母乳中全氟及多氟烷基化合物污染水平及嬰兒暴露風(fēng)險(xiǎn)評估

陳海川, 曹文成, 劉小方, 劉 瀟, 程青云, 周 妍, 聞 勝

(湖北省疾病預(yù)防控制中心應(yīng)用毒理湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430079)

全氟及多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances, PFASs)是一類含有至少一個(gè)完全氟化碳原子的有機(jī)氟化物。由于具有防水和防油的能力,PFASs已被廣泛應(yīng)用于各種消費(fèi)品和工業(yè)中[1-3],如用于食品包裝材料、消防泡沫、烹飪鍋的表面涂層,還有紡織品、紙張、電子設(shè)備的保護(hù)涂層,以及用作各種清潔劑中的表面活性劑[4-6]。已有大量研究表明,這些化合物對哺乳動(dòng)物具有多種毒性,如肝毒性、脂質(zhì)代謝破壞、生殖毒性、發(fā)育毒性、內(nèi)分泌毒性和免疫毒性[7-9]。PFASs已被我國納入《重點(diǎn)管控新污染物清單(2023年版)》。

母乳是嬰兒成長最安全、最完整的天然食物,為嬰兒提供了幾乎所有必要的營養(yǎng),并可以預(yù)防多種疾病。世界衛(wèi)生組織推薦對6月齡以內(nèi)的嬰兒進(jìn)行純母乳喂養(yǎng)[10]。PFASs能與母乳中的乳蛋白結(jié)合[11],母乳中的PFASs對嬰兒發(fā)育和健康可能存在潛在不利影響,包括甲狀腺功能障礙、免疫抑制和神經(jīng)毒性等[12-14]。第三次全國母乳調(diào)查(2017-2020年)[15]結(jié)果表明我國母乳中PFASs主要污染物是全氟辛酸(perfluorooctanoate acid, PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonic acid, PFOS),其含量水平中位數(shù)分別為61.2 pg/mL和35 pg/mL。

本研究選取湖北應(yīng)城地區(qū)產(chǎn)婦作為研究對象,采樣調(diào)查點(diǎn)為化工區(qū),通過測定母乳中PFASs的含量,探討母親PFASs的內(nèi)暴露水平及其影響因素,并評估該地區(qū)嬰兒哺乳期PFASs的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

Xevo TQ-S Micro液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(美國Waters公司); XH-B渦旋混勻器(江蘇康健醫(yī)療用品有限公司); Multifuge X3R冷凍離心機(jī)(美國Thermo公司); QYN100-1水浴氮吹儀(武漢泰仕德科技有限公司); ME204/02電子天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)。

PFASs標(biāo)準(zhǔn)品和定量內(nèi)標(biāo)溶液均由Wellington實(shí)驗(yàn)室(加拿大Guelph)提供,純度均>98%。標(biāo)準(zhǔn)品包括:全氟丁酸(PFBA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸、全氟壬酸(PFNA)、全氟癸酸(PFDA)、全氟十一酸(PFUdA)、全氟十二酸(PFDoA)、全氟十三酸(PFTrDA)、全氟十四酸(PFTeDA)、全氟十六酸(PFHxDA)、全氟十八酸(PFODA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟戊烷磺酸(PFPeS)、全氟己烷磺酸(PFHxS)、全氟庚烷磺酸(PFHpS)、全氟辛烷磺酸、全氟壬烷磺酸(PFNS)、全氟癸烷磺酸(PFDS)、全氟十二烷磺酸(PFDoS)、6∶2氯代多氟烷基醚磺酸(6∶2 CI-PFESA)、8∶2氯代多氟烷基醚磺酸(8∶2 CI-PFESA)。13種全氟化合物同位素混合內(nèi)標(biāo)(質(zhì)量濃度均為2 000 ng/mL)包括:13C5-PFHxA、13C4-PFBA、13C8-PFOA、13C9-PFNA、13C6-PFDA、13C7-PFUdA、13C2-PFDoA、13C3-PFHxS、13C8-PFOS、13C5-PFPeA、13C3-PFBS、13C4-PFHpA、13C2-PFTeDA。

乙腈、氨水、甲酸、乙酸銨(色譜純,美國Thermo公司);甲醇(色譜純,美國Sigma公司); WAX固相萃取柱(3 mL/60 mg,美國Water公司);尼龍過濾膜(0.2 μm,天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

1.2 樣品前處理

采用劉嘉穎[16]報(bào)道過的母乳前處理方法,稍作改動(dòng)。取2 mL母乳樣品于15 mL聚丙烯離心管中,加入10 μL質(zhì)量濃度為5 ng/mL的定量內(nèi)標(biāo)溶液和6 mL乙腈,渦旋混合,超聲15 min,以4 000 r/min離心15 min,收集上清液于第2個(gè)離心管中,再在第1個(gè)離心管中加入6 mL乙腈,進(jìn)行第2次提取,合并兩次提取液用WAX固相萃取柱凈化。WAX柱先用2 mL甲醇、2 mL純水活化,上樣后分別用1 mL 2%(v/v)的甲酸水溶液和1 mL 2%(v/v)的甲酸水溶液/甲醇(1∶1, v/v)淋洗,真空抽干WAX柱后再用2 mL甲醇進(jìn)行第二次淋洗,最后用2 mL 9%(v/v)的氨水甲醇溶液將目標(biāo)化合物從WAX柱上洗脫下來,N2吹干后用50%(v/v)的甲醇水溶液定容至200 μL,用尼龍過濾膜除去雜質(zhì)后進(jìn)樣測定。

