全氟和多氟烷基类化合物(PFASs)的环境转化与分类管控

宋博宇，郑 哲，吕继涛，黎 娟*，王亚韡

1. 生态环境部对外合作与交流中心，北京 100035

2. 中国科学院生态环境研究中心，环境化学与生态毒理学国家重点实验室，北京 100085

全氟和多氟烷基类化合物(per- and polyfluoroalkyl substances, PFASs)是一类以烷基链为骨架，氢原子被氟原子部分或全部取代的人工化学物质. 由于C-F 键的键能极强，导致PFASs 具有很高的稳定性.在进入环境或生物体后，PFASs 可表现出半衰期长、难降解和较强的生物富集特性. 迄今为止，PFASs的生产和使用历史已长达70 余年. 据统计，2018 年全球含氟聚合物的产量超过32×10t/a. 预计到2030年，全氟烷基酸的全球累计排放量总计≥4.6×10t.在日常生活中，PFASs 的应用极为广泛，其应用所覆盖的范围主要包括工业采矿、食品生产及防火泡沫等多个方面. 而在生产、使用以及使用之后的废物处理过程中，PFASs 也能通过大气挥发、干湿沉降、农田生物固体残留、渗滤、径流等多种途径释放到环境中，且伴随着不同程度地迁移转化. 总体而言，PFASs 在环境介质中的迁移转化主要有两种途径：一种是具有挥发或半挥发性的PFASs(一般为前体物)，能够通过大气环流作用进行传输，并伴随一定程度的光降解、热降解等非生物降解的发生；另一种是全氟烷基羧酸(PFCAs)和全氟烷基磺酸(PFSAs)等离子型PFASs，由于具有一定的水溶性，因此离子型PFASs 可以通过水循环系统进行迁移，且部分PFASs 可发生水解、微生物降解等降解转化作用. 目前，多种环境介质(水、气、土壤等)中可普遍检出PFASs. 水体中赋存的PFASs 主要包括全氟丁基磺酸(PFBS)、全氟辛基磺酸(PFOS)、全氟辛基羧酸(PFOA)及氯代多氟醚磺酸盐(F-53B)等短链和中长链单体；世界各地的饮用水中也可普遍检出PFOS和PFOA 单体. 其中，除了点源污染附近的水体(赋存浓度可达ng/mL)外，普通地区饮用水中PFOS 和PFOA 的浓度尚处在较低水平(pg/mL 级). PFASs 在河水中的赋存浓度为0.775～1 060 ng/L，长江上覆水体中PFASs 的平均浓度为52.6 ng/L，而海水中浓度约为0.413～718 ng/L. 海洋及沉积物被认为是PFASs 最终的汇，其中短链PFASs 主要存在于水溶相中，而长链PFASs 主要富集在表层沉积物及悬浮颗粒物中. 例如，我国东海、黄海及环渤海海洋沉积物中PFASs 的总浓度为0.21～4.74 ng/g (以干质量计)，且以PFOA、PFOS 及PFNA 等长碳链单体为主.大气中主要赋存的PFASs 单体为FTOHs、8∶2 FTOH及磺酰胺类等前体物，其总浓度为93.6～131 pg/m.另有研究指出，我国沿海城市大气PM中PFASs的总浓度为23.6～94.5 pg/m，其中PFOA、短链PFCAs和PFSAs 检出率高于长链PFCAs. 长期以来，我国土壤中以PFOS 和PFOA 等长碳链PFASs 单体为主. 然而近期研究指出，我国居住用地土壤中PFASs 总浓度为244～13 564 pg/g，且表现出短链类似物及新型替代物已逐渐成为土壤中主要赋存的PFASs 单体的趋势，这与我国PFASs 的替代及管控历程紧密关联.一般而言，环境中的PFASs 可以通过呼吸吸入、皮肤接触、膳食摄入等方式暴露于人体，加上PFASs 在机体内的生物降解转化十分有限，这导致其最终会对生物和人体产生低剂量、长周期的持续暴露并可诱发潜在健康危害. 已有研究显示，PFASs 在普通人群血液中的赋存浓度为nmol 级别，在职业工人中为μmol 级别，且其赋存浓度随时间呈逐年上升趋势. 毒理学研究结果表明，PFASs 具有肝毒性、神经毒性、生殖及发育毒性、内分泌干扰活性和疑似致癌性. 流行病学研究则指出，PFASs 暴露与人体多种不良健康结局紧密关联. 例如，男性青年人群血清中睾酮水平与PFOS 浓度呈负相关；PFASs 暴露可以造成生育适龄男性精液质量下降，并可进一步造成不孕不育症的发生. 更为重要的是，PFASs 对生理敏感人群也具有潜在健康风险. 其中，PFASs 可通过胎盘屏障对胎儿造成产前宫内暴露，并且是干扰儿童性早熟的潜在污染物；而低剂量PFASs 暴露亦可对早期生命肺部健康产生不利影响. 鉴于PFASs的多种毒性危害，其暴露所引发的生态环境风险和人体健康风险已引起人们的高度关注. 因此，亟待开展积极有效的应对措施，以将PFASs 暴露的生态环境和人体健康风险的潜在危害降到最低.

