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（來(lái)源：生態(tài)修復(fù)網(wǎng)）

第一作者：金天玥

通訊作者：唐景春

通訊單位：南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

論文DOI: doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140044

圖文摘要

成果簡(jiǎn)介

近日，南開(kāi)大學(xué)唐景春教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)貝勒大學(xué)Hyeong-Moo Shin副教授，Christie M. Sayes教授和加拿大環(huán)境毒理學(xué)首席科學(xué)家John P. Giesy教授合作共同在環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊《Journal of Hazardous Materials》上發(fā)表了題為“From co-occurrence to co-existence and co-exposure: Associations between per- and polyfluoroalkyl substances and microplastics in the environment”的綜述論文。該團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)性地梳理并構(gòu)建了全氟/多氟烷基物質(zhì)與微塑料在環(huán)境中的“共現(xiàn)-共存-共暴露”關(guān)聯(lián)框架，闡明了它們共同的排放來(lái)源、以吸附為核心的環(huán)境共存行為以及生物體內(nèi)的聯(lián)合暴露風(fēng)險(xiǎn)，尤為突出地首次整合并比較了人體多種器官與排泄物中PFASs與MPs的濃度數(shù)據(jù)。本文揭示了它們?cè)诃h(huán)境遷移與生物累積中的協(xié)同效應(yīng)，為未來(lái)復(fù)合污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與精準(zhǔn)管控策略提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

全文速覽

共現(xiàn)源頭：全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFASs）與微塑料（MPs）具有四大共同的人為排放源（含氟聚合物、紡織品、食品接觸材料、廢水與垃圾滲濾液），導(dǎo)致它們?cè)诃h(huán)境中空間分布高度重疊。

吸附機(jī)制：MPs作為PFASs的載體，其吸附作用由疏水相互作用和靜電作用主導(dǎo)，并受PFASs分子結(jié)構(gòu)（碳鏈長(zhǎng)度、官能團(tuán)）、MPs性質(zhì)（類型、尺寸、結(jié)晶度）及環(huán)境條件（pH、天然有機(jī)質(zhì)、離子強(qiáng)度）共同調(diào)控。

環(huán)境分布：PFASs與MPs在水體（如長(zhǎng)江、太湖、北大西洋）、土壤（如上海農(nóng)田、青藏高原）和大氣（室內(nèi)外空氣）中廣泛共存，MPs增強(qiáng)了PFASs的環(huán)境遷移性。

生物共暴露：從浮游生物到人類，PFASs與MPs在食物鏈中共同積累與傳遞。本文首次系統(tǒng)總結(jié)了PFASs和MPs的人體內(nèi)（如血液、肝臟、骨骼、胎盤(pán)等）濃度，提示其潛在的協(xié)同毒性風(fēng)險(xiǎn)。

未來(lái)展望：論文指出了當(dāng)前研究在機(jī)制理解、時(shí)空動(dòng)態(tài)、長(zhǎng)期低劑量暴露及分析方法上的局限，并提出關(guān)鍵未來(lái)研究方向。

引言

全氟/多氟烷基物質(zhì)與微塑料是兩類備受關(guān)注的新興污染物，它們因共同的人類生活與工業(yè)排放源而頻繁在環(huán)境中共同出現(xiàn)。盡管兩者均已得到廣泛研究，但它們的交互作用、聯(lián)合環(huán)境行為以及共暴露途徑仍未得到充分理解。本綜述首次從“共現(xiàn)-共存-共暴露”三個(gè)維度，構(gòu)建了一個(gè)連貫的框架，系統(tǒng)闡述了PFASs與MPs從源頭，到共存和聯(lián)合生物效應(yīng)的全過(guò)程關(guān)聯(lián)，填補(bǔ)了當(dāng)前知識(shí)空白。

圖文導(dǎo)讀

圖1. （A）2014年至2025年期間與全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFASs）及微塑料（MPs）相關(guān)的出版物關(guān)鍵詞頻率熱圖。通過(guò) R 語(yǔ)言編程統(tǒng)計(jì)了所有關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率，并選取了前 15 個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)構(gòu)建矩陣。（B）標(biāo)題、關(guān)鍵詞和摘要中出現(xiàn)至少五次的高頻術(shù)語(yǔ)的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，使用 VOSviewer 創(chuàng)建。（C）PFASs與MPs之間共現(xiàn)、吸附、共存及共暴露的關(guān)系示意圖。

SEBS 改性阻隔材料的kdiesel與FSIC的耦合時(shí)變特性：“壓力造鉆石”的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