1.3 樣品測定與質(zhì)量控制

采用同位素稀釋-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定母乳中的23種PFASs,色譜柱為ACQUITY UPLC BEH-C18柱(50 mm×2.1 mm, 1.7 μm),儀器條件具體參數(shù)見課題組前期發(fā)表文獻(xiàn)[17]。

實(shí)驗(yàn)過程中所有可能與樣品接觸的實(shí)驗(yàn)用具均在使用前用水清洗3次,甲醇清洗3次。在流動(dòng)相泵和進(jìn)樣閥之間加兩根串聯(lián)的預(yù)柱(BEH-C18, 5 mm×2.1 mm, 1.7 μm),從而將儀器的污染峰和樣品峰分開,每次進(jìn)行儀器分析之前需先用甲醇清洗色譜系統(tǒng),并在實(shí)際樣品分析之前進(jìn)樣甲醇或超純水控制系統(tǒng)污染。每20個(gè)樣品包含1個(gè)過程空白對照:用超純水作為空白樣品來監(jiān)測前處理過程的本底水平,并在計(jì)算實(shí)際樣品PFASs含量時(shí)扣除這部分過程空白。

1.4 研究對象

以2018年1月至2021年12月在湖北應(yīng)城開展的出生隊(duì)列研究為基礎(chǔ),招募來應(yīng)城人民醫(yī)院進(jìn)行產(chǎn)檢的孕早期(<16周)孕婦,并逐一完成問卷調(diào)查。研究對象納入標(biāo)準(zhǔn)如下:(1)當(dāng)?shù)鼐幼〕^1年;(2)單胎活產(chǎn);(3)孕前無糖尿病、甲狀腺異常及肝功能異常。最終有324名產(chǎn)婦納入本研究。產(chǎn)后由當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心工作人員進(jìn)行入戶隨訪,采集母乳。本研究經(jīng)過湖北省疾病預(yù)防控制中心倫理委員會(huì)審核通過(批件號2018-006-02),所有參與者均簽署了知情同意書。

1.5 問卷調(diào)查

問卷調(diào)查內(nèi)容包括母親基本人口學(xué)特征如隨訪時(shí)年齡、身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、受教育水平與家庭平均月收入,母親孕期膳食食用種類如奶類、蛋類、肉類、海鮮類、水果類、蔬菜類、豆類、腌制類、燒烤類、油炸類,以及膳食食用頻率(如:不吃、每天吃、每周吃、每月吃)。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的線性關(guān)系、檢出限、回收率和精密度

本研究檢測了23種PFASs,每種PFASs繪制5點(diǎn)校正曲線,范圍為0.2～100 ng/mL。校準(zhǔn)曲線在該范圍內(nèi)線性良好,相關(guān)系數(shù)均大于0.992。向空白樣品基質(zhì)中添加標(biāo)準(zhǔn)溶液,以信噪比(S/N)為3時(shí)的添加濃度作為檢出限,以S/N為10時(shí)的添加濃度作為定量限,檢出限為5～ 42 pg/mL,定量限為15～126 pg/mL。向空白樣品中分別添加低、中、高3個(gè)不同濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2、10、100 ng/mL),每個(gè)水平重復(fù)測定6次,加標(biāo)回收率為65.6%～108.1%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.6%～12.8%。

表1 母乳中PFASs的檢出率和質(zhì)量濃度

2.2 母乳中PFASs含量水平

本研究中PFOS、PFOA和PFHxS檢出率較高,分別為92.6%、96.3%、83.6%,含量的中位數(shù)分別為200.7、63.5、25.2 pg/mL,結(jié)果見表1。PFNS、PFDS、PFDoS和8∶2 CI-PFESA均未在母乳中檢出。Han等[15]報(bào)道了2017-2020年中國24個(gè)省份3 531份母乳的PFASs含量水平,其中湖北省母乳PFASs主要污染物為PFOS,其他省份基本上以PFOA占主導(dǎo),且湖北省母乳PFOS含量(平均數(shù)為181 pg/mL)是調(diào)查省份中最高的。本研究中母乳PFASs的主要污染物為PFOS,與Han等[15]報(bào)道的結(jié)果一致,PFOS含量高于Han等[15]報(bào)道的水平。與前些年報(bào)道的其他國家的相關(guān)數(shù)據(jù)相比,本研究中PFOS的中位數(shù)含量水平高于韓國(2013年,中位數(shù)50 pg/mL)[21]、西班牙(2015年,中位數(shù)66 pg/mL)[22]、美國(2019年,中位數(shù)30.4 pg/mL)[23]、加拿大(2018-2011年,中位數(shù)52.6 pg/mL)[24];本研究中PFOA的中位數(shù)含量水平高于美國(2019年,中位數(shù)13.9 pg/mL)[23]、加拿大(2018-2011年,中位數(shù)41.3 pg/mL)[24],低于韓國(2013年,中位數(shù)72 pg/mL)[21]、西班牙(2015年,中位數(shù)152 pg/mL)[22]?？傮w來說,湖北應(yīng)城母乳中PFOS的污染水平相對較高,這可能是由于調(diào)查采樣點(diǎn)位于化工區(qū)。