事实上，各国学者一直努力针对PFASs 的生产、使用、排放行为等过程的生态风险开展追踪调查，并在水生和陆生物种中PFASs 的生物积累、代谢行为等方面开展大规模的研究工作. 然而，在很大程度上，PFASs(特别是新型替代PFASs)暴露所致的生态和人类的不良健康结果仍不清楚. 关键原因在于PFASs数量繁多，许多PFASs 替代化合物的生产工艺、副产品和工业应用具有一定的商业机密性质；同时，它们在环境和生物体中发生复杂多样的生物及非生物降解转化作用，导致现有PFASs 的污染赋存、行为特征及毒性效应识别等研究难以匹配PFASs 替代物的开发使用. 虽然PFCAs 和PFSAs 等传统的PFASs 对健康产生影响已较为明确，但针对于新型PFASs 的污染特征研究十分有限，许多新型的PFASs 甚至缺乏明确的化学结构，其毒性终点更是不得而知. Evich等在杂志上发表综述文章，指出当前的首要任务仍然是了解PFASs 的行为趋势，并加强与全球监管机构和工业界的合作，以制定有效的PFASs环境暴露缓解战略. 而在我国“十四五”新污染物治理目标的牵引下，PFASs 作为新污染物的典型代表，已被我国生态环境部纳入典型污染物研究与管理的范畴. 目前，关于PFASs 的环境赋存、环境暴露、健康风险评估以及针对PFASs 全生命周期开展相应的管控工作尤为紧迫. 然而，鉴于目前PFASs 在多个领域的不可或缺性，加快PFASs 的淘汰进程势必会对社会和经济产生较大影响. 在该背景下，PFASs 的淘汰必然是一个漫长的过程. 该文针对如何开展积极有效的应对措施才能最大程度地将PFASs 暴露对生态环境乃至人体健康产生的潜在危害降到最低这一关键科学问题，提出加强PFASs 的环境转化研究，推进其分类管控的应对措施，并进一步针对于PFASs 的环境转化提出需要重点关注的研究方向，以期对相关研究工作有一定的推动和指导性帮助.

1 PFASs 管控所面临的挑战及对策分析

2000 年，3M 公司宣布自愿逐步淘汰PFOS/PFOSF相关产品，由此拉开了人类社会针对PFASs 管控的序幕. 迄今为止，针对PFASs 管控经历了多个重要里程碑式事件(见图1)，国际上主要包括：2009 年PFOS/PFOSF 被列入《关于持久性有机物的斯德哥尔摩公约》(简称“《公约》”)，对上述物质进行使用、进行限制；2017 年PFHxS 及其相关化合物接受《公约》的审查；2019 年PFOA 及其盐和相关化合物被列入《公约》附件A 等. 我国作为《公约》的重要成员国，为实现履约，体现大国责任，也发布了多项针对PFASs的管控措施. 2014 年，原环境保护部等十二部委联合印发关于《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》新增列9 种持久性有机污染物的《关于附件A、附件B 和附件C 修正案》和新增列硫丹的《关于附件A 修正案》生效的公告，声明自2014 年3 月26 日起，禁止除6 种特定豁免用途和7 种可接受用途以外的PFOS/PFOSF 的生产、流通、使用和进出口.2019 年，为进一步控制PFASs 类物质使用，我国又禁止除7 种可接受用途外PFOS/PFOSF 的生产、流通、使用和进出口. 总的来看，经过多年努力，我国PFOS管控取得积极进展，基本禁止了PFOS 的新建生产、进口，从法规方面严格限制了PFOS 的使用领域，并从源头上进行了PFOS 淘汰和削减. 然而，鉴于PFASs 在工业领域的重要用途，在PFOS 等传统PFASs 被限制后，市场迫切需要寻找新的PFASs 替代品.