關(guān)鍵詞頻率熱圖顯示了近年來(lái)PFASs與MPs之間相互作用的新興關(guān)注（圖 1A），而關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析揭示了諸如“吸附”、“遷移”和“生物累積”等高頻術(shù)語(yǔ)，這表明當(dāng)前的研究重點(diǎn)在于 PFASs與 MPs 之間相互作用的機(jī)制及其對(duì)生物和環(huán)境的潛在威脅。諸如“水”、“廢水”、“水處理廠”、“海洋環(huán)境”和“地表水”等關(guān)鍵詞表明，PFASs 和 MPs 在各種水環(huán)境中共存和吸附行為構(gòu)成了關(guān)鍵的研究課題（圖 1B）。因此，本文旨在系統(tǒng)解析PFASs與MPs從源頭到生物體內(nèi)的全過(guò)程相互作用，其核心邏輯鏈條如圖1C所示：從同源排放導(dǎo)致共現(xiàn)開(kāi)始，二者通過(guò)吸附作用在環(huán)境中形成復(fù)合體并共同遷移，進(jìn)而廣泛分布于水、土壤、大氣等環(huán)境介質(zhì)中共存，最終通過(guò)食物鏈等途徑導(dǎo)致生物體內(nèi)的共暴露，并可能引發(fā)聯(lián)合毒性。

圖2. 由人類活動(dòng)產(chǎn)生的PFASs及微塑料MPs的雙重排放源，包括關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素及主要污染物。

圖3. PFAS在MPs上吸附機(jī)制及主要影響因素。

排放到環(huán)境中的PFASs和MPs并非完全獨(dú)立存在，它們通過(guò)吸附作用結(jié)合，這種吸附主要受三類因素調(diào)控（圖3）。PFASs的分子特性是關(guān)鍵，長(zhǎng)鏈PFASs因其更強(qiáng)的疏水性比短鏈更易吸附，而含磺酰胺基團(tuán)的PFASs也比含羧酸或磺酸基團(tuán)的吸附能力更強(qiáng)。MPs自身的性質(zhì)同樣重要，疏水性更強(qiáng)的聚合物（如PP、PE）吸附能力更強(qiáng)，且顆粒越小、結(jié)晶度越低，吸附能力越強(qiáng)。此外，環(huán)境條件如pH值、天然有機(jī)質(zhì)和離子強(qiáng)度也深刻影響吸附行為；例如，低pH值可通過(guò)導(dǎo)致MPs表面正電荷來(lái)增強(qiáng)靜電引力，而離子強(qiáng)度升高則能壓縮雙電層，促進(jìn)短鏈PFASs的吸附。這使得MPs成為PFASs在環(huán)境中“搭便車”的載體，共同遷移，極大影響兩者的環(huán)境歸趨。

圖4. PFASs和MPs在環(huán)境中的相互作用和共同遷移。

柴油滲透系數(shù)（kdiesel）的控制機(jī)制：SEBS “溶脹 - 凝膠 - 吸附” 協(xié)同調(diào)控作用

通過(guò)吸附形成的PFASs和MPs復(fù)合體，隨后在水、土壤和大氣等各種環(huán)境介質(zhì)中被廣泛檢出，證實(shí)了它們廣泛而持久的共存（圖4）。在水生系統(tǒng)中，從城市污水口到開(kāi)闊大洋，MPs上富集的PFASs濃度可達(dá)9070 ng/g，證明了MPs在河流至海洋運(yùn)輸中的強(qiáng)大載體作用。在土壤系統(tǒng)中，污水灌溉、污泥施用等行為使農(nóng)田成為重要的匯，值得注意的是，老化MPs表面的生物膜和有機(jī)涂層可將其對(duì)PFASs的吸附能力提升1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。在大氣環(huán)境中，工業(yè)排放和紡織品脫落是主要來(lái)源，室內(nèi)空氣中PFAAs前體物和MPs的濃度通常高于室外，提示我們經(jīng)吸入途徑的共暴露風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，多介質(zhì)共存顯著增加了污染物與生物體接觸的機(jī)會(huì)。

圖5. 食物鏈（以水生食物鏈為例）中各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的生物均可能共同暴露于PFASs和MPs，以及二者已確認(rèn)的毒性作用。

PFASs和MPs的復(fù)合污染通過(guò)直接攝入和食物鏈等途徑導(dǎo)致生物體內(nèi)的共暴露。從浮游生物、貝類、魚(yú)類到哺乳動(dòng)物，均已發(fā)現(xiàn)PFASs和MPs的共積累現(xiàn)象（圖5）。MPs可作為載體，通過(guò)“特洛伊木馬”效應(yīng)增加PFASs在生物體內(nèi)的生物可利用性，從而引發(fā)協(xié)同毒性，表現(xiàn)為加劇氧化應(yīng)激、腸道損傷、免疫與代謝紊亂等。二者對(duì)浮游植物和浮游動(dòng)物的短期暴露（96 小時(shí)內(nèi)）通常會(huì)顯示出即時(shí)的吸附動(dòng)態(tài)，并且在微塑料的“特洛伊木馬”效應(yīng)下顯著提高PFASs 的生物可利用性；然而，在MPs濃度較低以及涉及更高等生物體（如斑馬魚(yú)和小鼠）的消化過(guò)程后，這種“木馬-戰(zhàn)士”載體關(guān)系可能會(huì)被破壞。

