全氟辛烷磺酰基化合物PFOS的污染现状与研究趋势

2. Research Center for Coastal Pollution and Conservation , Department of Biology and Chemistry , City University of Hong Kong , Hong Kong , China)
Abstract Contamination of perfluorooctane sulfonate has become global environmental problem. Scientists in developed country have put much emphasis on the research of PFOS. Recent advances and present problems in the study of PFOS are reviewed , and the developing trend in research of PFOS is also proposed.
收稿 : 2005 年 8 月 , 收修改稿 : 2005 年 9 月 3 通讯联系人 e2mail :gbjiang @mail. rcees. ac. cn
第6期
郭 睿等 全氟辛烷磺酰基化合物 (PFOS) 的污染现状与研究趋势
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剂 、农药和灭白蚁药剂 ;作为表面活性剂用于生产合 成洗涤剂 、义齿洗涤剂 、洗发香波等表面活性剂产 品 。在电子计算机 、移动电话及电子零配件生产领 域 ,含 有 PFOS 的 特 殊 洗 涤 剂 也 得 到 广 泛 使 用 。 PFOS 被用作纸制食品包装材料的表面处理 ,以及光 盘表面材料[3 , 5] 。由于 PFOS 用量大 、范围广 ,且是 持久性有机污染物 ,其对环境的危害也日益被科学 家所正视 。因此 ,近年来有关 PFOS 研究论文数量 增长很快 ,各国研究者从 PFOS 的环境行为 、毒性 、 污染现状等方面开展了详细研究 。环境中广泛存在 PFOS 的事实促使美国 3M 公司于 2001 年宣布自愿 放弃生产全氟辛烷磺酰类化学物 。近来 ,美国 EPA , 加拿大环境署 ,欧共体组织已经开始详细记录全氟 烷基化合物的使用 ,以便用于评价它们的潜在危害 并考虑在将来控制或禁止使用这些化合物[6] 。
1 PFOS 污染现状
早在 20 世纪 60 年代 ,Taves 及同事们就断言全 氟烷基化合物是全球范围的污染物 。他们用繁琐却 有效的方法萃取 、净化人血清样品 ,并用核磁共振技 术检测血清中的有机氟[5 , 6] 。由于 PFOS 本身疏水 疏油的特点 ,虽然它也属于持久性有机化合物 ,但其 在生物体内分布完全不同于多氯联苯 、有机氯农药 、 二 等大多数持久性有机污染物 。PFOS 被生物 摄取后一般不在脂肪组织中产生积蓄 ,其大部分与 血浆蛋白结合存在于血液中 ,其余一部分则蓄积在 动物的肝脏组织和肌肉组织中 。由于它的这种分布 特点以及没有很好的检测方法 ,使得 PFOS 的污染 问题很长时间没有受到环境科学家的重视[3] 。2001 年 Hansen 等[9] 利用高效液相色谱2电喷雾串联质谱 证实了 Taves 等的推测 。他们发现人血清中含有 ppb 级 的 PFOA ( perfluorooctanoic acid) 、PFOS、PFHS ( perfluorohexane sulfonate ) 及 POSF ( perfluorooctane sulfonamide) 。3M 公司公布的该公司生产车间工人 血清中 PFOS 平均浓度分别为 2191μgΠml (0 —12183 μgΠml) 和 1175 μgΠml (0110 —9193μgΠml) [10] 。美国非 职业性接触人群血液中 PFOS 平均浓度是 30 —44 ngΠml ,PFOS 浓度与年龄 、性别无相关性[3] 。
关键词 PFOS 环境污染 血清 毒性 中图分类号 : X50 文献标识码 : A 文章编号 : 10052281X(2006) 0620808206
Current Research of Perfluorooctane Sulfonate
Guo Rui1 Cai Yaqi1 Jiang Guibin1 3 K S Paul L am2 (1. Research Center for Eco- Environmental Sciences , Chinese Academy of Sciences , Beijing 1000CF3 (CF2 ) 7 SO3- ]分子是由 17 个 氟原子和 8 个碳原子组成烃链 ,烃链末端碳原子上 连接一个磺酰基 ,碳原子原本连接的氢原子全部被 氟原子取代 ,称为全氟化合物 。由于氟具有最大的 电负性 ( - 4. 0) ,使得碳氟键具有强极性并且是自然 界中键能最 大 的 共 价 键 之 一 ( 键 能 大 约 110 kcalΠ mol) [2] 。这使得全氟化合物普遍具有很高的稳定 性 ,能够经受强的加热 、光照 、化学作用 、微生物作用 和高 等 脊 椎 动 物 的 代 谢 作 用 而 很 难 降 解 。因 而 PFOS 以及其他全氟表面活性剂是一类持久性的有 机污染物质 。最近研究表明 ,PFOS 即使在浓硝酸溶 液中煮沸 1h 也不分解 ,只有在高温焚烧时才发生裂 解[3] 。由于 PFOS 的疏水疏油特点 ,作为表面防污处 理剂大量用于纺织品 , 皮革制品 , 家具和地 毯 等[3 , 4] ;作为中间体用于生产泡沫灭火剂 、地板上光
