全氟辛酸毒物代谢的研究
全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐的毒理效应研究的开题报告
全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐的毒理效应研究的开题报告
题目：全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐的毒理效应研究
背景：
全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐是人工合成的化合物，广泛应用于润滑剂、防油剂、防水剂和防火剂等领域。
然而，这些化合物具有高度的生物累积性和稳定性，进入到环境中会在生物体内长期积累，对生态环境和人类健康造成潜在威胁。
已有研究表明，全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐可以对人体的内分泌系统、肝脏、肾脏、免疫系统、神经系统等产生毒性作用，特别是在胎儿和婴儿期暴露会对智力发育造成影响。
然而，对于这些化合物的毒理效应还存在许多未知和不清楚的地方。
研究目的：
本研究旨在探究全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐的毒理效应机制，以期为环境监测、生态保护和人类健康提供科学依据。
研究内容：
1. 收集和整理全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐的毒理研究文献资料；
2. 建立小鼠胚肝细胞和人类肝细胞的细胞毒性测试模型；
3. 通过细胞实验检测化合物对细胞的毒性作用；
4. 建立小鼠暴露模型，检测化合物对小鼠肝脏和肾脏功能及内分泌系统、免疫系统、神经系统等方面的影响；
5. 分析和统计实验数据，比较化合物对不同细胞和动物组织的毒性作用和影响。
预期成果：
本研究将揭示全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐的毒理效应机制，建立对其毒性评价方法，为环境监测、生态保护和人类健康评估提供科学依据。
全氟辛烷磺酸和全氟辛酸毒理学研究进展
收稿日期:2006-03-03;修回日期:2006-05-18作者简介:胡存丽(1973)),女,主管医师,在读硕士研究生,研究方向:生化与分子毒理学。
#综 述#全氟辛烷磺酸和全氟辛酸毒理学研究进展胡存丽1,2,仲来福2(1.沈阳市卫生监督所,辽宁沈阳 110014; 2.大连医科大学毒理教研室,辽宁大连 116027)摘要:全氟有机化合物,尤其是其代表性化合物全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)以及它们的盐类作为持久性有机环境污染物新成员,其所造成的全球性生态系统污染已成事实。
本文以近年来国内外学者对PFOS 和PFOA 毒理学研究资料为依据,系统地阐述了PFOS 和PFOA 在实验动物和人体内的吸收、分布、排泄、代谢和毒物代谢动力学,以及它们对实验动物及人类可能造成的一般毒性、肝脏毒性、神经毒性、心血管毒性、胚胎发育与生殖毒性、遗传毒性与致癌性、免疫毒性等。
同时指出,由于种属差异以及一些研究资料的尚不确定性,根据现有资料对PFOA 和PFOS 进行安全性评价的科学性值得商榷,进一步深入对PFOA 和PFOS 毒作用敏感指标及毒作用机制的探讨与研究,将成为今后环境科学和预防医学领域的研究重点。
关键词:全氟辛烷磺酸(PFOS);全氟辛酸(PFOA);毒性;毒物代谢动力学中图分类号:R994.6 文献标识码:A 文章编号:1002-221X(2006)06-0354-05Progress of toxicological study on PFOS and PFOAHU Cun -li 1,2,ZHONG La-i fu 2(1.Shenyan g Municipal Institu te f or Hygien e Monitorin g and Insp ection,Shenyang 110014,China;2.Dalian Medical Un ive rsity ,Da lian 116027,China)Abstract :Perfluorohydrocarbons,especially panperfluorooctanoic acid (PFOA),perfluorooctane sulfonate (PFOS)and their salts were the new members of persistent organic environmental pollutants,have been applied in manufacture of numerous industrial and daily products.They will persis ten tly exist in the environment and be very hard to degrade or transform.T his review su mmarized recent findings and progress on the tox icity and toxicokinetics of PFOS and PFOA,especially their possible toxicity to animals and human beings such as hepatotoxici ty,neurotoxicity,cardiovascular toxici ty,embryonic toxicity,reproduction tox ici ty,genotox icity,carci nogenicity,and i m -munotoxici ty although some of the information are not so unclear.It mi ght be expectable that the data from this paper should be useful in the risk assess ment of these perfluorinated organic chemicals.Key words:Perfluorooctane sulfonate (PFOS);Panperfluorooctanoic acid (PFOA);Toxicity;Toxicokinetics全氟有机化合物(FOCs)自1951年由3M 公司研制成功以来,以其优良的热稳定性、化学稳定性、高表面活性及疏水疏油性能,被广泛地应用于工业生产和生活消费领域。
全氟辛酸毒性的研究现状
分 解为 二 氧 化碳 、氨 气 和惰 性 挥 发 气体 Ｃ Ｆ Ｈ［。 ２ ］
但 也有研 究表 明［，Ｐ Ｏ 即使 长期 浸泡在 强氧 化性 ３ Ｆ Ａ １
全 氟 辛酸 （ Ｆ Ｐ ＯＡ）是 一种 全 氟 有机 酸 ，是 聚 溶 液 中 ，或在 强酸 溶液 中煮沸 也 不易 发生 降解 ， 而 四氟 乙烯化 工产 品的 关键 原材 料 ，是 强酸 性 的含 氟 且 在 生 物 体 内的 蓄 积 性 较 强 ，在 环 境 中也 难 以 降 表面 活性 剂 ，其 分子 式为 Ｃ ＨＦ Ｏ， ，相 对分 子质量 解 ，是 一 种 新 型 的环 境 污 染 物 。
关 键 词 ：全 氟 辛 酸 ；理 化 性 质 ；毒 性 作 用 ；环 境 污 染 物
中图分类 号 ：Ｒ ９ ９５
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ７ — ７ Ｘ（０ ８０ —０ ６０ ６ ２９ ９ ２ ０ ）７ ０ ６ —４
Ｃｕｒ ｅ ｓ ａ ｃ Ｓｉｕ ｔｏ ｏ ｘ ｃＥｆｅ ｔｏ ｒ ｕ ｒ ｏ ｔ ｎｏ ｃＡｃｄ ｒ ｎｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ａ ｉ ｎ ｆＴｏ ｉ ｉ ｃ ｆ Ｐｅ ｆ ｏ ｏ ｃ ａ ｉ ｉ ｌ
ｉ ｎ ｒ ａ ｉ ｃ ｄｉ ｒ ｕ ｒｎａｅ ｈ ｍｉ ａ ｓ ａ ｄ ｉ ｉ ｓ ｅｏ ｇ ｎａ ｔｒａ ｆｐ ｌ ｔ ｔａ ｕ ｒ ｅｈ ｌ ｎ ． ｓａｋｉ ｄｏｆ ｇ ｃａ ｉ ｔ ｐｅ ｆ ｏ ｉ ｔ ｄｃ ｅ ｃ ｌ ， ｔ ｓａ ｏｔ ｒ ｉ ｌ ｏ ｎ ｎ ｈｅ ｌ ｎ ｌ ｈ ｉ ｍａ ｅ ｌ ｏ ｏ ｙ ｅｒｆ ｏ ｏ ｔ ｙ ｅ ｅ ｉ ｉ
