磷礦是國(guó)家重要戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，不可再生、不可替代，且全球90%以上的氟資源伴生于磷礦中。因此，磷礦及其共伴生氟資源的綠色高效開發(fā)利用具有重大戰(zhàn)略意義。然而，礦產(chǎn)資源開發(fā)過(guò)程中難以避免環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）這類具有“長(zhǎng)距離遷移、高生物累積”特性的“永久化學(xué)品”，其環(huán)境歸趨已成為制約行業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。厘清PFAS在多介質(zhì)環(huán)境中的遷移規(guī)律與健康風(fēng)險(xiǎn)，是實(shí)驗(yàn)室貫徹國(guó)家“污染物治理”戰(zhàn)略、推動(dòng)磷、氟資源綠色高效利用的核心任務(wù)之一。

近日，磷礦及其共伴生資源綠色高效開發(fā)利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任吳明紅院士與合作者在國(guó)際頂級(jí)期刊Science上發(fā)表了題為“Risks of Per- and Polyfluoroalkyl Substance Exposure Through Marine Fish Consumption”的研究論文。該研究系統(tǒng)評(píng)估了全球212種可食用海魚中PFAS的富集濃度及人群通過(guò)膳食暴露的風(fēng)險(xiǎn)，在環(huán)境健康領(lǐng)域具有重要的科學(xué)價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

針對(duì)PFAS全球性污染挑戰(zhàn)，吳明紅院士團(tuán)隊(duì)與合作者整合了全球3126個(gè)地點(diǎn)長(zhǎng)達(dá)20年的海水PFAS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用海洋食物網(wǎng)模型，對(duì)占全球捕撈量99%的212種可食用海魚體內(nèi)的PFAS濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，海魚PFAS濃度與海域排放歷史及海水稀釋能力密切相關(guān)，且高營(yíng)養(yǎng)級(jí)魚類體內(nèi)富集濃度更高。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步采用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對(duì)全球33科87種共150份魚類樣品進(jìn)行PFAS實(shí)測(cè)驗(yàn)證，證實(shí)模型在2010–2021年間的預(yù)測(cè)結(jié)果具有較高可靠性：樣本層面33%的數(shù)據(jù)點(diǎn)落在兩倍誤差范圍內(nèi)，94%位于十倍誤差范圍內(nèi)（圖1）。

圖1. 2010-2021年間海魚C8-PFAS的預(yù)測(cè)濃度分布（A）以及驗(yàn)證情況（B和C）；C8-PFAS指全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的總和

研究結(jié)合全球漁業(yè)捕撈、貿(mào)易流通及人口分布數(shù)據(jù)，評(píng)估了不同人群通過(guò)食用海魚攝入C8-PFAS（包括PFOS和PFOA）的每日暴露量。結(jié)果表明，PFAS正通過(guò)全球魚類貿(mào)易從高污染區(qū)域向低污染區(qū)域轉(zhuǎn)移，揭示了國(guó)際貿(mào)易對(duì)PFAS暴露格局的重塑作用及其所帶來(lái)的全球性健康風(fēng)險(xiǎn)（圖2）。

圖2. 國(guó)際貿(mào)易改變各國(guó)C8-PFAS暴露量的具體路徑（A）及國(guó)際貿(mào)易影響下的攝食海魚造成的C8-PFAS預(yù)估每日攝入量（B和C）

值得關(guān)注的是，研究進(jìn)一步指出，碳鏈更長(zhǎng)的PFAS（如PFDA、PFNA、PFUnDA）具有更強(qiáng)的生物累積潛力，會(huì)推高魚類體內(nèi)的PFAS濃度，從而增加人類暴露水平。這些長(zhǎng)鏈PFAS的生物累積特性也可能導(dǎo)致基于毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)確定的參考劑量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步收緊，其潛在健康風(fēng)險(xiǎn)尚未被充分認(rèn)知，亟待持續(xù)關(guān)注（圖3）。

圖3. 2010-2021年間，9種PFAS暴露風(fēng)險(xiǎn)水平監(jiān)測(cè)情況

該研究構(gòu)建了一套創(chuàng)新的“環(huán)境濃度–食物網(wǎng)累積–貿(mào)易流通–健康風(fēng)險(xiǎn)”評(píng)估框架，系統(tǒng)揭示了PFAS在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的生物富集規(guī)律及其對(duì)人體暴露風(fēng)險(xiǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。這一框架為漁業(yè)資源管理、PFAS環(huán)境監(jiān)管與風(fēng)險(xiǎn)防控提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

此項(xiàng)成果是實(shí)驗(yàn)室重組以來(lái)，面向世界科技前沿、面向國(guó)家重大需求，開展有組織科研取得的標(biāo)志性突破。實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)依托“行業(yè)龍頭企業(yè)+高水平大學(xué)”的共建優(yōu)勢(shì)，圍繞磷、氟等戰(zhàn)略資源在“開采–加工–應(yīng)用–環(huán)境歸趨”全生命周期中的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題，深化基礎(chǔ)理論研究，為我國(guó)資源高效利用與生態(tài)環(huán)境安全提供科技支撐，助力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。

該研究由福州大學(xué)磷礦及其共伴生資源綠色高效開發(fā)利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、福州大學(xué)未來(lái)膜技術(shù)學(xué)院與南方科技大學(xué)、東南大學(xué)等單位合作完成。裘文慧和博士生楊格為共同第一作者，吳明紅院士與鄭春苗教授、裘文慧副教授、董兆敏教授為共同通訊作者。研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、深圳市科技創(chuàng)新局重大與重點(diǎn)項(xiàng)目、磷礦及其共伴生資源綠色高效開發(fā)利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、粵港土壤與地下水污染控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、寧波市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及“揭榜掛帥”項(xiàng)目和高水平專項(xiàng)資金等多個(gè)項(xiàng)目的支持。

近年來(lái)，福州大學(xué)緊緊圍繞國(guó)家“雙一流”建設(shè)、“1445”戰(zhàn)略工程和百條任務(wù)攻堅(jiān)等戰(zhàn)略目標(biāo)，全面落實(shí)“11個(gè)一流”建設(shè)要求，全力推進(jìn)“八大重點(diǎn)任務(wù)”攻堅(jiān)，強(qiáng)化原創(chuàng)導(dǎo)向、優(yōu)化協(xié)同機(jī)制，持續(xù)在引領(lǐng)性原創(chuàng)成果產(chǎn)出方面取得突破。“十四五”以來(lái)，福州大學(xué)教師以第一單位（含共同第一作者）或通訊單位發(fā)表CNS主刊論文已有10篇。

作者： 磷礦及其共伴生資源綠色高效開發(fā)利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科技處