全氟辛基磺酸及其盐类替代物的毒理学研究

綦 峥，于 淼，邹 翔，曲中原，季宇彬

(1. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；2. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)

全氟辛基磺酸及其盐类替代物的毒理学研究

綦 峥1，于 淼1，邹 翔1，曲中原2，季宇彬1

(1. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；2. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)

2014年3月26日实施的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约修正案》中对全氟辛基磺酸及其盐类的特定豁免用途和可接受用途做了详细的规范.中国作为成员国之一在遵守公约的同时也在努力寻找新的替代物，目前我国对公约中规定的禁用污染物替代产物的合成种类和合成方法十分繁多，将对几类主要的替代产物的毒理学研究进展进行阐述，为该类产品的生产者和使用者的安全提供理论防护依据，也为以后斯德哥尔摩公约的修正案提供参考.

持久性有机污染物；替代物；全氟辛基磺酸盐

《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》于2001年在斯德哥尔摩通过，2004年正式生效，主题是保护人类健康和环境免受持久性有机污染物(POPs)危害的全球行动，包括中国在内的124个成员国签署了该公约.此公约中列了12大类污染物，每隔几年都会提出一些修正案，纳入一些新的污染物，或对一些污染物提出特定豁免用途和可接受用途，规定一些发展中国家在一定时间后禁止使用.在国际上禁用一些持久性有机污染物的同时，各个国家都在积极的研制新的替代品，然而它们的替代品如果想要和禁用污染物拥有类似的性质和用途，那么替代品可能与原物质具有类似的化学性质和结构，因此替代物的毒理学研究也尤为重要.

全氟辛基磺酸(PFOS)是由8个碳组成的全氟阳离子的一类盐，是一种持久性有机污染物，进入生物体后会优先黏附于蛋白质上，然后大部分全氟辛酸进入血液中和血浆蛋白结合，其余部分则累积于肝脏和肌肉组织中[1].根据2013年8月30日，第十二届全国人大常委会第四次会议审议批准，并于2014年3月26日在我国生效的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》修正案中规定全氟辛基磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟的特定豁免用途为：半导体和液晶显示器(LCD)行业所用的光掩膜、金属电镀(硬金属电镀)、金属电镀(装饰电镀)、某些彩色打印机和彩色复印机的电子和电器元件、用于控制红火蚁和白蚁的杀虫剂、化学才有的生产和使用.其可接受的用途为：照片成像、半导体器件的光阻剂和反射涂层、化合物半导体和陶瓷滤芯的刻腐剂、航空液压油、只用于闭环系统的金属电镀(硬金属电镀)、某些医疗设备、灭火泡沫的生产和使用.

根据PFOS难降解的化学结构特点，目前其替代产物大致分为三类.第一大类，用4个碳(C4)或者6个碳(C6)的聚合物代替8个碳的，因为8个碳属于长链，环境难以降解，而C4或者C6的聚合物则相对长链结构变短了，环境相对容易降解了，此类替代物的代表是全氟丁基磺酸钾(PFBSK).第二大类是用硅或者溴代替氟，合成者认为PFOS的主要毒性来自氟离子，而溴带一个正电荷，硅带四个正电荷，用溴来代替氟的产物性质虽然没有PFOS的效果好，但是效果相差不多.用硅代替氟可以更加高效且无毒，不过硅的合成技术目前国内并不成熟，而且硅的成本比氟高很多，根据中国的国情也不一定能作为短期的实施目标，所以这类研究大多集中在国外文献.第三类替代物为其他阳离子表面活性剂，如季铵盐系列长链，全氟聚醚(PFPE)类化合物等等.

1 C4或者C6的毒理学研究

PFOS的生产商之一美国3M公司，从2002年起停止生产PFOS，并于2003年开始生产PFBSK，该类产品得到了美国环境保护署和其他环境机构批准[2]. 2005年以后，美国和日本的一些生产商也相继推出了全氟己基磺酸盐(PFHS)系列产品，并做了对比试验证明其毒性小于PFOS[3-4].

中国科学研究院生态研究所杨蓉等人[5]对不同合成方法合成的C4和C6的四种样品：全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂、调聚法合成的三防织物整理剂、电解氟化法合成的C4织物三防整理剂及电解氟化法合成的C6织物三防整理剂进行离体内分泌的影响评估，实验证明四种样品对内分泌均无影响.