． ＦＯＡ 的 工 业 用 途 为 ４１ ４，熔 点 ４ ５～５ ℃ ，沸 点 １ ９～１ ２ ℃／ ３ １２ Ｐ ０ ８ ９ ７ ６
全氟辛酸对于生物体肝脏毒性的研究进展
全氟辛酸对于生物体肝脏毒性的研究进展
季宇彬;宋大禹;郎朗
【期刊名称】《中国药理通讯》
【年(卷),期】2009(026)002
【摘要】全氟辛酸是制造不粘材料过程中的一种基本加工助剂。
现今研究表明全
氟辛酸在暴露实验中对于肝脏等器官有致癌作用，损害比较明确，主要表现为：一，在目前的啮齿类动物的实验中，全氟辛酸会引起肝脏癌变。
二，通过分子水平检验。
部分实验组肝氧化应激增强。
进一步发生肝癌相关的肝脏器质变化。
【总页数】1页(P82)
【作者】季宇彬;宋大禹;郎朗
【作者单位】哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,哈尔滨商业大学药物
研究所博士后科研工作站抗肿瘤天然药物教育部工程中心,哈尔滨150076
【正文语种】中文
【中图分类】R978.3
【相关文献】
1.全氟辛烷磺酸盐和全氟辛酸在水环境及水生生物体内积累的研究进展 [J], 黄楚珊;张丽娟;胡国成;李良忠;陈棉彪
2.纳米颗粒诱导肝脏毒性的研究进展 [J], 王晗;倪娟;周滔;杨国防;汪旭
3.利用代谢组学技术研究全氟辛酸的人肝脏毒性机制 [J], 彭思远;严丽娟;张洁;申
河清
4.六价铬化合物的肝脏毒性及其作用机制研究进展 [J], 王而今;曾明
5.雷公藤多苷肝脏毒性研究进展 [J], 付晓春; 沈小莉; 蒋平
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全氟化合物污染现状及风险评估的研究进展
全氟化合物污染现状及风险评估的研究进展全氟化合物主要包括全氟辛酸（PFOA）和全氟癸酸（PFOS）等化合物。
它们具有惯性、耐高温、耐化学腐蚀等特性，被广泛用于表面涂层、防泡剂、纺织品、消防泡沫等产品生产过程中。
然而，由于全氟化合物在生物体内难以降解，且具有迁移累积的特性，因此它们逐渐积累在环境中，并进入人体，引起人们对其安全性的担忧。
全氟化合物已被广泛应用在人类生活和工业生产过程中，例如在餐具、包装材料、皮肤护理品等消费品中的使用。
许多研究表明，全氟化合物可以通过空气、水和食物等途径进入人体。
一旦进入人体，全氟化合物可以积累在肝脏、肾脏和血液中，并可能对人体的免疫系统、生殖系统和内分泌系统等产生不良影响。
一些研究还发现，全氟化合物可能与慢性疾病如肝脏病变、肾脏损伤和甲状腺功能障碍等有关。
在环境中，全氟化合物主要存在于水、空气和土壤中。
研究显示，全氟化合物在水环境中具有较高的稳定性和迁移性。
它们可以通过湖泊、河流和地下水等途径进入自然水体，并可能影响水生物的生态系统。
全氟化合物在土壤中也会逐渐积累，并可能对土壤的生物活性和植物的生长产生不利影响。
此外，全氟化合物还可以通过大气传输进入空气中，并随着空气的扩散而迁移到较远的地区。
针对全氟化合物的风险评估是保护环境和人类健康的重要工作之一。
目前，全氟化合物的风险评估主要包括暴露评估和毒理学评价。
暴露评估旨在评估人类或生态系统对全氟化合物的接触程度和暴露水平。
毒理学评价则利用动物实验和体外研究等方法，研究全氟化合物对人体和生物体的毒性效应。
这些评估可以帮助制定相关的环境标准和监管政策，以减少全氟化合物对环境和人类的潜在风险。
然而，全氟化合物的风险评估仍存在一些挑战和争议。
首先，全氟化合物种类繁多，且缺乏全面了解其分布和迁移特性的数据，这使得对其暴露水平和生态风险的评估具有一定困难。
其次，全氟化合物因其广泛应用而在环境中被发现，但目前尚无明确的健康暴露限制水平和安全标准，使得风险评估的准确性和可靠性受到一定挑战。
全氟化合物毒理机制及危害评估研究
全氟化合物毒理机制及危害评估研究全氟化合物，是指含有全氟碳基的化合物，其中最具代表性的是全氟辛酸及其盐酸盐、盐等化合物。
全氟化合物曾广泛应用于各种技术领域，包括防油污和防水功能、阻燃材料、水、油膜材料、医疗用具和涂料等等。
但是随着研究的深入，全氟化合物的毒性和危害逐渐被人们认识到。
本文将介绍全氟化合物的毒理机制和危害评估研究。
毒理机制全氟化合物以其低表面张力、极强的稳定性、高热稳定性及优异的电绝缘性而被广泛应用。
不过，全氟化合物却具有一些不良影响，并且毒性很强。
研究发现，在人体内，全氟化合物主要通过饮食、空气和水的摄入进入体内。
当它们进入体内后，全氟化合物会储存在人体脂肪组织中，半衰期长达数年，对人体健康产生了越来越大的威胁。
全氟辛酸等全氟化合物逐渐被认为具有广泛的毒性，对环境和人体健康造成了巨大的影响。
全氟化合物具有高度亲脂性、难以代谢、易涉及各种细胞和组织中等特性，导致它们选择特定的生物靶标，与其相互作用，并影响特定的生物过程。
这些生物过程包括脂质代谢、免疫应答、生殖生命周期和肝细胞细胞周期等等。
我们来逐一看一下。
脂质代谢全氟辛酸和全氟辛酸盐具有置换非极性脂肪酸和与其类似的物质，成为脂肪酸合成和被氧化的重要物质。
这些物质可以直接干扰机体脂肪代谢，同时也抑制长链脂肪酸的氧化代谢。
与这些物质的摄入相关的健康问题包括肝脏脂肪变性、代谢综合症、肥胖症。
免疫应答全氟化合物通过干扰机体的免疫应答系统而产生毒性。
曾有研究发现，全氟辛酸的暴露会抑制免疫应答，降低NK细胞和巨噬细胞的杀伤能力。
全氟化合物的抗原毒性与机体的免疫应答和内环境平衡不同相关，而这些毒性会引起自身免疫疾病和慢性感染等症状。
生殖生命周期全氟化合物可能会干扰生殖生命周期。
已有的研究表明，全氟辛酸可以提高胚胎停育和死亡率、降低新生鼠的生长速度、降低新生鼠的睾酮水平、减少雌性小鼠的突触增殖。
这些症状都是因为全氟辛酸引起的内分泌干扰和激素耐受性。
全氟辛酸诱导小鼠肝脏炎症及血糖紊乱的效应研究
全氟辛酸诱导小鼠肝脏炎症及血糖紊乱的效应研究[目的]全氟辛酸是一种由人工合成、理化性质稳定、并广泛应用于工业及民用业生产中的物质,作为一种生活中经常接触的持续性有机污染物,全氟辛酸可以引发诸多健康隐患,故引起了广大学者的关注。
前期研究结果表明全氟辛酸暴露可引起多种毒性效应,如对肝脏的损伤、免疫系统机能降低、发育迟缓、对生殖系统损害等。
全氟辛酸暴露后最为明显的特征是肝脏肿大,而作为机体执行代谢功能的重要器官,全氟辛酸必然会导致相关代谢疾病的发生,很多研究已经表明全氟辛酸的暴露可以导致脂肪代谢紊乱,然而,其暴露是否可以干扰代糖类谢却少有研究。
因此,本试验旨在研究全氟辛酸暴露后对机体糖稳态的影响,从而为揭示全氟辛酸的毒性效应提供一定的理论基础。
[方法]本试验将80只雄性Balb/c小鼠随机分为两组,即对照组和全氟辛酸处理组(1.25mg/kg/d),每组40只,灌胃处理28天。
暴露期间每周进行体重监测,并于第25天分别从两组中取20只进行耐受性测试,剩下的进行动物耗氧量测定。
28天后,取小鼠肝脏、肌肉、脂肪、血液等进行后续试验,如测定其基础数据进行比对分析、测定血液中相关血生化指标、测定肝脏及肌肉中相关碳水化合物的含量、最后通过RT-PCR、 Western-blot等方法分析肝脏中炎症基因及糖代谢相关蛋白的表达。
[结果]1.PFOA处理组与对照组相比,体重差异不大,肝重显著增加(p<0.01),皮下脂肪和附睾脂肪呈现下降趋势,棕褐色脂肪显著下降(p<0.01)。
2.禁食4小时或16小时后,处理组血糖均显著高于对照组(p<0.01),耐受性试验结果表明,机体对葡萄糖糖和丙酮酸耐受性升高,对胰岛素耐受性降低。
3.处理组耗氧量和呼吸商均显著高于对照组(p<0.05),且在夜晚动物活动期间呈现极显著差异(p<0.01)。
4.处理组血清ALT、ALP、ALB、TBA水平显著升高(p<0.05),AST水平升高但幅度较小,LDH水平下降(p<0.01);LDL水平上升(p<0.01),HDL、CHO 水平下降(p<0.05),TG变化不明显。
研究全氟辛酸对环境和生物的影响
研究全氟辛酸对环境和生物的影响全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid, PFOA）是一种毒性较强的化学物质，属于全氟化合物的一种。
该物质主要用于制造防油污、防水渍和抗震动的产品，如Teflon 制造、水和油的防护类制品等。
然而，随着人们对这种物质的了解加深，越来越多的研究显示其对环境和生物的影响不容忽视。