图1 国内外PFASs 的管控历程Fig.1 The management and control course of PFASs worldwide

传统PFASs 指碳氟链长度≥7 的PFCAs 和碳氟链长度≥6 的PFSAs，以PFOS 和PFOA 为典型代表；新型PFASs 则主要是指包含短碳链的PFAAs(即C-F 链长≤6 的PFCAs 和C-F 链长≤5 的PFSAs)以及具有不同官能团修饰的多氟烷基化合物. 目前，在环境领域备受关注的新型PFASs 包括氟调聚物磺酸(FTSA)，全氟聚醚磺酸类(PFESAs)和全氟聚醚羧酸类(PFECAs). 我国是世界上最重要的PFASs生产国及使用国，PFOS、PFOA 等传统PFASs 的生产量常年位居世界首位. 因此，近年来以PFBS、F-53B、6∶2 氟调磺酸(6∶2 FTSA)、6∶2 氟调聚物磺酰胺烷基甜菜碱(6∶2 FTAB)为代表的PFOS 替代品和以全氟丁酸(PFBA)、六氟环氧丙烷二聚酸(Gen-x)、4,8-二氧杂-3-氢-全氟壬酸(ADONA)为代表的PFOA 替代品的生产及使用量也呈现逐步增长的趋势(见表1).与此同时，由于PFOS 和PFOA 在工业生产领域仍占有重要地位，《公约》保留了它们在部分工业领域的特定豁免用途. 其中，PFOS 豁免范围包括在闭环系统中的金属镀层(硬金属镀层)以及液体燃料火灾(B 类火灾)的灭火泡沫等. PFOA 及其盐类和相关化合物的特定豁免用途包括：摄影涂料；保护工人免受危险液体造成的健康和安全风险影响的纺织品；灭火泡沫(不含生产)；药品生产过程中用于全氟溴辛烷的制备；气体过滤膜、水过滤膜和医疗布膜；工业废热交换器设备；部分聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)材料；高压电线电缆的聚全氟乙丙烯(FEP)以及汽车内部塑料配件的氟橡胶等. 传统PFASs 及其新型替代品在部分工业领域的混用迫使我国自然环境面临着极其复杂的污染状况. 与国外相比，我国环境中的PFASs 仍处于较高污染水平，且存在着传统PFASs 及大量新型PFASs. 遗憾的是，越来越多的研究指出这些短碳链替代品也具有潜在的环境持久性、生物累积性和毒性(PBT)特性. 因此，在PFOS、PFOA 等传统PFASs 尚未得到有效管控的前提下，PFBS、F-53B 等具有潜在PBT 性质的全氟替代品所造成的污染暴露又对自然环境及公众健康形成了新的挑战.