罗地海 、北极斯匹茨卑尔根群岛和加拿大 Sable 岛等 海域 15 种海洋哺乳动物 247 个肝脏和血清样品 ,包 括来自北极地区动物在内的绝大多数动物样品中均
检测到了 PFOS ,在萨拉索塔宽吻海豚肝脏中 PFOS 浓度最高可达1 520ngΠg ,而封闭性水域北波罗地海 宽吻海豚血液中 PFOS 浓度为 475ngΠml 。美国内地 和沿海地区鸟类样品也无一例外地能检测出高浓度
摘 要 全氟辛烷磺酰基化合物 ( PFOS ,perfluorooctane sulfonate) 所造成的污染已经逐渐成为全球性环境 问题 ,发达国家非常重视 PFOS 等全氟化合物的研究 ,已经成为持久性有机污染物研究的又一个热点 。本文 对目前 PFOS 研究的现状 、进展 ,以及存在的问题做了简要回顾 ,并且对今后研究重点做了预测 ,希望对 PFOS 研究者提供参考 。
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化 学 进 展
第 18 卷
ngΠL[19] 。有关研究还发现在开放水域中 PFOS 的浓 度则要低得多 ,如在大西洋中部开放海域取的海水 样品 ,PFOS 浓度在 pgΠL 水平上 ,而位于西太平洋中 部海水中 PFOS 浓度在 416 至 56pgΠL ,该浓度值要比 东京海峡表层水浓度低 4 个数量级[20] 。科学家们 还研究了食物链中 PFOS 在各营养级积蓄因子 ,生 物放大效应 ,发现对于 PFOS ,处于相对较高营养级 的动 物 体 内 PFOS 浓 度 较 高[21] 。虽 然 已 经 有 了 PFOS 在一些环境介质 、动物和人体组织等样品中污 染状况的初步调查研究 ,但是目前还缺乏关于生物 体内 PFOS 负荷与其生存环境中 PFOS 水平之间关 系的系统性研究 。
Kannan 等[16] 调查了来自美国 、哥伦比亚 、巴西 、 比利时 、意大利 、波兰 、印度 、马来西亚 、韩国等 9 个 国家 473 份人全血 、血清及血浆中的 PFOS、PFHS、 PFOA 、POSF 的含量 。在这几种检测物中 ,PFOS 是主 要的污染物 ,发现美国与波兰人血中 PFOS 含量最 高 ( > 30ngΠml) ;韩国 、比利时 、马来西亚 、巴西 、意大
Key words PFOS ; environmental pollution ; serum ; toxicity
全 氟 辛 烷 磺 酸 基 化 合 物 ( perfluorooctane sulfonate , PFOS) 是一种重要的全氟化表面活性剂 , 也是其他许多全氟化合物的重要前体 。自 20 世纪 60 年代电化学氟化反应方法应用于 PFOS 等全氟化 合物的生产以来 ,已有上百种含有磺酰基的全氟有 机化合物系列产品被开发生产并获得大量应用[1] , 美国 3M 公司曾是世界上最大的 PFOS 生产厂家 。 从 20 世纪 80 年代早期开始 ,这种非挥发性的全氟 有机化合物在工业及民用领域的应用增长迅速 。该 类产品的大量使用使得其以各种途径进入到全球范 围内的各种环境介质如土壤 、水体 、大气中 ,通过食 物链的传递放大 ,目前在许多动物组织和人体中发 现了 PFOS 存在 。因此 PFOS 已经成为一种重要的 全球性污染物 ,它对环境污染的广度和深度超出人 们预想 ,目前对于该问题的研究已经成为环境科学
的 PFOS ,其中采自圣地亚哥的鸬鹚肝脏中 POFS 浓 度最高可达1 780ngΠg ,而且鸟类样品中 PFOS 浓度与 栖息地工业发达程度相关[16] 。在来自北太平洋地
区食鱼鸟类秃鹰和信天翁肝脏 、肾脏 、血液和卵黄等
161 个样品中 ,除了美国中西部地区的一例秃鹰样 品未检出之外 , 其他所有动物样品均能检出到 PFOS ,血中 PFOS 平均浓度为 330ngΠml (范围为 13 — 2 220ngΠml) ,甚至这些鸟类的卵黄和未离巢雏鸟血 清中也可以检测到高浓度的 PFOS[17] 。另外也已经 有研究者进行了天然环境水样中 PFOS 污染状况的 研究 ,如有研究报道香港沿海 ,珠江三角洲 ,包括南 海以 及 韩 国 海 域 海 水 中 PFOS 浓 度 范 围 分 别 为 0109 —311 , 0102 —12 , 0104 —730ngΠL[18] 。有 人 在 16 个大西洋水样中检测到 PFOS 浓度范围为 21 —70 ngΠL ,而 东 京 海 峡 表 层 水 PFOS 浓 度 则 为 13 —25
第 18 卷 第 6 期 2006 年 6 月
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