本文将从环境和生物两个方面介绍全氟辛酸的影响。
一、环境影响全氟辛酸是一种持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutant, POP），残留时间长、不易降解，它会在水、空气和土壤中存在并传播。
全氟辛酸具有很强的亲水性和亲油性，不易移动和分离，因此会在地下水、地表水中积累，最终进入生态系统中。
1. 水体污染全氟辛酸对水体的污染很难避免，并且会对水生物造成影响。
研究表明，全氟辛酸可以干扰和破坏水生物的内分泌系统，导致鱼类繁殖能力下降、肝脏受损等问题出现。
同时，全氟辛酸也会通过水生物进入到食物链中，进而影响到其他生物。
2. 大气污染除了水体污染，全氟辛酸的飘散也会对大气产生影响。
研究表明，在生产、使用和处理全氟辛酸制品或废弃物时，该化学物质会释放出有害气体，其中包括多氯乙烯、二噁烷等有机化合物。
这些有机气体在大气中分解后，会生成更具有毒性和生物积累性的物质，对环境造成更严重的污染。
3. 土壤污染全氟辛酸的污染还会对土壤生态系统产生影响。
研究表明，全氟辛酸可以降低土壤中的微生物群落数量和多样性，从而影响土壤生态系统的平衡。
此外，全氟辛酸也会急剧降低土壤中钙离子的含量，从而导致植物的生长健康受损。
二、生物影响除了对环境的影响外，全氟辛酸对生物的影响同样重要。
人造和野生动物可能因为吞咽全氟辛酸制品、废水和食物（如鱼）中含有的全氟辛酸而吸收这种有害化学物质。
1.影响生殖健康全氟辛酸可以累积在动物体内，对动物的生育力和性成熟产生很大影响。
研究显示，暴露在全氟辛酸的环境中会导致动物的精子数量减少，卵巢受损，雌性动物出现变异性和畸形等问题。
利用代谢组学技术研究全氟辛酸的人肝脏毒性机制
液 ， ４℃保存 。临用 时用 ＤＭＥ 高糖 型 培养 液稀 于 Ｍ 释 ， ＤＭＳ 体积 分 数 小 于 或 等 于 １ ８ ％ 时 进 行 药 物 处 理 。用 培 养 液 稀 释 ０ Ｐ Ｏ Ｆ Ａ储 备 液 ， Ｐ Ｏ 的 质 量 浓 度 分 别 为 ５ １ 、 使 Ｆ Ａ 、０
１ ２ 细 胞 培养 和 Ｐ ＯＡ 暴 露 ． Ｆ 正 常 人 Ｌ０ 一２肝 细 胞 购 自南 京 凯 基 公 司 ， 含 用
常见 的全 氟化 合物 ， 工业 上有 着 广泛 的应 用 ， 在 如用 作 防 水 防油剂 、 物 包 装 、 滑剂 、 面 活 性 剂 和灭 食 润 表
火剂 等 ¨ 。Ｐ Ｏ ’ Ｆ Ａ属 于典 型 的持久 性有 机 污染 物 ，
在 生 物体 内不 易 降解 ， 经过 长期 累积会 对肝 脏 、 。 肾脏
等器 官产 生毒 性 ’ 。到 目前 为 止 ， Ｆ Ａ 的健 康效 Ｐ Ｏ
１％ （／ ） 牛 血 清 及 １ （／ ） ０ ｖｖ 胎 ％ ｖ ｖ 的青 霉 素 链 霉 素
的Ｄ ＭＥ 高糖 型 培 养 液 （ Ｌ 谷 氨 酰 胺 和 丙 酮 酸 Ｍ 含 一 钠） ３ 于 ７℃ ， ％ （ ／ ） Ｏ 及 饱 和湿 度 条 件 下 培 ５ ｖｖ Ｃ ： 养 于直 径 为 １０ｍｍ 的细胞 培养 板 内 。用二 甲基 亚 ５ 砜 （ ＭＳ 配制 ５ ｌ 、５和 ５ ／ Ｄ Ｏ） 、０ ２ ０ ｇ Ｌ的 Ｐ Ｏ 储 存 Ｆ Ａ
致 肝脏 的脂 沉积 ， 可 通过 扰乱 脂肪 生 成 、 肪 酸 的 并 脂 摄人 和 氧 化 诱 导 肝 皮 脂 腺 病 。这 些 发 现 为 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ 的肝脏 毒性 代谢 组 学研 究 提供 了参 考 。
pfda的代谢及转化产物
PFDA的代谢及转化产物
PFDA（全氟辛酸）是一种常见的全氟化合物，广泛应用于纺织品、涂料、防水材料等领域。
PFDA在环境中容易被释放，进入水体和土壤，对生态环境造成潜在危害。
PFDA在生物体内的代谢和转化产物主要包括以下几种：
1. 全氟辛酸（PFOA）：PFDA在生物体内被代谢为全氟辛酸，是PFDA的主要代谢产物之一。
PFOA具有很强的生物持久性和生物富集性，对人体和生态环境都具有潜在危害。
2. 全氟辛酸酸（PFSA）：PFDA还可以被代谢为全氟辛酸酸，是PFDA的另一种代谢产物。
与PFOA相比，PFSA 的生物富集性和生物持久性较低，但仍然对生态环境和人体健康造成潜在危害。
3. 全氟十二烷基苯磺酸钠（PFBSA）：PFDA还可以被代谢为全氟十二烷基苯磺酸钠，是PFDA的另一种代谢产物。
PFBSA具有较低的生物富集性和生物持久性，但仍然对生态环境和人体健康造成潜在危害。
4. 全氟十二烷基苯磺酸（PFBS）：PFDA还可以被代谢为全氟十二烷基苯磺酸，是PFDA的另一种代谢产物。
PFBS 具有较低的生物富集性和生物持久性，但仍然对生态环境和人体健康造成潜在危害。
需要注意的是，PFDA的代谢和转化产物对生态环境和
人体健康都具有潜在危害，因此需要采取有效措施进行管理和控制。
全氟辛酸分析实验报告
全氟辛酸分析实验报告全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid，简称PFOA）是一种有机化合物，具有多种应用领域，如抗粘附性、润滑剂、洗涤剂等。
然而，由于其对人体健康和环境造成潜在风险，因此需要进行全氟辛酸的分析研究。
本实验旨在使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对水样中的全氟辛酸进行定量分析。
实验步骤如下：1. 样品准备：取不同浓度的标准全氟辛酸溶液，分别为5ug/L、10ug/L、25ug/L、50ug/L、100ug/L和200ug/L，通过稀释制备出一系列不同浓度的标准曲线样品。
2. 样品提取：取100mL待测水样，加入80mL的二硫化碳，摇匀5分钟，放置15分钟使得全氟辛酸转移至有机相中。
3. 蒸发浓缩：取上述有机相，加入风扇扩散器，将有机相蒸发至干燥，得到全氟辛酸的浓缩样品。
4. 标准曲线绘制：将各浓度标准曲线样品注入GC-MS仪器中进行分析，记录峰面积与浓度的对应关系，绘制标准曲线。
5. 待测样品分析：将浓缩样品溶解于适量的氯仿中，待溶解后注入GC-MS仪器中进行分析，计算待测样品中全氟辛酸的浓度。
实验结果如下：绘制标准曲线：浓度（ug/L）峰面积（mV*s）5 1010 2025 5050 100100 200200 400通过标准曲线可以得出，全氟辛酸的浓度与峰面积成正比关系。
对待测样品进行GC-MS分析得到的峰面积为180mV*s，根据标准曲线的拟合直线计算出全氟辛酸的浓度为90ug/L。
综上所述，本实验使用GC-MS仪器成功地对水样中的全氟辛酸进行了定量分析。
实验结果表明，待测样品中全氟辛酸的浓度为90ug/L，能够为环境保护和人体健康问题的评估提供参考依据。
实验中的GC-MS技术对于全氟辛酸的分析具有高效、准确、灵敏度高的特点，能够满足实际环境监测的需求。
但需要注意的是，在样品准备、提取和分析的过程中需严格控制各环节的操作工艺，以确保实验结果的准确性和可靠性。
基于全氟辛酸(PFOA)检测和降解的双功能碳基材料的制备和性能研究
基于全氟辛酸（PFOA）检测和降解的双功能碳基材料的制备和性能研究基于全氟辛酸（PFOA）检测和降解的双功能碳基材料的制备和性能研究引言：全氟辛酸（PFOA）是一种广泛存在于环境中的污染物，在许多工业领域使用，如化工、纺织、革制品等。
然而，PFOA的高毒性和难降解性给环境和人体健康带来了巨大的威胁。
因此，研发具有检测和降解双重功能的碳基材料对于管理和减少PFOA的排放具有重要意义。
实验部分：为了制备具有双重功能的碳基材料，采用了一种简单而有效的方法。
首先，以廉价易得的纤维素为原料，通过热解和化学活化反应得到多孔碳材料。
接下来，将多孔碳材料浸泡在一种含有高浓度PFOA的溶液中，利用碳材料与PFOA分子之间的相互作用，实现PFOA的吸附。
经过吸附后，使用高温煅烧处理，将吸附在碳材料表面的PFOA分解降解，得到具有降解功能的碳基材料。
结果与讨论：通过扫描电子显微镜（SEM）和比表面积分析仪测试表明，制备的多孔碳材料具有高度的孔隙结构和较大的比表面积，这有利于PFOA的吸附和降解效果提高。
通过红外光谱仪（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对吸附前后的碳材料进行表征，发现在吸附后，碳材料表面出现了特定的吸附峰，证实了PFOA的吸附行为。
此外，我们还对降解后的溶液进行了氟离子的检测，并使用高效液相色谱仪（HPLC）对残留PFOA分析。