表1 PFOS 和PFOA 及常见替代品Table 1 PFOS and PFOA, and their substitutes

鉴于PFASs 的生态风险和潜在的人体健康危害，有必要针对PFASs 的生产和应用开展科学的管控工作. 部分学者建议，将所有PFASs 都归类为高环境持久性污染物，以对其进行全面管控，同时淘汰PFASs的所有“不必要”用途. 然而，这一美好愿景却与现实存在一定的矛盾冲突. 一方面，PFASs 相关产业涉及的经济影响巨大. 仅美国PFASs 相关化学品在消费品和工业应用所产生的经济收益为20×10美元/a.而在世界范围内，更有超过9 000 种PFASs 与各类工业及消费品生产相关. 另一方面，由于并非所有PFASs均为高持久性污染物，因此在忽略转化产物的相关性质下，将所有PFASs 归为高持久性类物质这一观点也并不科学. 目前已有研究证明，通过引入非C-F键，可在一定程度上降低PFASs 在环境或生物体内的半衰期和生物毒性. 例如，10-(三氟甲氧基)癸烷-1磺酸盐和3-羟基-2-(三氟甲基)丙酸等PFASs 单体在环境中极易被降解. 在微生物的作用下，PFOS 和PFOA 也可通过去氟作用降解成为C～C的全氟羧酸及C的全氟磺酸等低碳链的单体，为PFASs 的降解转化研究提供了新思路，让实现PFOA 和PFOS 等高难降解的PFASs 单体的完全降解成为可能. 概括来讲，需要在满足工业需求的同时，科学实施氟替代品监管以及开发更安全的PFASs 替代品，这亦是推进PFASs 逐步淘汰进程的关键战略.

PFASs 的绿色替代品开发利用是降低其暴露所致健康风险的最优策略. 目前，PFASs 替代品的开发技术的主要方向是基于对其分子结构的重组以降低替代品在环境或生物体内的半衰期或生物毒性. 但部分科学家仍对此表示担忧，认为有必要制定更有效的策略来强化目前的氟化物替代品监管其原因是某些PFASs 的生物或非生物代谢降解产物而非自身具有PBT 特性. 例如，作为水成膜泡沫表面活性剂的主要成分，PFASs 前体物PFOAAmS 和PFOSAmS 能够经过生物降解，分别转化为毒性更强的单体PFOA和PFOS. 例如，氟调醇(FTOHs)自身并不能与蛋白质等生物分子发生结合作用，而生物体暴露于FTOHs往往又能引起显著的毒性，因此认为是其代谢转化产物与生物分子发生作用，其中8∶2 FTOH 及FOSA 均可降解为毒性更大的PFOA. 另外，部分含有醚键、-CH或磷酸盐/膦酸基团的PFASs 可以降解为PFCAs 和全氟磺酸(PFSAs)，即可以转化为包括PFOA 和PFOS 等具有典型PBT 性质的PFASs 单体. FTOHs、Cl-PFESAs 也可通过脱卤作用分别降解为C～C的全氟羧酸和H-PFESAs，但其降解产物是否具有PBT 性质仍不得而知. 另一方面，目前大多数PFASs 环境转化的研究主要聚焦于非聚合型PFASs，针对聚合型PFASs 的相关研究十分有限. 事实上，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等聚合型PFASs 在工业上也具有广泛的用途，其环境暴露风险亦不可忽视. 加之上述研究大多数止步于降解产物及中间体鉴定、转化率计算及降解路径解析等，少有研究涉及其转化产物的PBT 性质，这无疑增加了学者们对PFASs环境转化产物及其性质的了解难度. 鉴于此，建议推进并强化PFASs 的环境转化研究工作，以进一步明晰其转化产物的结构及其毒理性质，最终为设计更安全的氟替代品提供有价值的技术路线.

随着替代品的开发和利用，虽然最终会完成对PFASs 的淘汰，但不可否认，此进程可能需要一个较为漫长的过程. 在未找到合适的绿色替代品之前，加快PFASs 的淘汰进程势必会对社会和经济产生较大影响. 因此，在这一重要空窗期，亟需开展积极有效的应对措施，旨在最大程度地将现有PFASs 暴露对生态及人体产生的潜在危害降到最低. 换言之，在PFASs 的管控决策尚未达成有效共识之前，PFASs 的研究将聚焦于如何发展才能够使得PFASs 的生产使用既满足社会需求，又能够最大限度控制和降低其对生态和人体的潜在暴露风险. 在此，笔者认为加强PFASs 的降解转化研究是目前较为有效可行的策略之一. 该策略能有助于理解PFASs 的PBT 特性，进而推动PFASs 的分类管理.

