污泥施用土壤中全氟化合物的生物有效性分析

宋涛 鲍佳

摘要：全氟化合物是一种持久性较强的有机污染物，其具有环境持久性、生物富集性、生物放大、生物毒性效应特征，是环境化学研究的重点内容。污染的农田施用会导致在土壤中积累大量的全氟化合物。研究分析污泥施用土壤中全氟化合物的生物有效性，可以分析了解全氟化合物的环境行为，也是文章研究的重点。

关键词：污泥施用土壤;全氟化合物;生物有效性

中图分类号：X502 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）08-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.106

Bioavailability analysis of perfluorinated compounds in soil applied by sludge

Song Tao，Bao Jia

（Shenyang University of Technology， Shenyang Liaoning 110870，China）

Abstract： Perfluorinated compounds are persistent organic pollutants with environmental persistence， bioaccumulation， biomagnification and biotoxicity effects. They are the focus of environmental chemistry research. Contaminated farmland application can result in the accumulation of large amounts of perfluorochemicals in the soil. The study analyzes the bioavailability of perfluorinated compounds in sludge application soil， and can analyze the environmental behavior of perfluorinated compounds， which is also the focus of the research.

Key words： Sludge application soil; Perfluorinated compound; Bioavailability

有机物污染性质是影响在环境中迁移转化的关键因素。全氟化合物中的碳氟键具有强极性的特征。全氟化合物具有高稳定性的特征，通过加热、光照、化学、微生物以及高等脊椎动物代谢等方式降解相对较为困难，可以与在组织中存在的蛋白结合在生物体内中积蓄，在通过食物链的生物放大作用给人体造成严重的影响。

1 污泥施用土壤中全氟化合物分析

1.1 环境中全氟化合物的主要来源

人类生活过程中的排放是全氟化合物的唯一来源。全氟化合物主要就是通过调聚法以及电化学氟化法两种工艺合成。

通过研究发现，在环境介质中存在的全氟化合物主要就是通过两种方式出现：第一中;直接来源或者直接排放。随着生产、运输以及使用、废弃物等过程进入到环境中;第二，前体化合物降解获得。也就是一些全氟化合物的前体物质进入到环境中，在生物代谢以及化学降解的影响之下形成的。

1.2 全氟化合物在生物体内与人体中的分布

全氟化合物在生物体中的蓄积模式与多数持久性的有机污染物具有一定的差异性，其具有疏水疏油的特征，并不会遵循进入生物体中在脂肪富集的特征。其被生物体摄取之后会与蛋白质在血液中键合，在肝脏、肾脏以及肌肉等组织中出现不同程度的积蓄，具有较为显著的生物富集性特征，可以通过食物链等方式实现其在生物种群之间的迁移转化处理，在高级生物体内中富集，利用食物链在实现在生物种群之间的一种迁移转化。

现阶段，对于生物介质中全氟化合物的污染状况主要就是在海产品、蛋类、动物组织、人体血液以及母乳等方面。

1.3 全氟化合物毒理效应

通过对环境中全氟化合物来源以及其迁移转化研究分析，了解毒理效应可以为全氟化合物的生物性研究提供参考。

在全氟化合物环境中暴露的人类会出现急性或者慢性的中毒问题。此种物质并不遵循结构毒性的规律特征。其无毒或者毒性小的化学物与一些毒性较强的化合物在化学结构上来说并没有严格的差异性，这种特征无疑给化学物毒性的判断带来了一定的困难。要通过实验的方式才可以确定全氟化合物的毒性特征。全氟化合物的毒性表现主要就是诱发肝中毒、发育毒性、免疫毒性以及内分泌干扰等因素。

2 污泥施用土壤中全氟化合物的生物有效性分析

2.1 土壤中有机污染物全氟化合物蚯蚓吸收

在土壤中含有的有机污染物可以通过两种方式被蚯蚓所吸收。第一种就是蚯蚓通过脂质外表皮吸收溶解在土壤颗粒孔隙水中含有的有机污染物，这是一种通过脂质外表皮以及孔隙水、土壤颗粒三者之间分配的一个过程。第二，蚯蚓吞食的土壤中含有一些有机污染物，通过蚯蚓的消化道给研磨、分解，释放有机污染物，被蚯蚓吸收利用。

全氟化合物性质与疏水性的有机污染物存在一定的差异，其會表现出不同类型的生物富集性规律特征。相关学者通过研究可以发现底泥中的全氟化合物可以被水蚯蚓富集化处理。而在生物富集因子并不会随着全氟化合物碳链长度的增加而呈现增加状态。