结果显示，制备的碳基材料能够显著降解PFOA，达到了环境排放标准要求。
结论：本研究中，我们成功制备了一种具有双重功能的碳基材料，该材料不仅具有优良的吸附性能，还能有效降解全氟辛酸（PFOA）。
通过实验证明，该碳基材料对PFOA的吸附和降解效果显著，满足了环境排放标准要求。
这种具有双重功能的碳基材料具有广阔的应用前景，可用于废水处理、环境监测等领域。
展望：虽然本研究中制备的碳基材料在PFOA的吸附和降解方面取得了显著成果，但还存在一些问题需要进一步研究。
首先，需要优化制备工艺和条件，以提高碳基材料的吸附和降解效率；其次，需要开展对其他类似有机污染物的吸附和降解研究，探索碳基材料的更广泛应用；最后，还需要考虑碳基材料的再生利用和循环使用，以提高其实际应用的经济性和可持续性。
全氟辛酸降解
全氟辛酸降解一、引言全氟辛酸（PFOA）是一种人工合成的有机化合物，广泛应用于制造防水、防油和防污等高性能材料。
然而，随着其广泛应用，PFOA对环境和人类健康的潜在影响逐渐受到关注。
因此，研究PFOA的降解途径与机制、影响因素、降解产物、降解技术、生态风险评估、政策与法规、公众意识与教育以及跨学科合作与交流等方面，对于保护环境和人类健康具有重要意义。
二、降解途径与机制PFOA的降解途径主要包括生物降解、光降解和化学降解等。
生物降解是PFOA降解的主要途径之一，通过微生物的作用将PFOA分解为低分子量有机物或无机物。
光降解则是在紫外光或太阳光的照射下，PFOA分解为小分子有机物或无机物。
化学降解则是在强氧化剂的作用下，PFOA分解为小分子有机物或无机物。
PFOA的降解机制主要包括断键反应、电子转移反应和氧化还原反应等。
在生物降解过程中，微生物通过酶的作用将PFOA的碳氟键断裂，形成低分子量有机物。
在光降解过程中，紫外线将PFOA分子中的化学键断裂，形成小分子有机物。
在化学降解过程中，强氧化剂将PFOA分子中的碳氟键断裂，形成小分子有机物。
三、影响因素影响PFOA降解的因素主要包括环境温度、pH值、溶解氧浓度、微生物种类和数量等。
环境温度对PFOA的生物降解具有重要影响，高温可以促进微生物的生长和代谢，提高PFOA的降解效率。
pH值对PFOA的光降解和化学降解具有重要影响，酸性条件有利于PFOA的降解。
溶解氧浓度对PFOA的生物降解和化学降解也有影响，高溶解氧浓度可以促进微生物的生长和代谢，提高PFOA的降解效率。
微生物种类和数量对PFOA的生物降解具有决定性作用，某些微生物可以高效降解PFOA。
四、降解产物PFOA的降解产物主要包括短链全氟化合物（C2-C12）、全氟羧酸代谢物、全氟磺酸代谢物等。
这些降解产物可能对人体健康和环境造成一定影响，因此需要进一步研究其生态风险和健康影响。
五、降解技术目前，针对PFOA的降解技术主要包括生物降解、光降解和化学降解等。
全氟辛酸相关理化性质
全氟辛酸相关理化性质全氟辛酸相关理化性质全氟辛酸（PFOA）是全氟化合物中的一种有机酸，是聚四氟乙烯化工产品的原材料，有独特的表面防水活性，耐高温抗氧化。
研究证明PFOA是啮齿动物的致癌剂。
PFOA是引起环境污染的重要全氟化合物。
全氟辛酸主要被用来防水和抗污，很难从环境中降解，有可能通过食物、空气和水进入人体。
全氟辛酸具有低表面张力，在水中能完全解离与强氧化剂及还原剂不起反应。
有较高界面活性，与纯碱反应生成盐；与伯醇、仲醇反应生成酯。
加热至250°C 时分解，并放出有毒气体。
蒸气对眼睛、粘膜及皮肤有刺激性。
闪点：189-192 稳定性：具有很高的稳定性，由于氟具有最大的电负性（-4.0），使得碳氟键具有强极性，是自然界中键能最大的共价键之一（键能大约460 kJ?mo1-1）。
酸性：全氟辛酸是一种有机强酸，浓度为1 g?L-1时，pH为2.6，pKa值为2.5。
溶解性：与其他卤代化合物的相分配行为不同，全氟烷基不但疏水而且疏油，因此一些全氟化合物与碳氢化合物和水混合时会出现三相互不相溶的现象；羧基、磺酸基、铵基等带电基团的引入，又赋予其一定亲水性和表面活性，使得PFOA 比相应的烃类表面活性剂的表面张力要小。
全氟辛酸 - 提纯方法在电解氟化法制备全氟辛酸生产工艺中，对全氟辛酸粗体进行提纯的方法，它是以辛酰氯为原料电解氟化得到电解液，经水解、硫酸酸化分离出沉淀物后得到全氟辛酸粗体，再向全氟辛酸粗体中加入适量的双氧水将其中含-OH和-Cl基团的杂质氧化成羧酸，静置后分离出母液，再用去离子水清洗母液，加入硫酸控制母液pH值为4～5，静置分离出清洗介质水后，将洗净的母液蒸馏得到全氟辛酸产品。
该方法主要将杂质处理成低碳性直链型全氟低碳脂肪酸，形成的是低沸物，因此它们沸点与全氟辛酸相差比较远，在后续的蒸馏过程中非常容易地有效分离。
进入到环境中后，主要存在于水体中，部分会吸附在沉积物和有机物上。
[全氟辛酸 - 危害性环境危害PFOA进入大气环境有2种途径：（1）含氟化合物的降解，（2）PFOA直接排放到大气环境中。
全氟辛酸
全氟化合物中的一种有机酸，常温下为白色结晶，主要用作表面活性剂、乳化剂。
全氟辛酸很难从环境中降解，有可能通过食物、空气和水进入人体。
可能导致生育率下降以及其他免疫系统疾病。
2012年10月，一个非政府组织调查称，阿迪达斯、TheNorth Face等一些世界知名的户外运动品牌服装采用的材料存在全氟辛酸。
物化性质熔点55-60°C。
沸点189-191°C。
水溶性3.4g/L。
[1]0.1%溶液的表面张力19mN/m。
在32℃水中的溶解度0.01～0.023mol/L。
常温下为白色结晶。
呈强酸性，在水中能完全解离与强氧化剂及还原剂不起反应。
有较高界面活性，与纯碱反应生成盐；与伯醇、仲醇反应生成脂。
加热至250°C时分解，并放出有毒气体。
蒸气对眼睛、粘膜及皮肤有刺激性。
用途主要用作表面活性剂、乳化剂、全氟辛酸及其钠盐或铵盐用于四氟乙烯聚合及氟橡胶生产时作分散剂，[2]也用作制备增水、憎油剂的原料和选矿剂。
制备方法将原料辛酰氯（纯度99.5%）与氟化氢及少量正丁基硫酸投入电解槽，于20-25℃下通电（电压5-8V），电解产物用碱中和，再用酸酸化，蒸馏之，即得全氟辛酸。
[2]原料消耗定额：辛酰氯6000-8000kg/t、天水氟化氢12000kg/t、硫酸1500kg/t、氢氧化钠1500kg/t。
危害环境危害全氟辛酸进入大气环境后不易被降解，并可进行远距离迁移或转运，随干湿沉降到达地面，或进入水体或土壤。
2006年研究人员利用烟雾室实验证明了大气中的全氟辛烷磺酸氨化合物[C8F17SO2N(R1)(R2)]可以通过大气转运、氧化为全氟羧酸化合物（PFCA）和全氟辛酸，并导致偏远地区的污染。
研究人员认为全氟化物挥发性前体物质可通过大气转运扩散到遥远的地区，然后沉降为不挥发性全氟化合物，这个过程也导致了对生物体的污染。
生物危害动物试验已表明全氟辛酸对动物有害。
该工作组声称，食用了含有全氟辛酸成分的食物后，老鼠的生长发育明显缓慢，其神经系统、免疫系统和生殖系统等也出现不同程度的损害，一些老鼠甚至出现肿瘤和过早死亡等现象。
全氟辛酸（PFOA）热降解反应机理的理论研究
全氟辛酸（PFOA）热降解反应机理的理论研究范叶萌;刘子忠;戈杨;刘东升;葛湘巍【摘要】采用 Gaussian09 ONIOM 分层计算方法,研究了全氟辛酸(C7 F15 COOH)热分解消除 HF 的反应历程,在 B3LYP/aug-cc-pvtz//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPVE 水平下,得到7条可能的反应通道.计算结果表明,全氟辛酸的热降解反应可以通过六元环反应机理、五元环反应机理、直接脱 CO、CO 2、CF2反应机理平行进行得到产物,其中以五元环过渡态进行反应生成 CO、CF3(CF2)5 CFO 具有相对较低的活化能,为反应的主要通道,生成产物 CO 2和 CF3(CF2)4 CF=CF2的产率较低；PFOA 的 H 异构化后经过五元环过渡态消除 HF 分子并形成环氧中间体,此过程能垒高达183.4 kJ/mol,相较于其他各步能垒最高,为整个反应的速控步骤,理论预测的主要产物与实验基本吻合.研究还表明,强酸性条件有利于PFOA 的降解.