2 加强PFASs 环境转化研究的现实意义

加强PFASs 在环境和生物介质中的转化研究，有助于实现PFASs 分子转化机制的高效识别以及解析其转化产物的PBT 性质等关键技术路径，进而能够为研究转化产物的结构特征和PBT 性质作为依据，以推进PFASs 合理分类和科学管理. 事实上，针对PFASs 开展的降解转化研究已对目前所进行的PFASs的分类管控起到了相当大的推动作用. 以PFOS 为例，其在2009 年被纳入《公约》以限制使用，PFHxS 作为PFOS 的替代品被大量生产，广泛用于电镀行业. 然而研究却发现，PFHxS(PFHxS 亦是PFOS 的生物降解产物)在环境和生物体内的高浓度残留、半衰期及生物毒性均与PFOS 相当，且PFHxS 暴露对人体健康亦具有潜在危害. 在该背景下，PFHxS 及其盐类于2017 年7 月被欧洲化学品管理局列入高度关注物质(SVHC)候选清单，并于2021 年被建议列入《公约》附件A. 这预示针对PFHxS 的管控对象不仅包含PFHxS 及其盐类物质，还包括PFHxS 相关化合物. 值得指出的是，《公约》将PFHxS 的相关化合物定义为，含有CFSO-氟化烷基基团，并有可能通过降解(生物或非生物途径)成为PFHxS 的化合物(包括不同缔约方及国际组织提供的PFHxS 潜在前体物清单).然而，不能忽视的是，目前相关研究大多仅从理论上推测这些前体物可能降解为PFHxS，针对于PFHxS相关化合物降解及转化的数据却十分匮乏. 这也极大地限制了这些物质的管理与应用.

研究PFASs 前体物的降解行为及机制，识别其PBT 性质和关键影响因素，对这些物质的分类监管至关重要. 随着研究的深入，学者们已经在环境介质和生物体中发现了超过1 000 种新型PFASs. 然而，它们当中有哪些物质具有潜在的PBT 特性，是否会对生态环境及人体健康造成毒性影响仍有待进一步研究. 传统的毒性评估过程耗时太过漫长，其所能提供的化学安全信息显然已无法满足及容纳快速增长的PFASs 物质需求. 一是PFASs 的暴露对不同模式生物产生的毒性效应不尽相同，难以对其逐一开展毒性测试；二是虽然基于某些生物模型开展毒性评价结果认为PFASs 替代品被认为是安全无毒的，但它们是否能够通过非生物降解转变为具有PBT 特性的PFASs 仍有待进一步研究. 如若这些新型PFASs 能够经过环境转化降解代谢为传统的PFASs，其即可视为传统PFASs 在环境中的间接污染来源，并造成人类遭受到新型和传统PFASs 的复合暴露. 可见，开展PFASs 的转化研究，明晰PFASs 的降解转化行为及机制，可为其毒性识别提供新思路. 针对于毒性尚不够明确的新型PFASs，可通过鉴别其是否能够基于生物或非生物降解转化成具有明显毒性的降解产物(如PFOA、PFOS 及PFHxS 等)，进而对其毒理性质进行划分，为后续相应的管控决策提供科学依据. 这可以显著提高对新型PFASs 的毒性评估效率，进而缩短对这些物质的管控进程. 因此，笔者认为加强PFASs 降解转化的研究是开展其毒性评价的有效补充，有助于高效评估PFASs 及其转化产物的毒性及其他POPs 特性，进而建立PFASs 的优先管控清单.

3 PFASs 环境转化研究的前沿内容

关于PFASs 环境转化的研究主要关注如何消除PFASs，其消除方法主要包括热解、化学氧化还原、光催化以及电催化氧化等. 然而上述方法具有成本高、耗能大的缺点，因此仅局限于在实验室开展，难以在真实场地中实施应用. 例如，热解是可以将PFASs矿化的破坏性方法，该方法可实现PFASs 的有效消除；高级热氧化也能够有效消除固态、液态及气态样品中的PFASs. 然而上述两种方法均需要在＞700 ℃的条件才能将PFASs 解热转化为氟化氢和其他无氟产品，加上热解过程也会伴随着副产物的产生，造成潜在二次污染，导致热降解工艺至今尚无法被大规模推广应用. 电化学降解、超声波降解，非热等离子体、高级氧化还原及生物降解等技术无法解决天然或者工业条件下的PFASs 矿化问题. 迄今为止，环境科学家们很少关注PFASs 的自然降解转化行为，尤其缺乏针对于PFASs 在全生命周期的暴露与结局所涉及的代谢转化机制研究. 因此，笔者认为在PFASs管控尚未达成有效共识之前迫切需要加强PFASs 环境转化研究，同时提出以下3 个重点研究方向.

