新型污染物|全氟和多氟烷基化合物的分类及其来源与健康风险

文摘   2024-04-28 17:16   广东  

什么是PFASs?

    全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances, PFASs)是一类新型持久性有机污染物。目前已知的 PFASs多达5000余种。2003年,全球最大的PFASs制造商——美国3M公司自愿停产全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonic Acid,PFOS)及其相关产品。2009和2019年,联合国环境规划署《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》第四次和第九次大会分别将PFOS、全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)及其盐类和相关化合物纳入管控清单,160多个国家和地区同意减少并最终禁止使用该类物质。尽管2019年我国生态环境部发布公告,禁止PFOS及其盐类除可接受用途外的生产、流通、使用和进出,我国仍未严格限制PFOS的生产和使用,且没有关于PFOA的相关限制措施。2023 年,我国生态环境部将 PFOA、PFOS 及全氟己烷磺酸(Perfluorohexane Sulfonate Acid,PFHxS)列入《重点管控新污染物清单》中。


图1 源来自hibiscus-plc.co.uk

PFASs术语的界定, 

从PFCs到PFASs

图2 源来自https://www.greenpeace.org/

      

      国际社会对于PFASs长期没有一个统一的定义和范围界定。鉴于PFASs环境风险问题始于8个碳的PFOS和PFOA,美国及经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)早期开展的调查研究围绕上述两类物质展开,由于涉及的物质种类众多,遂开始将其所代表的不同碳链长度的全氟磺酸类化合物(Perfluoroalkyl sulfonic acids,PFSAs)和全氟羧酸类化合物(Perfluoroalkyl carboxylic acids,PFCAs)合并定名为PFCs,分别指代:“具有6个碳及以上PFAS和8个碳及以上的PFCAs,以及作为其前体物的氟调聚物[1]。以Buck等[2]领衔的来自PFASs主要研发机构的专家,基于PFASs的化工谱系、 衍生关系及物质结构、 性质相关性等问题的进行全面梳理,对PFASs提出了一套较为完整合理的定义、 术语系统和物质范畴[2],尤其提出应该用“PFASs”取代“PFCs”一词,作为此类化合物的统一术语,且该术语得到了OECD全球PFCs专家组的采纳[3]。


PFASs的分类

该类化合物可分为非聚合物和聚合物两类[3],如下图3

图 3

1

常见的PFCAs

向下滑动阅览

全氟丁酸(Perfluorobutanoic acid,PFBA)

全氟戊酸(Perfluoropentanoic acid,PFPeA)

全氟己酸(Perfluorohexanoic acid,PFHxA)

全氟庚酸(Perfluoroheptanoic acid,PFHpA

全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)

全氟壬酸(Perfluorononanoic acid,PFNA)

全氟癸酸(Perfluorodecanoic acid,PFDA)

全氟十一酸(Perfluoroundecanoic acid,PFUdA)

全氟十二烷酸(Perfluorododecanoic acid,PFDoA)

全氟十三烷酸(Perfluorotridecanoic acid,PFTrDA)

全氟十四烷酸(Perfluorotetradecanoic acid,PFTeDA)

全氟丙烯酸(Perfluoropropionic acid,PFPA)

全氟甲烷磺酸(Perfluoromethane sulfonic acid,PFMSA)

全氟丙烯磺酸(Perfluoropropyl sulfonic acid,PFPrSA)

2

常见的PFSAs

向下滑动阅览

全氟丁烷磺酸(Perfluorobutane sulfonic Acid,PFBS)

全氟己磺酸钠(Perfluorohexane sulfonic acid,PFHxS)

全氟庚烷磺酸钠(Perfluoroheptane sulfonic acid,PFHpS)

全氟癸烷磺酸(Perfluorodecane sulfonic acid,PFDS)

全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonic Acid,PFOS)

3

PFOA的同分异构体

向下滑动阅览

全氟-3-甲基庚酸(Perfluoro-3-methylheptane acid,3m-PFOA)

全氟-4-甲基庚酸(Perfluoro-4-methylheptane acid,4m-PFOA)

全氟-5-甲基庚酸(Perfluoro-3-methylheptane acid,5m-PFOA)

全氟-6-甲基庚酸(Perfluoro-3-methylheptane acid,iso-PFOA)

全氟-3,5-甲基庚酸(Perfluoro-3,5-dimethylhexane acid,3+5m-PFOA)

全氟-4,4-甲基庚酸(Perfluoro-4,4-dimethylhexane acid,4+4m-PFOA)

全氟-4,5-甲基庚酸(Perfluoro-4,5-dimethylhexane acid,4+5m-PFOA)

全氟-5,5-甲基庚酸(Perfluoro-5,5-dimethylhexane acid,5+5m-PFOA)

4

PFOS的同分异构体

向下滑动阅览

全氟-1-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-1-methylheptane sulfonic acid,1m-PFOS)

全氟-3-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-3-methylheptane sulfonic acid,3m-PFOS)

全氟-4-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-4-methylheptane sulfonic acid,4m-PFOS)

全氟-5-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-5-methylheptane sulfonic acid,5m-PFOS)

全氟-6-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-6-methylheptane sulfonic acid,6m(iso)-PFOS)

全氟-3,5-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-3,5-dimethylhexane sulfonic acid,3+5m-PFOS)

全氟-4,4-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-4,4-dimethylhexane sulfonic acid,4+4m-PFOS)

全氟-4,5-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-4,5-dimethylhexane sulfonic acid,4+5m-PFOS)

全氟-5,5-甲基庚烷磺酸盐(Perfluoro-5,5-dimethylhexane sulfonic acid,5+5m-PFOS)