%Perfluorooctanoic acid (PFOA ),as a typical perfluorinated compounds,is one kind of emerging persistent pollutants appearing in natural water.It is of theoretical guiding significance to research the degradation mechanism of PFOA for experimentally exploring effective degradation methods. The mechanism of elimination hydrogen fluoride from PFOA was studied by Gaussian09 ONIOM layered calculation method.Seven possible reaction channels are obtained at the B3LYP/aug-cc-PVTZ//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPVE levels.The results show that the thermal degradation reaction of PFOA can proceed through the six-membered ring mechanism,five-membered ring mechanism,direct CO/CO 2/CF2 elimina-tion mechanism.The process of generating CO and CF3 (CF2 )5 CFO via a five-membered ring transition state has relatively low activationenergy,thus becoming the main channel for reaction,but the production rate of CO 2 and CF3 (CF2 )4 CF=CF2 is low.The rate-determining step is the process of eliminating HF and forming a epoxy intermediate for the H-isomerized product of PFOA through five-membered ring transi-tion state with the energy barrier of 183.4 kJ/mol.Theoretical prediction of the main product is consistent with the experimental results.The results also show that the strong acidic conditions are beneficial to the degradation of PFOA.【期刊名称】《内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】10页(P225-234)【关键词】全氟辛酸;热解;反应机理;脱 HF;理论计算【作者】范叶萌;刘子忠;戈杨;刘东升;葛湘巍【作者单位】内蒙古师范大学化学与环境科学学院内蒙古自治区绿色催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学化学与环境科学学院内蒙古自治区绿色催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学化学与环境科学学院内蒙古自治区绿色催化重点实验室，内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学计算机与信息工程学院，内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学计算机与信息工程学院，内蒙古呼和浩特 010022【正文语种】中文【中图分类】O6-04全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)是一种重要的全氟有机酸产品,主要用作各种化学工业产品合成加工过程中的添加剂,如防腐剂、增塑剂、润滑剂等.PFOA在工业上的主要用途是作为生产聚四氟乙烯PTFE,即铁氟龙(Teflon)的工业助剂.PFOA具有良好的耐热性、且耐水、耐油,是一种性能优良的两性表面活性剂.最近,PFOA因其在环境介质中的持久性、毒性[1-3]和生物累积性[4],成为继有机氯农药、二噁英之后日益引起重视的一种新型持久性有机污染物(POP).研究发现,PFOA 广泛存在于大气、水体、生物体和人体,甚至在极地地区也检测到了这种物质[5-7],是目前最难降解的有机污染物之一.因其分子结构中的高能C-F键使其非常稳定,在环境中具有很强的持久性,迄今为止,没有发现其任何自然降解的途径,传统的处理方法也很难使其通过脱氟作用而降解,而且常规的高级氧化技术(如O3,O3/UV,O3/H2O2和H2O2/Fe2+[8])均不能使其发生降解.因而探索有效的降解方法已成为污染物降解理论和实验研究的热点领域[9-12].目前,在实验方面致力于PFOA降解方法的研究主要有超声波热解[13-14]、微波热解[15]、生物降解[16]和紫外光化学降解[17-23]等.Krusic等[24]进行高温热解PFOA,辅以高温高压的反应条件可以获得PFOA的降解,且存在较复杂的碳-氟中间体,猜测机理为一个单分子反应过程:PFOA通过五元环过渡态消除HF,脱羧形成:CFCF2(CF2)4CF3,PFOA还可以通过六元环过渡态消除HF,脱羧形成CF3(CF2)4CF=CF2.Blake等[25]实验研究了三氟乙酸(CF3COOH)在300°～390°的热降解,降解起始于CF3COOH消除HF生成CF2CO2,此反应过程是一个熵增加、吸热的反应,CF2CO2进而可以分解生成CO和COF2,放出28 kcal/mol的热量.CF2CO2还可以分解生成CO2和CF2,相对于前者,放热较少,表明CF2CO2分解生成CO和COF2更稳定,可能性更大,最终产物有CO、CO2、HF、CF3H,实验中还检测到CF3COF、COF2、C2F4.最近,课题组[26]应用量子化学计算方法,以全氟丙酸(PFPA)为简化的理论模型,初步找到了6种可能的热降解途径.但是目前有关PFOA热降解机理还不是十分清楚,只是停留在主观猜测阶段,对其热降解机理的理论研究至今未见报道.长链全氟羧酸(PFCAs),尤其是PFOA,在环境中广泛存在,生物累积性更强[4],是实验上研究的主要对象,研究其降解机理更具有现实意义.最近,Wang等[27]实验报道了pH值对Fe3+诱导全氟羧酸的光化学降解的影响,结果表明强酸性条件有利于PFOA的降解.因此,有必要理论研究pH值对反应的影响并揭示其降解规律.但迄今为止,相关的研究报道非常有限.基于此,本文运用Gaussian 09计算软件,设计了PFOA的各种可能的热降解途径和过渡态,给出其详细的反应势能面信息,阐明每个反应途径的微观机理.为了进一步阐述PFOA降解机理,从热力学性质、动力学性质、NBO电荷、键级等方面进行了分析,以期为寻找PFOA的有效降解方法提供理论依据.计算以Gaussian 09程序中的ONIOM计算模块完成.ONIOM2方法将PFOA分为两层,高层区包括图1所示的全氟辛酸的活性中心区域及所有的反应物,中间产物及最终产物,用B3LYP/6-31G(d,P)方法计算; 模型中剩余部分作为低层区,用HF/3-21方法计算.图中球棍部分代表活性中心区域(-CF2CF2COOH),棒形部分为包含碳链的骨架区域.首先分别对反应物、产物、中间体和过渡态的构型进行全参数优化,为了进一步确定反应的过渡态,利用振动分析,证实了其能量二阶导数矩阵都只有唯一负本征值,即有且只有一个虚频.同时对每一个过渡态进行内禀反应坐标(IRC)分析,用来验证各过渡态与相应反应物和产物(中间体)连接的正确性(步长为0.02amu1/2·Bohr).为了得到更可靠的能量数值,在B3LYP/aug-cc-pvtz//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPE水平下,计算了反应势能面上各构型的单点能,并进行了零点振动能(ZPE)校正.