圖 6. (A)人體組織、器官或排泄物中PFASs和MPs的濃度，(B)用于檢測(cè)MPs的分析技術(shù)和(C)檢測(cè)到的MPs類型頻率統(tǒng)計(jì)（n=27）。

在人體中，這種共暴露同樣得到證實(shí)：PFASs主要富集于血液和肝臟等蛋白和脂質(zhì)豐富的組織，而MPs則在腸道、肺組織甚至胎盤(pán)中廣泛檢出，其中聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE） 是最常見(jiàn)的類型，在人體多個(gè)組織（如肺部和胎糞）中同時(shí)檢出了PFASs，包括含氟塑料（如PTFE），這為PFASs與MPs在人體內(nèi)的真實(shí)共暴露提供了直接證據(jù)，并警示了其可能帶來(lái)的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)（圖6）。

圖7. PFASs和MPs的共同環(huán)境命運(yùn)和生物積累強(qiáng)調(diào)了未來(lái)研究需要解決的四個(gè)關(guān)鍵方向。

在未來(lái)研究中，應(yīng)重點(diǎn)突破以下四個(gè)關(guān)鍵方向（圖7）：首先，需要定量解析PFASs與MPs的時(shí)空擴(kuò)散機(jī)制，如降水淋濾、地表徑流和潮汐等動(dòng)態(tài)生態(tài)因子在污染物時(shí)空分布中的作用。其次，應(yīng)深入研究MPs對(duì)PFAAs前體物轉(zhuǎn)化的協(xié)同效應(yīng)。MPs類型、pH和微生物群落等因素可能顯著加速PFAAs前體的轉(zhuǎn)化速率和途徑，尤其需關(guān)注中性前體物的反應(yīng)特征。第三，應(yīng)構(gòu)建計(jì)算與實(shí)驗(yàn)融合的綜合研究框架，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與密度泛函理論（DFT）、分子動(dòng)力學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)等計(jì)算工具，模擬真實(shí)環(huán)境中相互作用。最后，需聚焦復(fù)合污染的環(huán)境持久性與生物可利用性，目前仍缺乏對(duì)其在真實(shí)暴露情景下的穩(wěn)定性、細(xì)胞攝取效率及MPs介導(dǎo)的釋放動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)。

小結(jié)

PFASs 和MPs在環(huán)境與生物介質(zhì)中的廣泛共存，引發(fā)了科學(xué)界對(duì)其聯(lián)合暴露及潛在協(xié)同毒性的高度關(guān)注。本綜述系統(tǒng)梳理了兩類污染物之間的內(nèi)在聯(lián)系與空間分布重疊特征，揭示了此前被低估的共同排放途徑，本文整合了當(dāng)前關(guān)于它們吸附機(jī)制、環(huán)境歸趨以及共暴露途徑的最新證據(jù)，并對(duì)現(xiàn)有研究中制約結(jié)果可靠性的方法學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了深入討論。文章指出了關(guān)鍵的知識(shí)與技術(shù)局限，例如MPs分析中的采樣偏差以及超痕量PFASs檢測(cè)的技術(shù)挑戰(zhàn)。本綜述彌補(bǔ)了現(xiàn)有研究中的重要空白，從比較視角出發(fā)搭建起零散研究間體系，強(qiáng)調(diào)亟需建立統(tǒng)一的分析方法體系與跨學(xué)科的綜合研究框架。

作者介紹

第一作者：金天玥，南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生，主要研究方向?yàn)樾挛廴疚锏沫h(huán)境行為與人體健康風(fēng)險(xiǎn)，以第一作者或共同作者在Journal of Hazardous Materials，Journal of Agricultural and Food Chemistry, Science of the Total Environment期刊發(fā)表SCI論文4篇，曾獲南開(kāi)大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生、南開(kāi)大學(xué)一等公能獎(jiǎng)學(xué)金、南開(kāi)大學(xué)文體專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金和南開(kāi)大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生干部等榮譽(yù)。

聯(lián)系方式：jintianyue0712@163.com

通訊作者：唐景春，現(xiàn)任職于南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院。天津市城市環(huán)境污染診斷與修復(fù)工程技術(shù)中心主任，天津市自然資源學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)，天津市第三批人才發(fā)展特殊支持計(jì)劃土壤污染修復(fù)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。主要從事生物炭及納米修復(fù)材料的研發(fā)，石油污染生態(tài)修復(fù)，微塑料污染及環(huán)境效應(yīng)等方面的研究，主持國(guó)家自然科學(xué)基金山東省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目等課題。在有重要影響力的環(huán)境科學(xué)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文230余篇，其中22篇為ESI高被引論文，H指數(shù)69，獲授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)。獲得天津市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，天津市專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得2012年度亞洲青年生物技術(shù)科學(xué)家獎(jiǎng)。

聯(lián)系方式：tangjch@nankai.edu.cn

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