（UCR）杰出教授，主要从事有机污染物环境行为和风险，污染控制、环境化学和水质保护方面的研究。入选美国农学会Fellow（2005），美国科学促进协会Fellow（2008），美国土壤学会Fellow（2010）和美国化学学会AGRO分会Fellow（2017）。现担任Science of the Total Environment主编，至今在PNAS、Environmental Science & Technology 等学术期刊发表SCI论文300余篇，专著5本，总引用次数超过16300次，H因子为70。
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