刘志全|王光辉|郑欣|玛丽亚·S·塞普尔维达|王秉浩|张航军
浙江省湿地智能监测与生态修复重点实验室，杭州师范大学工程学院，中国浙江省杭州市310018
摘要
全氟和多氟烷基物质（PFAS）是水生生态系统中普遍存在的污染物，它们在食物链各营养级中表现出显著的生物积累和生物放大作用，从而导致重大的生态毒性风险。尽管相关研究不断增多，但在其环境归趋、营养级转移机制以及对水生生物的负面影响等方面仍存在关键的知识空白。本文综述了目前对PFAS来源、环境分布模式、分析检测方法及其在水生环境中生态毒理影响的认识，特别关注生物积累和营养级放大效应。分析显示，PFAS广泛存在，包括全氟辛烷磺酸、全氟辛酸和全氟壬酸等常见化合物，并指出了不同地区的污染特征差异。这些物质具有显著的生物放大潜力，并在水生生物体内引发多种毒性反应。最后，本文对未来研究重点进行了批判性评估，并提出了基于证据的环境管理建议。
引言
目前关于PFAS的综述主要集中在其在各种环境介质和生物组织中的分布与传输行为，以及不同的处理和降解技术[11][12][13]，但对PFAS的来源分析、生态系统分布模式、样品分析技术和在水生环境中的毒性效应关注较少。值得注意的是，PFAS通过食物链/食物网的生物放大作用需要深入研究；其强生物持久性和亲脂性使其易于在水生生物体内富集，浓度随营养级升高而呈指数级增长。因此，高营养级的生物将长期暴露于高剂量的PFAS中，远超过环境背景值。现有研究表明，即使在环境相关浓度下，PFAS也会对不同营养级的生物产生多种毒性效应，包括潜在的致癌性、生殖发育毒性、免疫抑制和内分泌干扰。这些效应不仅直接威胁水生生物，还可能通过食物链对人类健康构成风险[14]。
因此，了解PFAS在水生环境中的来源、积累、传输和分布至关重要，以便建立准确高效的检测方法，并评估其环境暴露带来的生态和健康风险。因此，本综述旨在：（1）系统分析不同水生生态系统中PFAS的主要来源，并回顾每种介质（如水、沉积物、生物）的关键分析方法；（2）全面描述传统和新型PFAS的水平、空间分布模式及其组成特征；（3）全面评估PFAS在水生生态系统中不同营养级生物体内的生物积累和生物放大效应；（4）简要讨论潜在的毒理影响（鉴于该主题已在众多综述中详细讨论，本节并非本文的重点）。最后，本文将探讨水生环境中PFAS研究的未来方向，并为相关风险管理提供科学依据。
文献检索
文献检索
2024年10月28日，我们利用PubMed和Web of Science数据库进行了全面检索。检索策略结合了两个主要医学主题词（MeSH）——“Fluorocarbon”和“Aquatic”，以及额外的关键词查询（详细检索语法见补充信息表S1）。根据图2中规定的资格标准对候选文献进行了系统筛选。
PFAS进入水生环境的来源
PFAS进入水生环境的来源多种多样。它们主要通过点源直接释放，如PFAS生产和制造工厂、消防训练场、垃圾填埋场和污水处理厂；或者通过非点源传输（如大气沉降、地表径流、农业和商业活动）扩散到水生环境中[15][16]。点源排放被认为是PFAS污染的主要来源。
水生环境中PFAS的定量分析技术
如前所述，由于PFAS在工业和消费品中的广泛应用，以及它们通过多种途径进入水生环境的特性，因此在其实际水样中的检测显得尤为重要。水生环境中PFAS的分析方法（表S1）整合了多种互补技术。生物传感器、电化学传感器和光学传感器可实现快速、现场的筛查能力。
全球水生系统中PFAS的分布
得益于上述检测方法的不断发展，研究PFAS在全球水生环境中的分布的研究逐渐增多。由于其极强的环境持久性和迁移性，PFAS在全球各种水生环境中被广泛检测到[81]。其分布表现出显著的空间异质性和时间动态性，主要受地区工业化水平、使用强度等多种因素影响。
生物积累和营养级放大
PFAS可以通过与水生生物血液和组织（如肝脏和肾脏）中的脂质和蛋白质结合而在其中积累[116]。生物积累是指污染物通过饮食摄入、呼吸和饮用水等多种途径在生物体内逐渐富集的过程，这一过程既包括从环境介质中的直接吸收，也包括通过食物链的营养级转移。
结论与展望
本综述总结了当前关于水生生态系统中PFAS研究的科学文献，重点关注藻类、鱼类和无脊椎动物等水生生物。我们探讨了分析方法、生物积累行为、毒理结果以及氧化应激介导的机制等关键主题。现有证据表明，PFAS暴露带来了复杂的生态问题。
化学检测技术的进步
作者贡献声明
玛丽亚·S·塞普尔维达：撰写与编辑。郑欣：撰写与编辑。张航军：撰写与编辑、初稿撰写、监督、资源获取、资金争取。王秉浩：撰写与编辑。王光辉：撰写与编辑、初稿撰写、数据管理。刘志全：撰写与编辑、初稿撰写、可视化处理、软件应用、方法设计。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（U24A20520）、浙江省大学生科技创新项目（2025R441A047）以及杭州师范大学的跨学科研究项目（2024JCXK01）的支持。