5

氟化替代物

向下滑动阅览

4:2 氯化聚氟烷基醚磺酸盐(4:2 chlorinated perfluoroalkyl ether sulfonic acid,4:2 Cl-PFESA)

6:2 氯化聚氟烷基醚磺酸盐(6:2 chlorinated perfluoroalkyl ether sulfonic acid,6:2 Cl-PFESA)

8:2 氯化聚氟烷基醚磺酸盐(8:2 chlorinated perfluoroalkyl ether sulfonic acid,8:2 Cl-PFESA)

PFASs的特点

  1. 具有碳-氟键:该类化合物具有高度的碳-氟键键合。这种碳-氟键使得PFASs具有独特的物化性质,如高度的疏水性、化学稳定性和表面活性[4]

  2. 持久性:PFASs在环境中具有很高的持久性,因为它们不易被生物降解或分解。这意味着一旦进入环境中,PFASs可能长时间存在,导致长期的环境污染问题[4]

  3.  生物累积性:由于其持久性和生物活性,PFASs具有生物累积性,即它们可以在生物体内积累。这可能导致生物体内PFASs浓度的增加,从而对生物体健康产生潜在影响[5]

人们如何接触 PFASs?

       PFASs广泛应用于许多不同的工业和消费品中,如防油防水剂和涂层、不粘炊具、防水衣服、防污织物和地毯、化妆品、消防泡沫以及抗油脂、水和油的产品等。人体经过消化道、呼吸道和皮肤接触到PFASs,其中经消化道摄入是主要接触途径[6,7]

图4 源来自https://www.sastcloud.cn

PFASs的健康危害

1、生殖和发育影响:研究表明,长期暴露于PFASs可能存在生殖和发育毒性,可影响女性的生育能力和胎儿的生长发育。

2、致癌风险:一些研究表明,长期暴露于某些PFASs可能与某些癌症(如肝癌、卵巢癌等)的风险增加有关。

3、影响免疫系统功能:PFASs可能对免疫系统产生影响,导致免疫功能下降,增加患病风险。

4、肝脏损伤:长期暴露于某些PFASs可能导致肝脏损伤和功能异常。

5、干扰内分泌系统:PFASs可能影响内分泌系统的正常功能,导致激素失调和相关健康问题。

6、影响神经系统功能:某些PFASs可能对神经系统产生负面影响,导致认知功能下降、神经损伤等问题[8,9]

END


向下滑动阅览

参考文献:

[1]OECD. Portal on perfluorinated chemicals [EB/OL]. http://www.oecd.org/ehs/pfc/, 2014-12-03.    

[2]Buck R C, Franklin J, Berger U, et al. Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances in the environment: terminology, classification, and origins [J]. Integrated Environmental Assessment and Management, 2011, 7 (4): 513-541. 

[3]HAO Xue-wen, LI Li, WANG Jie, CAO Yan, LIU Jian-guo. Status Quo, Uncertainties and Trends Analysis of Environmental Risk Assessment for PFASs[J]. Environmental Science, 2015, 36(8): 3106-3118

[4]Fromme, H., Tittlemier, S. A., Völkel, W., Wilhelm, M., & Twardella, D. (2009). Perfluorinated compounds – Exposure assessment for the general population in western countries. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 212(3), 239–270. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2008.04.007.

[5]Hærvig, K. K., Petersen, K. U., Hougaard, K. S., Lindh, C., Ramlau-Hansen, C. H., Toft, G., Giwercman, A., Høyer, B. B., Flachs, E. M., Bonde, J. P., & Tøttenborg, S. S. (2022). Maternal Exposure to Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) and Male Reproductive Function in Young Adulthood: Combined Exposure to Seven PFAS. Environmental Health Perspectives, 130(10), 107001. https://doi.org/10.1289/EHP10285

[6]Favreau, P., Poncioni-Rothlisberger, C., Place, B. J., Bouchex-Bellomie, H., Weber, A., Tremp, J., Field, J. A., & Kohler, M. (2017). Multianalyte profiling of per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in liquid commercial products. Chemosphere, 171, 491–501. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.127

[7]Nian, M., Luo, K., Luo, F., Aimuzi, R., Huo, X., Chen, Q., Tian, Y., & Zhang, J. (2020). Association between Prenatal Exposure to PFAS and Fetal Sex Hormones: Are the Short-Chain PFAS Safer? Environmental Science & Technology, 54(13), 8291–8299. https://doi.org/10.1021/acs.est.0c02444

[8]Goodrich, J. A., Walker, D. I., He, J., Lin, X., Baumert, B. O., Hu, X., Alderete, T. L., Chen, Z., Valvi, D., Fuentes, Z. C., Rock, S., Wang, H., Berhane, K., Gilliland, F. D., Goran, M. I., Jones, D. P., Conti, D. V., & Chatzi, L. (2023). Metabolic Signatures of Youth Exposure to Mixtures of Per- and Polyfluoroalkyl Substances: A Multi-Cohort Study. Environmental Health Perspectives, 131(2), 027005. https://doi.org/10.1289/EHP11372

[9]Starling, A. P., Liu, C., Shen, G., Yang, I. V., Kechris, K., Borengasser, S. J., Boyle, K. E., Zhang, W., Smith, H. A., Calafat, A. M., Hamman, R. F., Adgate, J. L., & Dabelea, D. (2020). Prenatal Exposure to Per- and Polyfluoroalkyl Substances, Umbilical Cord Blood DNA Methylation, and Cardio-Metabolic Indicators in Newborns: The Healthy Start Study. Environmental Health Perspectives, 128(12), 127014. https://doi.org/10.1289/EHP6888

环境与生殖发育
聚焦环境健康,探索生命奥秘
 最新文章