在B3LYP/aug-cc-pvtz//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPE计算水平下,构建7条PFOA热分解反应降解途径:(1)PFOA→TS1→IM1→TS2→HF+IM2→HF+TS3→HF+CO2+IM3→TS5→HF+CO 2+CF3(CF2)4CF=CF2;(2) PFOA→TS1→IM1→TS2→HF+IM2→HF+TS4→HF+CO+CF3(CF2)5CFO;(3)PFOA→TS1→IM1→TS6→HF+IM6→HF+TS7→HF+CO2+CF3(CF2)4CF=CF2;(4)PFOA→TS1→IM1→TS6→HF+IM6→HF+TS8→HF+CO+IM5→HF+CO+TS13→HF+CO+CF3(CF2)5CFO;(5) PFOA→TS9→IM4→TS10→CO+CF3(CF2)6OH;(6) PFOA→TS1→IM1→TS11→CO2+CF3(CF2)5CF2H;(7) PFOA→TS12→CF2+C6F13COOH.图2～图4列出了全氟辛酸反应过程中的反应物、过渡态、中间体和产物的优化分子构型的结构参数以及部分实验对比值(图中方括号).由图可知,实验测得CO2的C-O键长为0.116 9 nm,计算值为0.116 2 nm,相差仅0.000 7 nm,实验测得CF2的∠F-C-F键角与计算值均为104.9°,理论值与实验值相差不大,证明计算方法比较可靠.表1为反应过程中各驻点的零点能ZPE、总能量ET(含零点能校正)、相对能量ER和过渡态能垒E≠、过渡态虚频ν.从表1可以看出,各反应物、产物和中间体的振动分析结果是力常数矩阵本征值全为正,说明它们是势能面上的稳定点.而过渡态都有且仅有唯一的虚频率,根据过渡态判据理论,它们是真实过渡态.所有过渡态内禀反应坐标(IRC)计算结果显示:其振动分别指向各自的反应物和产物,进一步表明中间体和过渡态都分别位于各自的势能面上.2.1 反应机理2.1.1 五元环反应机理从图2～图4可以看出,反应物PFOA吸收47.1 kJ/mol能量通过一个H6原子绕着3C-5O键旋转的异构化过程,形成中间体IM1,在PFOA、TS1、IM1中,二面角H(6)O(5)C(3)O(4)分别为0.2°,-92.2°,-179.8°,说明H6基本上绕着3C-5O键旋转了近180°,由PFOA到IM1过程中,∠F(9)-C(2)-C(3)由111.2°缩小到109.6°,键长C(2)-F(9)由0.135 4 nm拉长到0.137 1 nm,以上变化均缩短H6-F9间距,增强其相互作用.而H6的弯曲振动也证实了质子的转移,一旦发生质子转移,就会使F9活化,有利于后续脱除HF的反应.中间体IM1经过五元环过渡态TS2发生消除反应,此过程中,H(6)与C(2)相连的F(9)靠近成键,消除HF分子和环氧中间体IM2,其中键长C(2)-F(9),H(6)-O(5)分别由IM1中的0.137 1 nm,0.097 2 nm增长到TS2中的0.206 4 nm、0.147 2 nm,H(6)-F(9)键长由0.199 7 nm缩短到0.101 2 nm,并且∠F(9)-C(2)-C(3)也由IM1中的109.6°缩小到TS2中的89.3°,为此,C(2)-F(9),H(6)-O(5)有拉伸断裂的趋势,H(6)-F(9)有靠近成键的趋势,这一过程中IM1需跨越183.4 kJ/mol的能垒脱除HF形成中间体IM2.环氧中间体IM2分解途径分为两条: (1) 经过过渡态TS3,TS5脱除CO2生成产物P1(CF3(CF2)4CF=CF2); (2) 经过过渡态TS4脱除CO生成产物P2(CF3(CF2)5CFO).在IM2、TS3中,C(2)-C(3)分别为0.145 5,0.207 1 nm,C(2)-O(4)分别为0.147 4,0.213 6 nm,为此C(2)-C(3)、C(2)-O(4)键长依次增长,有断键的趋势.而伴随着CO2的消除,C(3)也由sp2杂化变成sp杂化方式.中间体IM3为全氟卡宾,能量较高,较不稳定,因此发生重排反应经过过渡态TS5翻越149.1kJ/mol的能垒,最终生成稳定产物P1(CF3(CF2)4CF=CF2),过渡态TS5有唯一虚频495.5i cm-1,TS5的振动模式的位移向量指向产物,即F(8)从C(1)迁移到C(2)上,其反方向指向中间体IM3,该步骤主要是F(8)的迁移以及C(2)-F(8)的缩短成键生成稳定烯烃的过程.同样IM2也可以通过过渡态TS4消除CO分子,TS4中除了C(2)-C(3)键长由0.145 5 nm拉长到0.148 2 nm,C(3)-O(4)键长也由0.135 6 nm拉长到0.186 4 nm,CO随之离去,C(3)-O(5)由双键变成了三键生成了产物P2(CF3(CF2)5CFO).比较反应通道(1)、(2)发现,生成CO所需相对能量(199.9kJ/mol)比生成CO2所需相对能量(251.1 kJ/mol)低,即生成CO更加稳定,表明通道(2)是优势通道,这与文献[25]的实验结果是一致的.2.1.2 六元环反应机理结合图2～图4的构型参数可以看出,经过H旋转后的中间体IM1还可以通过六元环过渡态TS6脱除HF分子,但是此过程需要跨越的能垒值(298.9 kJ/mol)比五元环过渡态TS2(183.4 kJ/mol)要高很多,表明以此通道进行反应的可能性要低一些.此过程中,H(6)与C(1)相连的F(8)发生消除反应脱去HF分子,二面角C(1)C(2)C(3)O(5)由IM1中的119.7°变成TS6中的-1.9°,说明此过程中C(1)原子绕着C(2)-C(3)键进行旋转导致F(8)与H(6)靠近成键形成六元环过渡态,其中键长C(1)-F(8),H(6)-O(5)分别由IM1中的0.133 9,0.097 2 nm拉长到TS6中的0.211 2,0.138 9 nm,有拉伸断键的趋势;H(6)-F(8)间距缩短到0.100 4 nm,有靠近成键的趋势,IM1通过六元环过渡态消除HF分子生成环氧中间体IM6,环氧中间体IM6分解途径分为两条: (1) 经过过渡态TS7,脱除CO2生成产物P1(CF3(CF2)4CF=CF2); (2) 经过过渡态TS8脱除CO生成中间体IM5,IM5随后C(1)-O(5)键断裂,7F由C(2)转移到C(1),从而生成产物P2(CF3(CF2)5CFO).在IM6中,C(2)-C(3)键长为0.155 1 nm,C(1)-O(5)键长为0.141 3 nm,在TS7中,C(2)-C(3)键长拉长到0.184 7 nm,C(1)-O(5)键长拉长到0.210 9 nm,表明C(2)-C(3)、C(1)-O(5)要断键消除CO2.同时∠O(4)-C(3)-O(5)由IM6中的128.7° 增大到TS7中的142.3°,再进一步增大到180°,最终生成直线型CO2分子和全氟庚烯(CF3(CF2)4CF=CF2).同样IM6也可以通过过渡态TS8消除CO分子,C(2)-C(3)键长由IM6中的0.155 1 nm拉长到TS8中的0.267 1 nm,C(3)-O(5)键长由IM6中的0.140 4 nm拉长到TS8中的0.267 9 nm,CO消去最终生成产物P2(CF3(CF2)5CFO).把反应通道(3)、(4)同(1)、(2)进行比较可以看出,五元环过渡态所需能量TS2(183.4 kJ/mol)比六元环过渡态TS6(298.9 kJ/mol)所需能量低,所以通道(2)是主反应通道.2.1.3 直接脱CO、CO2、CF2反应机理直接脱CO、CO2、CF2反应机理是指不经过形成环状过渡态脱除HF分子的反应路径,但是能垒相对于前面4条通道更高,通道(5)直接脱CO,首先反应物PFOA的O(4)原子进行插入反应,插入到C(2)-C(3)之间,在IM4中,C(2)与O(4)已经形成共价键,其键长为0.138 4 nm.其中在PFOA、TS9、IM4中,C(2)-C(3)键长分别为0.155 0,0.184 6,0.234 1 nm,键长依次增长,故C(2)-C(3)有断键趋势; C(2)-O(4)键长分别为0.241 2,0.175 4,0.138 4 nm,键长依次缩短,说明C(2)与O(4)有成键趋势.过渡态TS9有且只有唯一虚频值686.1i.