2.3 母乳中PFASs含量的影響因素

本研究共納入324名產(chǎn)婦,產(chǎn)婦平均年齡為(30.2±4.2)歲,受教育水平大多數(shù)(77%)在大學(xué)以下,家庭月收入大多數(shù)(82%)超過3 000元,BMI為(22.5±3.1) kg/m2。母乳中的PFASs含量與各種因素的多元線性回歸結(jié)果見表2。產(chǎn)婦年齡與PFOS(β=0.043, 95%CI: 0.012～0.007 4)、PFHxS(β=0.026, 95%CI: 0.001～0.051)和∑3PFASs(β=0.029, 95%CI: 0.006～0.052)均呈正相關(guān)。李瀟等[25]也報(bào)道了北京市產(chǎn)婦的年齡與母乳中PFOS含量呈正相關(guān)。PFASs是一種持久性有機(jī)污染物,生物半衰期長達(dá)4～5年[26],可隨時(shí)間在人體內(nèi)蓄積,而且隨著年齡的增大,人體代謝變慢,從而更容易蓄積。豆類攝入頻率高的產(chǎn)婦母乳PFOS含量比攝入頻率低的產(chǎn)婦低(β=-0.444, 95%CI: -0.838～-0.05), Tian等[27]也發(fā)現(xiàn)豆類食用頻率高與孕婦血清PFASs暴露水平低有關(guān)。動(dòng)物源性食品是人體PFASs暴露的重要來源[28-31],而豆類等素食食物的攝入增加可能會(huì)競爭性地減少動(dòng)物源性食品的攝入量,從而降低人體PFASs高暴露的可能性。腌制食品攝入頻率高的產(chǎn)婦母乳PFHxS含量比攝入頻率低的產(chǎn)婦高(β=0.315, 95%CI: 0.024～0.606),目前無相關(guān)文獻(xiàn)有類似報(bào)道,需要進(jìn)一步研究。其他因素的分析結(jié)果均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 母乳中PFASs含量影響因素的多元線性回歸結(jié)果(n=324)

2.4 嬰兒暴露風(fēng)險(xiǎn)評估

嬰兒經(jīng)母乳攝入PFASs的EDI如表3所示,PFOS、PFOA、PFNA和PFHxS的EDI中位數(shù)分別為25.1、7.9、2.6和3.2 ng/(kg·d)。EFSA在2008年將PFOS和PFOA的每日耐受攝入量(tolerable daily intake, TDI)分別設(shè)定為150 ng/(kg·d)和1 500 ng/(kg·d),并得到廣泛應(yīng)用,本研究中PFOA和PFOS的EDI低于其推薦值。然而,基于流行病學(xué)調(diào)查和毒理學(xué)研究,政府機(jī)構(gòu)開始收緊限制。例如,EFSA于2018年將PFOA和PFOS的每周耐受攝入量(tolerable weekly intake, TWI)確定為13 ng/(kg·wk)和6 ng/(kg·wk)。此外,在2020年,他們將4種PFASs(PFOA、PFNA、PFHxS和PFOS)總和的TWI確定為8 ng/(kg·wk)。當(dāng)使用新的TWI對PFOA、PFOS、PFNA和PFHxS評估時(shí),本研究嬰兒的PFASs暴露較高,表明可能存在健康危險(xiǎn),因此通過母乳喂養(yǎng)接觸的PFASs風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

表3 嬰兒通過母乳攝入PFASs的EDI

3 結(jié)論

本研究中湖北應(yīng)城母乳存在PFASs暴露,PFOA、PFOS和PFHxS為主要污染物,其中PFOS的含量水平最高。產(chǎn)婦年齡、腌制和豆類食品的攝入可能會(huì)影響母乳PFASs的暴露水平,部分嬰兒經(jīng)母乳攝入PFASs的健康風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。本研究也存在一定局限性。首先,產(chǎn)婦在懷孕期間,飲食結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變化,這可能會(huì)導(dǎo)致回憶偏倚,也無法反映產(chǎn)婦長期飲食習(xí)慣的累積效應(yīng)。其次,嬰兒的暴露風(fēng)險(xiǎn)評估可能被高估或低估,因?yàn)椴煌瑡雰旱哪溉閿z入量存在差異,嬰兒的體重變化也很快。今后的研究可以從母乳中PFASs對嬰兒的生長發(fā)育指標(biāo)的影響進(jìn)行探討,以完善嬰兒暴露風(fēng)險(xiǎn)評估。