生物体中对有机污染物的生物富集以及其具体的生物种类、周边环境等因素之间存在较为密切的关系。

2.2 土壤中有机污染物全氟化合物的植物吸收

疏水性的有机污染物可以通过两种方式进入到植物体内：第一，植物利用根系直接的通过土壤溶液吸收含有有机污染物的物质，污染物会通过木质部在蒸腾流中通过被动传输的方式分配到传输的茎叶之中。第二，植物叶片会在大气中吸收相关有机污染物，也可以沉降在叶片之上，有机污染物会利用叶面的气孔进入到植物中，通过韧皮部分分配传输到其他相关组织结构中，有机污染物会受到污染物自身理化性质、植物的种类以及土壤性质、外界多种环境条件因素的影响。在不同土壤中生长植物对污染物的吸收、富集以及传输机制均具有一定的差异性。

相同植物对于不同种类污染物的吸收方式也具有一定的差别。植物在进行污染物的死后过程中会受到污染物的辛醇-水分配系统因素的影响，其不仅仅会受到污染物理化性质、植物种类等因素的影响，也会受到土壤的性质、外界的温度以及种植环境、方式等多种不同环境条件的影响，这些因素的存在都会直接影响植物对不同有机污染物的吸收以及传输的影响。

相对于疏水性的有机物来说，疏水输油PFASs植物的吸收以及传输规律的研究相对较少。这也是今后研究的重点内容。

2.3 污泥施用土壤中全氟化合物的生物有效性实验分析

蚯蚓是在土壤生态系统中最大的生物量动物类群之一，具有重要的生态功能。其分布范围较为广泛，对于多数的污染物均具有一定的富集作用，被富集的化学物质可以通过食物链传递给更高生级别的生物，威胁其健康。

在污染物中暴露的蚯蚓体内出现各种变化较为敏感，因此其是土壤环境污染物的指示生物，被认为是土壤污染物生物可利用性以及进行毒性评价的重要的标准实验动物。进行土壤中有机污染物的生物可以利用性检验，其会受到土壤的理化性质、污染物的性质以及具体的污染程度、生物因素、生物以及有机物污染物接触时间等多种不同因素的综合性影响。

2.3.1 实验操作

将清肠洗涤之后的条蚯蚓发放装有1000g的污泥施用土壤的塑料盒中。土壤含水量约为30%，通过潮湿的滤纸覆盖塑料盒，保持湿度进行避光培养30天。在第2d、5d、7d、13d、20d、30d取出进行6个平行样处理;将3个平行样中的蚯蚓在吸收实验的采样阶段取出，将余下的3个平行样的蚯蚓在30天之后进行排出实验分析。通过清水处理蚯蚓，将其放置在湿润的滤纸之上清肠24小时，在通过清水洗净，通过滤纸吸收水分，在承重之后在-30℃的冰箱中进行冷冻保存处理。

在实验30天之后，可以将蚯蚓放入在不含有全氟化合物 的环境中进行排出实验，分别在实验之后的第2天、五天以及13天、20天、30天进行处理。

2.3.2 实验结果

通过温室实验分析，了解七种污泥使用土壤中全氟辛烷磺酸、全氟辛酸、蚯蚓富集，可以发现在污泥施用土壤中的两种物质被蚯蚓吸收、排出的过程中可以通过一级反应动力学公式进行拟合分析。相对于全氟辛酸来说，蚯蚓对于全氟辛烷磺酸有着较大的吸收速率，排出的速率以及较长时间之间可以实现吸收的均衡性。蚯蚓对于全氟辛烷磺酸的生物富集因子BAF在1.54-4.12区间范围中;、全氟辛酸生物富集因子BAF在0.52-1.34区间范围中.BAF会随着土壤中污染物浓度则增加而呈现减小的状态。

通过多元线性的逐步回归方式进行研究分析，分析生物有效性。可以发现在蚯蚓体内中全氟辛烷磺酸含量为87%，去高于十月底啊他要让只不过全氟辛烷磺酸浓度与土壤有机质含量的变化与影响。全氟辛酸在蚯蚓体重的含量为91%，也是受到蚯蚓体重中的全氟辛酸濃度以及土壤有机质含量的影响。

在土壤中全氟PEASs是直接影响蚯蚓中PEASs的关键因素。土壤中PEASs的含量与浓度越高，则蚯蚓的富集量则就会相对较大。而在土壤中有机质量越高，蚯蚓的富集量则相对越小。

3 结束语

饮食是PEASs进入到人体中的重要途径，了解PEASs在污泥施用土壤中植物吸收传输机制，了解PEASs在土壤、植物中的迁移以及变化规律，分析PEASs的生物有效性，可以为视频安全风险评价以及PEASs控制管理具有重要的价值与意义。

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收稿日期：2019-07-10

作者简介：宋涛（1990-），男，汉族，研究生，初级工程师，研究方向为环境污染与人体健康。