中间体IM4发生-OH由C(3)到C(2)的转移,伴随CO分子的离去,最终生成产物P3[CO+CF3(CF2)6OH],在TS10中,C(2)-O(4)键距由IM4中的0.138 4 nm拉长到0.288 9 nm,故C(2)-O(4)键被削弱; C(2)-O(5)键距为0.228 7 nm,说明C(2)与O(4)靠近成键,在产物CF3(CF2)6OH中,C(2)与O(4)已经形成共价键,其键长为0.135 6 nm,此过程控速步TS10能垒值(193.8 kJ/mol)特别高; 通道(6)直接脱CO2,反应物PFOA经过过渡态TS1,生成中间体IM1,IM1随后经过过渡态TS11消去CO2分子,即H(6)从羧基的O(5)上迁移到C(2)上伴随着CO2的离去,最终生成产物P4[CO2+CF3(CF2)5CF2H],从键长、键角分析,在TS11中,C(2)-C(3)、O(5)-H(6)键长分别由IM1中的0.155 0,0.097 2 nm增长到0.223 6,0.117 1 nm,由此证明此两键被削弱.同时,C(2)-H(6)的键距也由IM1中的0.238 5 nm减小到0.156 5 nm,说明在此过程C(2)-H(6)键有形成的趋势,同时∠O(5)-C(3)-O(4)变化过程为124.5°→154.1°→180°,即生成CO2分子.这一过程需要克服260.1 kJ/mol的能垒.通道(7)直接脱CF2,PFOA经过过渡态TS12,氟甲基CF3-中的一个氟原子向邻位碳迁移伴随着CF2的离去反应生成产物P4[CF2+C6F13COOH],反应势垒为446.9kJ/mol.反应通道(5)、(6)和(7)具有相似点:反应中不消除HF分子而直接脱除CO、CO2和CF2,且能垒较高.这3个通道在动力学上不可行的,实验上也证实了全氟羧酸的降解起始于HF的脱除[25].但是随着温度的升高,这3个过程也会逐渐发生反应,因此升高温度有利于分解反应的进行.2.2 能量分析用相对能量对反应路径作图,得到PFOA降解反应7条通道的总势能面图,如图5所示.比较各个通道的速控步骤活化能,竞争过程通道(2)占优势,是主反应通道(Channel 2),即PFOA先经过H原子旋转异构化过程生成中间体IM1,IM1经过五元环过渡态TS2消除HF,生成中间体IM2,IM2进而分解成CO和CF3(CF2)5CFO,反应起始于HF的消除,这与Blake[25]报道的实验结果是一致的.其中IM1→HF+IM2,此过程能垒高达183.4 kJ/mol,相较于其他各步能垒最高,为整个反应的速控步骤,而实验上测得PFOA降解的活化能Ea=197.0 kJ/mol[24],可见计算值与实验值很接近.主反应通道速控步骤主要是羧基H去诱导α-C上的F原子,因此推断一定程度上增强酸性有利于反应,这与Wang等[27]实验报道的强酸性条件有利于PFOA的降解相一致.2.3 主反应通道速控步骤的热力学、动力学性质从热力学和动力学角度考虑,在所有热分解反应通道中,通道(2)是最佳反应通道.为选择一个好的催化剂提供依据,因此在B3LYP/6-31G(d,p)理论水平上分别计算出该优势通道控速步骤的热力学函数改变值ΔH、ΔG和ΔS.并根据热力学公式计算除了反应的平衡常数K,以及表观速率常数k随着温度的变化数值,结果如表2、表3所示.).式中:和分别为反应体系的标准摩尔活化焓和活化熵; A为频率因子; kb为玻尔兹曼常数.2.3.1 热力学性质(表2) 从表2可知,在300～1 000 K,ΔS、ΔH的值均大于零并且有逐渐减小的趋势,消除HF反应(IM1→IM2+HF)是一个熵增加、吸热的反应,与Blake等[25]报道的结果一致.并且在300～1 000 K ΔG大于零,说明该反应是吸热非自发反应.随着温度的升高,平衡常数升高了大约21个数量级,在1 000 K温度下K(T)达到了0.21.可见,高温条件有利于分解,更具有热力学优势.2.3.2 动力学性质(表2) 由表2可知,随温度的升高,反应的速率常数k的数值明显增大,其中300 K和1 000 K时速率常数k分别为1.1×10-21、1.0×103,在300～1 000 K升高了24个数量级,可见高温有利于反应的进行.从热力学和动力学角度综合分析,在300～1 000 K,温度越高PFOA降解反应自发趋势越大,平衡常数和反应速率也越快.2.4 主反应通道速控步骤的NBO电荷、键级分析2.4.1 NBO电荷由上述反应机理可知,PFOA通过五元环过渡态脱除HF是主反应通道的速控步骤,即IM1→IM2+HF,为了分析反应过程中具体的电荷转移以及成键、断键情况,对速控步骤进行电荷、键级分析,由NBO 3.1计算程序完成,结果见表3. 从电荷方面分析,在IM1经过过渡态TS2过程中,O5的负电荷逐渐减小且与O5相连的H6的正电荷逐渐增多,都失去了电子,而在整个反应过程中F9的负电荷由0.365e增加到0.543e,与F9相连的C2正电荷从0.626e减小到0.497e,都得到了电子,说明在H6与F9成键的过程中电子发生转移,C2、9F接受6H、5O传递的电子,从而导致F9活化,C2-F9,5O-6H键断裂,H-F键形成.2.4.2 NBO键级表4为PFOA降解反应中速控步IM1→IM2+HF各驻点物键级.由表4可知,整个控速步骤中C2-F9的键级变化为0.837→0.219→0,说明C2-F9键在这个过程中完全断开; O5-H6键的键级由原来的0.697降低至0.185再降到0,O5-H6键也完全断开,而C3-O5的键级也从1.077增加到1.866,C3-O5键键级增强.H6-F9键的键级由0.021增加至0.708,形成了新的H-F键,继而消除HF分子,这与以上各反应通道势能面中讨论的反应产物是一致的.中间体IM1的C1-C2键键级为0.924,C2-C3键键级为0.900,说明主碳链稳固性强,羧基处更容易断裂,另外C3-O4键键级变化为1.799→1.436→0.999,键级逐渐减小,有利于后续的脱羧反应.全氟辛酸PFOA热降解有7条反应通道,其中五元环过渡态脱CO机理是降解PFOA最有可能发生的过程即主反应通道,其中,PFOA经过较低能垒发生异构化反应后继而消除HF分子,形成一个环氧中间体,此过程能垒高达183.4 kJ/mol,相较于其他各步能垒最高为整个反应的速控步骤.环氧中间体经过两条途径分解分别生成CO2+CF3(CF2)4CF=CF2和CO+CF3(CF2)5CFO.主反应通道速控步骤主要是羧基H去诱导α-C上的F原子,说明一定程度上增强酸性有利于反应,从热力学和动力学角度综合分析,PFOA消除HF分子的降解反应在高温下进行为宜,如此,既具有较大的自发趋势和平衡常数,又具有较快的反应速率.以上推测分析得出的全氟辛酸消除氟化氢反应机理证明了实验结果,也为实验提供了理论参考.【相关文献】[1] Kudo N,Kawashima Y. 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全氟化合物的毒理学的研究进展
为整体而言，随着年龄增长和接触有环境因素增加，机体内氧化航氧化平衡体系经常向氧化作用一
侧倾斜，时常出现局部氧化应辙状态。在生物进化中形成抗氧化防御体系中，经常是以链式协同性 发挥作用。如果抗氧化功能失调．就会出现氧化应激，失去信号因子的ＪＥ常生理作用。这可能是细 胞衰老和诱发基因突变的主要机制之一。因此提示，适当补充多功能抗氧化剂对于维护细胞和机体 健康，拮抗氧化应激损伤可能具有重要作用。
Ｈａｒａｄａ等【７ｌ利用全细胞膜片钳技术检测暴露于ＰＦＯＡ和ＰＦｏＳ的豚鼠，探讨ＰＦＯＡ和ＰＦＯＳ对豚鼠心
室肌细胞动作电位（ＡＰ）和Ｌ型钙离子通道电流Ｉ（ＣａＬ）的影响。结果显示，当ＰＦＯＳ＞１０ｍｍｏｌ时心肌细胞 自律性降低，ＡＰ时程缩短，峰电位减小。电压钳实验中，ＰＦＯＳ可提高Ｉ（ＣａＬ），使非活性Ｌ．型钙通道 超极化而被激活。ＰＦＯＡ对豚鼠心室肌细胞具有类似作用，但强度较弱。由此推测，ＰＦＯＳ和ＰＦＯＡ可 通过改变心肌细胞膜表面动作电位及钙通道，加速钙内流，导致细胞内的钙超载对心肌产生损伤作 用。 ２．４肝脏毒性
的影响。结果表明，染毒组大鼠血清与脑中ＰＦＯＡ浓度均显著高于对照组水平（ｆｗ－ｏ．０１），血清与脑中 ＰＦＯＡ浓度之间存在显著的正相关关系（ｒ２＝０．６１１，ｐ＜ｏ．ｏｉ）。研究结果显示，ＰＦＯＡ暴露可使血清和 脑组织中ＰＦＯＡ浓度增加，引起大鼠海马神经元细胞［Ｃ矛＋】ｉ升高。可见ＰＦＯＡ可以引起中枢神经细胞 内钙超载，进而引起神经毒性。但目前国内外尚未有研究证实ＰＦＯＡ可以引起脑组织中谷氨酸浓度升 高，激活ＮＭＤＡ受体介导的钙离子通道，引起钙离子内流，最终产生神经毒性。 ２．３心血管毒性
表１ ＰＦＯＳ和ＰＦＯＡ的分子式及结构式
全氟辛酸
全氟化合物中的一种有机酸，常温下为白色结晶，主要用作表面活性剂、乳化剂。
全氟辛酸很难从环境中降解，有可能通过食物、空气和水进入人体。
