一項史無前例的研究測量了幾種類型的全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)在環(huán)境和人體中混合在一起時的毒性，這些物質(zhì)被稱為“永遠(yuǎn)的化學(xué)物質(zhì)”。

好消息是:大多數(shù)測試化學(xué)物質(zhì)的個體細(xì)胞毒性和神經(jīng)毒性水平相對較低。

壞消息是:這些化學(xué)物質(zhì)共同作用，使整個混合物有毒。

雖然它們在結(jié)構(gòu)上很相似，但并不是所有的永久化學(xué)物質(zhì)都是一樣的——有些更有效，有些更弱。當(dāng)混合時，所有成分都對混合物的細(xì)胞毒性和神經(jīng)毒性有貢獻(xiàn)，”該研究的第一作者，布法羅大學(xué)的化學(xué)博士生卡拉Ríos-Bonilla說。

“在我們在這項研究中使用的實(shí)驗室分析中，我們測試的大多數(shù)類型的PFAS在單獨(dú)測量時似乎沒有很大的毒性。然而，當(dāng)你用多種PFAS測量整個樣本時，你會看到毒性，”該研究的合著者Diana Aga博士補(bǔ)充道，她是RENEW研究所所長，紐約州立大學(xué)杰出教授，UB化學(xué)系亨利·m·伍德伯恩教授。

這項研究是與德國萊比錫亥姆霍茲環(huán)境研究中心(UFZ)的Beate Escher合作進(jìn)行的，Ríos-Bonilla在高通量篩選設(shè)備CITEPro中進(jìn)行了體外毒性實(shí)驗。該研究發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》雜志上。

該研究的新穎之處在于它評估了PFAS的混合毒性。這些合成化合物已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)品中——從不粘鍋到化妝品——幾十年了，它們可能需要幾百到幾千年才能分解，如果有的話。據(jù)估計，美國至少45%的飲用水和幾乎每個美國人的血液中都含有這些物質(zhì)，它們與癌癥和神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān)。

今年早些時候，美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)首次發(fā)布了六種PFAS的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。然而，據(jù)估計，環(huán)境中有超過15,000個品種。這些化學(xué)品中只有少數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)并受到監(jiān)管。

“有六種PFAS可以受到監(jiān)管，因為我們對它們及其毒性了解很多。不幸的是，在了解其他形式的PFAS的毒性之前，我們無法對其進(jìn)行監(jiān)管，”首席研究員Aga說。

“我們需要為每種PFAS設(shè)定與其毒性成正比的最大污染水平。為了調(diào)節(jié)污染物，當(dāng)它們在環(huán)境中作為混合物出現(xiàn)時，了解它們的相對效力以及它們的預(yù)測環(huán)境濃度是至關(guān)重要的?！?/p>

全氟辛烷磺酸和全氟辛烷磺酸是主要成分混合毒性的貢獻(xiàn)者

為了進(jìn)行這項研究，研究人員創(chuàng)造了他們自己的PFAS混合物，一種是代表普通美國人的血清，另一種是在美國發(fā)現(xiàn)的地表水樣本Ríos-Bonilla，使用美國疾病控制和預(yù)防中心和美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)，分別確定了人類血液和地表水中PFAS的平均濃度比。

然后，他們在兩種細(xì)胞系上測試了這些混合物的效果;一個測試線粒體毒性和氧化應(yīng)激，另一個測試神經(jīng)毒性。

在水混合物中添加的12種PFAS中，全氟辛酸(PFOA)——通常用于不粘鍋和消防泡沫——是最具細(xì)胞毒性的，占混合物細(xì)胞毒性的42%。

另一方面，PFOA和全氟辛烷磺酸(PFOS)對神經(jīng)毒性測定的細(xì)胞毒性大致相同(25%)，盡管兩者在濃度方面分別僅占混合物的10%和15%。

血液混合物中有四種PFAS存在，但PFOA對兩種細(xì)胞系的細(xì)胞毒性都最大。盡管其摩爾貢獻(xiàn)僅為29%，但PFOA在細(xì)胞毒性試驗中觸發(fā)了68%的細(xì)胞毒性，在神經(jīng)毒性試驗中觸發(fā)了38%的細(xì)胞毒性。

有趣的是，當(dāng)研究人員分析從城市污水處理廠收集的真實(shí)生物固體樣品中提取的毒性時，盡管樣品中PFOA和其他PFAS的濃度很低，但仍觀察到非常高的毒性。

Aga說:“這意味著生物固體中有更多的PFAS和其他化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)尚未被發(fā)現(xiàn)，它們導(dǎo)致了所觀察到的提取物的毒性?！?/p>

協(xié)同與加性

研究人員的目標(biāo)之一是確定PFAS是否具有協(xié)同作用。這是指兩種或兩種以上化學(xué)物質(zhì)的綜合效應(yīng)大于單個化學(xué)物質(zhì)的綜合效應(yīng)。然而，他們的研究結(jié)果表明，PFAS的作用是濃度添加劑:這意味著建立的混合物毒性預(yù)測模型可以用來預(yù)測混合物的綜合效應(yīng)。

埃舍爾說:“由于混合物中多達(dá)12種PFAS起到了細(xì)胞毒性和特定神經(jīng)毒性的濃度添加劑作用，很可能成千上萬種在商業(yè)和使用中的其他PFAS也以同樣的方式起作用?！薄盎旌衔锉葐蝹€PFAS造成的風(fēng)險更大。因為它們的作用和發(fā)生是混合的，所以它們應(yīng)該被當(dāng)作混合物來管理?！?/p>

研究人員說，這項研究的結(jié)果在評估修復(fù)工作的有效性方面也將非常有用。分解PFAS有時會產(chǎn)生化學(xué)分析無法檢測到的有害副產(chǎn)物，因此測量處理后樣品的毒性可能是判斷修復(fù)技術(shù)是否有效的唯一方法。

Aga說:“當(dāng)分析化學(xué)不能給你所有的答案時，毒性分析可以成為一種補(bǔ)充工具，特別是當(dāng)混合物中污染物的身份未知時，這就是許多污染地點(diǎn)的情況。”