a) 基于高分辨质谱的新型PFASs 疑似靶向/非靶向筛查技术体系研究. 环境中除了传统全氟烷基羧酸、磺酸盐等PFASs，同时存在大量新型PFASs 以及未知的PFASs. 基于总氟质量平衡的研究方法，研究人员发现在环境样品和生物样品中仍有大量的未被鉴定的有机氟化合物，其在环境和生物中的质量比分别约为50%～99%和15%～99%. 环境及机体中的新型PFASs 不但成分复杂、性质相似，其痕量赋存水平更使得对其进行准确定性及定量成为挑战. 基于高分辨质谱的疑似靶向及非靶向分析方法可以对未知化合物开展高准确度、高精密度的高通量筛查；能够通过分析复杂化合物的同位素精细结构，实现对环境转化产物及生物代谢物等小分子的解析，进而鉴定环境中及机体内的新型未知PFASs. 然而，非靶向筛查技术依赖于谱库提供分子结构信息，加之目前不同数据库对新型未知全氟化合物的命名和报告方式尚不能够统一，这在一定程度上阻碍了非靶向筛查技术对降解转化产物的准确筛查. 有学者提出，基于PFASs 特定结构特征的替代分析技术(可萃取有机氟、总氟法及总氧化前驱体等)联合高分辨质谱技术，有望推动非靶向筛查技术在PFASs 环境转化研究中的应用.

b) 明晰PFASs 在机体内的转运、积累、代谢和消除行为. 我国对于PFASs 类物质的研究起步较晚，关于PFASs 的人群暴露与健康风险研究相对有限.PFASs 在生物体内的累积代谢规律、暴露所致健康危害及其潜在分子机制等尚不明确. PFASs 在人体内的富集消除能力直接影响其内暴露剂量及毒性效应，开展PFASs 体内代谢规律研究，将有助于明晰PFASs 人体内暴露的真实水平. 一方面，可以利用传统的实验方法，即是基于模式生物，构建生理毒代动力学(PBTK)模型，分析不同结构PFASs 在生物体内的代谢规律、体内半衰期和生物累积性强弱. 目前此方面研究已经取得一定的进展，如基于斑马鱼、虹鳟鱼、小鼠/大鼠等模式生物，研究了Cl-PFESAs、PFOS、PFOA 及PFBS 等多种新型及传统PFASs 单体在生物体内的转运、累积及消除行为. 另有研究指出，肝脏循环对PFASs 在机体内的重吸收、分布及累积行为起着重要调节作用，这为理解PFAS体内降解代谢机制提供了新视角，也奠定了PFASs在生物体内降解代谢的基础数据. 但上述研究不能确证其转化产物的降解代谢行为，其研究结果也不能直接外推到人体，导致PFASs 在人体内的富集消除行为仍有待进一步明晰. 另一方面，关注典型地区PFASs 的高暴露人群，并以其暴露所致健康效应为引导，结合相关临床健康指标，运用机器学习、理论计算等手段，建立基于化合物结构的PFASs 生物累积性的高-中-低分类预测模型. 上述基于实际暴露人群的体内代谢累积消除分析，将为推动PFASs 的内暴露机制研究提供重要的意义. 与此同时，结合PFASs内外暴露特征，解析PFASs 及其转化产物的生物学效应及结构基础，系统评估PFASs 及其转化产物的生物富集性、生物学毒性，理解其PBT 性质. 目前，针对PFASs 人体内暴露研究以普通人群为主，主要检出单体为PFOA、PFOS 及F-53B 等，其浓度水平为ppb 级别. 虽然，基于普通人群的研究能够全面地提供PFASs 内暴露的基础信息，但各PFASs 单体内暴露浓度相对于低，跨越范围小，难以筛查具有剂量效应关系的暴露标志物，具有一定的局限性. 已有研究指出，我国氟化工厂工人体内PFASs 的残留浓度高达ppm 级别，并且PFASs 在工人、家属及普通人群体内具有递减的浓度梯度. 基于此，笔者提出以高暴露人群及相应环境中PFASs 赋存特征的解析为切入点，联合内外暴露，结合理论计算研究手段，构建分类低-中-高预测模型，有望阐明PFASs 在机体内的降解代谢行为. 上述研究的完成可为PFASs 的分类管控提供科学数据支撑.