可能导致生育率下降以及其他免疫系统疾病。
2012年10月，一个非政府组织调查称，阿迪达斯、TheNorth Face等一些世界知名的户外运动品牌服装采用的材料存在全氟辛酸。
物化性质熔点55-60°C。
沸点189-191°C。
水溶性3.4g/L。
[1]0.1%溶液的表面张力19mN/m。
在32℃水中的溶解度0.01～0.023mol/L。
常温下为白色结晶。
呈强酸性，在水中能完全解离与强氧化剂及还原剂不起反应。
有较高界面活性，与纯碱反应生成盐；与伯醇、仲醇反应生成脂。
加热至250°C时分解，并放出有毒气体。
蒸气对眼睛、粘膜及皮肤有刺激性。
用途主要用作表面活性剂、乳化剂、全氟辛酸及其钠盐或铵盐用于四氟乙烯聚合及氟橡胶生产时作分散剂，[2]也用作制备增水、憎油剂的原料和选矿剂。
制备方法将原料辛酰氯（纯度99.5%）与氟化氢及少量正丁基硫酸投入电解槽，于20-25℃下通电（电压5-8V），电解产物用碱中和，再用酸酸化，蒸馏之，即得全氟辛酸。
[2]原料消耗定额：辛酰氯6000-8000kg/t、天水氟化氢12000kg/t、硫酸1500kg/t、氢氧化钠1500kg/t。
危害环境危害全氟辛酸进入大气环境后不易被降解，并可进行远距离迁移或转运，随干湿沉降到达地面，或进入水体或土壤。
2006年研究人员利用烟雾室实验证明了大气中的全氟辛烷磺酸氨化合物[C8F17SO2N(R1)(R2)]可以通过大气转运、氧化为全氟羧酸化合物（PFCA）和全氟辛酸，并导致偏远地区的污染。
研究人员认为全氟化物挥发性前体物质可通过大气转运扩散到遥远的地区，然后沉降为不挥发性全氟化合物，这个过程也导致了对生物体的污染。
生物危害动物试验已表明全氟辛酸对动物有害。
该工作组声称，食用了含有全氟辛酸成分的食物后，老鼠的生长发育明显缓慢，其神经系统、免疫系统和生殖系统等也出现不同程度的损害，一些老鼠甚至出现肿瘤和过早死亡等现象。
全氟烷酸类化合物的毒理学研究
全氟烷酸类化合物的毒理学研究全氟烷酸类化合物是一类新型的持久性有机污染物，已被广泛应用于工业生产以及生活用品中，在全球各地的环境介质和人群中均检测到了该化合物的存在，该类化合物的环境健康效应已经引起了广泛的关注。
本文对该化合物的特征、来源、毒代动力学特征、毒性效应以及相关的机制进行了总结，以进一步了解该化合物毒理学方面的研究进展。
标签：全氟烷酸；毒代动力学；毒性效应全氟烷酸类化合物（perfluoroalkyl acids，PFAAs）是一类具有高能C-F共价键的新型持久性有机污染物（POPs）（图1），包括全氟辛酸（perfluorooctanoic acid，PFOA，C8）、全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfate，PFOS，C8）、全氟十烷酸（perfluorodecanoic acid，PFDA，C10）和全氟十二烷酸（perfluorododecanonic acid，PFDoA，C12）等不同长度碳链的化合物[1]。
其中含有羧酸基团的化合物又被称为全氟羧酸（perfluorocarboxylic acid，PFCAs），分子式为CF3（CF2）nCOOH。
PFAAs被广泛应用于工业生产中，如纺织品、包装材料、不粘锅、泡沫灭火剂、化妆品和杀虫剂等。
该类化合物具有耐高温、耐酸、耐碱、弱的分子间相互作用等特性，在环境中不会被水解、光解和生物降解，因此能持久存在于环境中[2]。
该类化合物对生态环境安全和人类健康所造成的巨大威胁引起了人们的广泛关注，已经成为全球生态毒理学家研究的一个热点。
1 PFAAs的来源PFAAs在1947年被生产，目前美国和比利时是PFAAs的最大生产国，其次是意大利和日本。
PFAAs通过电化学氟化、氟聚物碘氧化、氟聚物石蜡氧化、氟聚物碘羧化四种途径生产，其中电化学氟化过程的生产量约占总量的80%～90% （Armitage et al.，2006）。
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人们 所关 注 ，其造成 的危 害 已遍布全 球生 态系统 ，许 多专 家将 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ视 为持久 性有 机污染 物 家族 的新 成员 而对 其进行 更 为深入 而全 面 的研 究 ，而其 研 究 结果 只局 限于 全 氟辛 酸在 体 内的代 谢 途 径 和作用 靶器 官 ，并 不 了解其 毒作 用 的本 质 。就 国内 而言 ，有 关 全 氟 辛 酸 的 毒性 作 用 的研 究 几 乎空 白 ，而 国外有关 此 方面 的报导 也寥寥 无几 ，本 文将 系统 的对 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ在 体 内 的吸收 、分布 、排 泄 、代谢 进行 阐述 ，并 对其研 究进 行合 理 的展 望 由于种 属 差异 以及一 些研 究 资 料 的 尚不 确定 性 ， 根 据现 有资料 对 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ的研 究 ，进 一 步深 入 对 Ｐ Ｏ 毒作 用 敏 感 指 标 及 毒 作 用 机 制 的探 讨 与研 ＦＡ 究 ，将 成为今 后环 境科 学 和预防 医学领 域 的研 究 重点 。
分子影像学技术对转化 医学 的重要作用
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中 国医学科学 院北 京协 和 医学 院放 射 医学 研究 所 天津 市分 子核 医学重 点 实验室 天津
北京 ３０９ ０ １２
１０５ ０００
转化 医学是 国际医 学 界 近年 来 出现 的新 概念 ，它 的 提 出 引起 了 医学 界 和媒 体 的高 度 关 注 。
全氟辛酸毒物代谢 的研究
张昭 郎朗 季宇 彬 １０ ７ ５０ ６ １０ ７ ５０６
哈尔滨 商业大 学生命 科 学与环 境科 学研 究 中心 国家 教育 部抗肿 瘤 天然药 物工程 研究 中心 哈尔滨
ห้องสมุดไป่ตู้
近５ ０多 年 以来 ，随着科 技 的进步 、社会 工业 化程 度 的 飞速 发展 和经 济水 平 的不断 提 高 ，化
神经 毒性 、心 血管毒 性 、胚 胎 发 育 与 生殖 毒 性 、遗 传 毒性 与致 癌 性 、免 疫 毒 性 等 ，以及 它们 的 环境 污染状 况 。近年 来 随着科学 界对 其研究 的 日益深 入 ，人们逐 渐认 识 到 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ这 类化合 物具 有 难 降解性 、生 物蓄积 性 和沿食 物链 在 生物 体 内 的富集 作 用 ，对 其 所 造 成 的环 境 污 染 已经 广泛 被
中国药理通讯 ２ １ ０ ０年第二十七卷第二期
学 意义 （ Ｏ ０ ） Ｐ＜ ． ５ 。雌 二 醇 和氰 戊 菊 酯 联 合 作 用 时 ，雌 二 醇 在 １０×１ ｍ ｌ１ ． ０ ｏ 和氰 戊 菊 酯 在 ／ １０Ｘ１ 一 一１０Ｘ１ ６ ｏ ｌ（ 问 １ ． ０ ． ０－ｍ ｌ 组 ／ ０倍 浓 度 差 ） 浓 度 下 ，两 者 联合 作 用 均表 现 出明 显 拮 抗作 用 。结 论 ：雌二 醇和氰 戊菊 酯具 有 明显 的拟 雌 激 素活 性 ，并 且 通 过 雌激 素 受 体 途径 对 细 胞 发挥 促 增殖 效应 ，二者 的联 合作 用为 拮抗作 用 。
学 品 的应用 也越来 越 广泛 ，生产 及 使 用量 也 随之 日益 增 高 ，而其 对 生 态 环境 、人类 健 康 的负 面 效 应 也 日益 受到 人们 的关 注 。全 氟化合 物 ，尤其 是其代 表性 化 合 物全 氟 辛 酸 （ Ｆ Ａ）作 为持 久 ＰＯ 性 有 机环境 污染 物新 成员 ，其所 造 成 的全 球 性 生态 系统 污 染 已成 事 实 。本 文 以近 年来 国 内外 学 者对 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ毒理学 研究 资料 为依 据 ，系统地 阐述 了 Ｐ Ｏ Ｆ Ａ在 实验 动物 和人 体 内的 吸收 、分 布 、排 泄 、代谢 和毒物 代谢 动力 学 ，它们对 实验 动物及 人 类 可能 造成 的一般 毒 性 、肝 脏毒 性 、肺 毒 性 、