任东凯等[6]对PFOS和四种替代品纺织三防整理剂、50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂、C6织物三防整理剂及C4织物三防整理剂做了两栖类胚胎的发育毒性对比试验，证实了纺织三防整理剂和50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂对非洲爪蟾胚胎毒性强于PFOS，而C6和C4织物三防整理剂对非洲爪蟾胚胎没有明显的毒性.另外，PFOS和四种替代品对黑斑蛙的胚胎没有明显毒性.2002 年，国际无脊椎动物协会正式将家蚕确定为鳞翅目模式昆虫[7]，并于2009年完成了家蚕基因组测序[8]，自此，中国构建了家蚕遗传数据库，成为世界上第一个以家蚕为生物模型的国家.王瀛寰等[9]对上述PFOS的四种替代品对大造蚕种的急性毒性显示均为低毒，较低浓度的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂对大造蚕种的结茧率有严重影响，实验证明当该表面活性剂浓度达到0.04 g/kg时，茧层率下降极为明显，孵化率为0.而纺织三防整理剂、C4和C6织物三防整理剂对蚕卵孵化没有明显影响.蜜蜂具有分布性广和移动性大的特点，对环境污染十分敏感，因此常常用作环境污染和生物安全的指示性生物[10-12].王会利等[13]用“小烧杯法”法对上述四种PFOS的替代品对中华蜜蜂做了急性毒性试验，实验得到 C4 织物三防整理剂对中华蜜蜂的24 h-LC50为 1 435 mg/L，48 h-LC50为 284.67 mg/L；其他三种替代品没有出现蜜蜂死亡.四种替代品用“饲喂管法”对中华蜜蜂的急性毒性实验均显示为低毒.禽鸟中的鹌鹑因其对环境污染的敏感性而被广泛应用于毒性评价实验[14]，美国国家环保局及经济合作与发展组织准则中规定的受试鸟类均包括鹌鹑[15-16].王瀛寰等人[17]利用中国白羽鹌鹑对上述四类PFOS替代品进行毒理学研究，急性饲喂毒性实验显示全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂的 LC50为 970.50 mg/kg(中等毒性)，其他三种替代品均为低毒.慢性毒性试验中显示除C4 织物三防整理剂未表现出明显的生殖毒性外，织物三防整理剂和 C6 织物三防整理剂均能够降低中国白羽鹌鹑的孵化率，并导致胚胎死亡率；织物三防整理剂、C6 织物三防整理剂和全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂均可降低鹌鹑的受精率.

研究表明全氟化高聚物随着碳原子数的减少，毒性明显降低[18-19].刘敏等[20]对全PFBSK对水生毒性进行了评价，实验证明其对羊角月牙藻，大型溞，鮈鲫无水生毒性，实验还采用鮈鲫，黑头软口鲦，虹鳟鱼为PFOS和PFBSK作对比实验，显示PFBSK的水生毒性明显偏低.

2 硅或溴化聚合物的毒理学研究

聚二甲基硅氧烷(PDMS，简称二甲基硅油)和聚甲基含氢硅氧烷(PMS，简称含氢硅油)广泛引用于洗发露，洗碗剂，纺织等领域.PDMS在食品加工过程中，可作为消泡剂或上光剂，其最大允许用量一般为0.01～0.2 g/kg, 大量摄入聚二甲基硅氧烷危害人体健康[21]，目前还没有对PDMS和PMS具体的毒理学研究报道.纳米硅颗粒因为其表面的荷叶效应而具有极好的拒水性，因而广泛引用于纺织，涂料，制漆，造纸中的添加剂外，还被用作化妆品和药物制剂中的辅料.因为纳米颗粒是空气中颗粒污染物的主要组成部分，能引起呼吸系统和心血管系统损伤.研究发现纳米硅颗粒引起心肌缺氧，心肌细胞损伤，房室传导阻滞等方面的功能障碍[22].

另一大类有机硅和溴的聚合物应用于阻燃剂，例如三-(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯(TBC)，TBC不仅用于阻燃剂，还广泛应用于聚烯烃，不饱和聚酯，合成橡胶和纤维等领域[23].TBC被证实能抑制斑马鱼肝脏中卵黄蛋白原基因的表达，并影响性腺发育，具有潜在的内分泌干扰效应[24].

3 其他阳离子表面活性剂的毒理学研究

除上述替代品外国内季铵盐类和全氟聚醚(PFPE)的产品种类很多，合成方法也非常多，不同的合成方法影响了有效成分的浓度.目前PFPE类的产品已经通过了美国食品及药物管理局(FDA)关于直接食品接触的认证[25].而季铵盐类的产品多用于复配和杂化使用，因此在应用中多以混合或中间体的形式出现，对这类产品的毒理学研究暂时不明确.

4 结 语

国际上对PFOS的生产和进出口有严格的规定，各国研制的替代品层出不穷，替代品的毒理学研究不仅仅为生产者和使用者提供科学研究基础，也为斯德哥尔摩公约的下一阶段实施提出毒理学佐证.目前除了对新出现的替代品需要加强毒理学研究外，对于已有毒理学研究的替代品的深入研究也需要加强.

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Toxicology study on replaceable products of PFOS

QI Zheng1, YU Miao1, ZOU Xiang1, QU Zhong-yuan2, JI Yu-bin1

(1. Research Center on Lift Sciences and Environmental Sciences, Harbin University of commerce,Harbin 150076, China; 2. School of Pharmacy, Harbin University of commerce, Harbin 150076, China)

The perfluorooctane sulfonate (PFOS) was specified on the Stockholm Convention on persistent organic pollutants on 26th March, 2014. The amendments provided the specific and acceptable implementation of PFOS.China as a member country was compliance with the convention, and also trying to find new replaceable products. There were lots of new replaceable products and synthesis types in China. This paper focused on the toxicology of several main kinds of replaceable products, which to provide a theoretical basis for the protection of producers and the users. Meanwhile, this paper proposed basic research data for the future of Stockholm Convention.

POPs; replacement; PFOS

2015-01-17.

黑龙江省博士后落户基金(LBH-Q14093)；中国博士后基金项目(2013M531059)；黑龙江省青年基金项目(QC2012C002)；国家自然科学基金项目(81274067)；国家教育部重点科研课题(210059)；黑龙江省科技重点攻关项目(GC08C504)；黑龙江省自然科学基金项目(D201028)；黑龙江省肿瘤预防与抗肿瘤药物研究高校重点实验室开放课题(CPAT-2012005).

綦 峥(1981-)，女，博士，副教授，研究方向：环境毒理学.

X174

A

1672-0946(2015)05-0546-03