c) 构建PFASs 降解转化产物与人群不良健康结局之间关系的毒理学网络. 一般而言，污染物的致毒作用并不限于单一靶点或单一通路，其诱导的健康危害效应更多是通过对一系列环环相扣且生物学功能各异的蛋白质/基因网络的整体扰动而实现. 因此，对PFASs 的生物学效应的探讨不仅要考虑其特异性结合的直接作用靶标，同时还应当考虑PFASs 对蛋白质网络、基因网络、代谢网络等多个生物网络的调节及影响. 结合多组学(蛋白组学和基因组)研究手段学习并挖掘与PFASs 暴露所致效应的作用通路相关的蛋白和基因动态变化信息，让从分子微观层次解析PFASs 暴露的特征图谱成为可能. 另外，利用基于机器学习的“复杂网络”技术，构建污染物-生物靶标相互作用网络，识别与污染物相互作用的各个关键靶标间所形成的网络关系与生物效应，进而解析污染物的毒性作用通路及分子机制. 在这些方面，已有少数学者开展了探索性研究. 例如，利用“复杂网络”技术构建了PFASs 与有效靶标蛋白/基因的相互作用网络，融合相应信号通路数据库和生物学功能，分析其可能参与的疾病并搭建化合物-靶标网络体系，指出PFASs 暴露对肥胖、肝癌、糖尿病等疾病的发生发展有潜在影响. 遗憾地是，上述研究仅针对于少数PFASs 单体，且所关联的基因蛋白来源于数据库的搜索匹配，而并非基于真实暴露模式下所获得的人体健康数据. 因此PFASs 及其转化产物共暴露所致的潜在不良健康效应无法被所绘制的生物学网络完成反映出来. 鉴于此，笔者提出以健康效应为引导，搭建PFASs 内外暴露关联的桥梁，挖掘作用通路上关键基因蛋白，有助于构筑真实暴露条件下的PFASs-生物靶标-毒性-健康效应的系统毒理学网络，这亦是评估PFASs 潜在人体健康风险的前瞻性思路.

综上所述，鉴于PFASs 的降解转化产物结构复杂、数量庞大，加之PFASs 高暴露人群样品难以获得，使得上述3 个研究方向内容的实施将具有极大挑战性. 理论上，前两个研究内容的有效完成将能够推进第3 个研究内容的顺利开展. 即基于高分辨质谱的新型PFASs 疑似靶向/非靶向筛查技术体系的构建是探究PFASs 在生物体内的转化代谢规律的重要前提技术条件. 在此基础上，解析高暴露人群特征暴露组图谱，进一步联合机器学习和生物模型研究手段，通过构建PFASs 体内累积性预测模型和生理毒代毒效模型，研究PFASs 进入机体后的分布和转化，确证PFASs 体内消除富集规律. 此外，在获取差异化的暴露和效应生物标志物的基础上，考察其相应生物学功能，结合利用“复杂网络”技术，探索PFASs 暴露所致不良健康结局的关键分子机制. 这将有望基于“污染识别-暴露过程-代谢机制-健康响应”这一PFASs 全生命周期的环境暴露过程及结局，解析PFASs 污染的健康危害这一关键科学问题. 因此，加强PFASs 的环境转化研究，是氟替代品分类和管理的重要策略，可为我国新污染物治理和履行国际公约提供科学数据支撑.