关键词:PFOS;替代品;非洲爪蟾;黑斑蛙;发育毒性

全氟辛烷磺酸PFOS分子式：C₈HF₁₇O₃S

PFOS – 2D结构图

PFOS – 3D结构图

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)因为具有疏油疏水的特性，被广泛用于民用和工业产品生产的多个领域，如纺织品、皮革、地毯、纸、涂料、消防泡沫、影像材料和航空液压油等产品中都含有PFOS。在生产和使用过程中，PFOS会释放到环境中，目前发现各种环境介质都有PFOS的存在，是最难降解的污染物之一。同时PFOS还被发现能在生物体中蓄积，并可对肝脏、神经和免疫等系统造成一定的损伤。鉴于PFOS具有POPs的这些特征，2009年,PFOS被列入《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》，成为受控POPs之一。为应对公约对PFOS的限制，急需开发性能优良和生物安全性高的新产品以替代PFOS的作用。

一些研究显示PFOS具有发育毒性。Shi等报道PFOS影响斑马鱼胚胎发育，改变相关基因的表达。Zhang等发现PFOS暴露导致斑马鱼发育畸形，包括脊柱弯曲和脑坏死等。非洲爪蟾胚胎致畸试验(frog embryoteratogenesis assay–Xenopus,FETAX)是一种简便、快速检测发育毒性和致畸性的方法，该方法以模型动物非洲爪蟾的胚胎为材料，中囊胚期至原肠胚初期的胚胎暴露测试物96h，观察胚胎的死亡和畸形情况，以研究受试物的致死性、致畸性以及对生长的影响。FETAX适用于对单一化学物质、混合物和环境样品的检测，已广泛用于检测各种化学品或环境样品。

本研究用FETAX方法比较研究PFOS和4种替代品的发育毒性，并用我国本土两栖动物种黑斑蛙胚胎发育毒性实验做补充验证，以评价替代品的生物安全性及作为PFOS替代品的合理性。

一、材料和方法(Materials and methods)

1.1仪器与试剂

仪器:体式显微镜(COIC公司)，脱色摇床(海门市其林贝尔仪器制造有限公司)，两栖动物诱导繁育设备(本实验室研发)。

试剂:potassiumperfluorooctane sulfonate(CASNO.2795-39-3,纯度98%,MatrixScientific，美国)，人绒毛膜促性腺激素(HCG，烟台北方制药有限公司)，注射用促黄体素释放激素A3(LHRH-A3，宁波第二激素厂)，L-半胱氨酸(北京索莱宝科技有限公司)，Hepes(Sigma，美国)，胎牛血清(HyClone，美国)，硫酸庆大霉素(北京赛驰生物科技有限公司)，KCl、NaCl、CaCl2、NaHCO3、MgSO4、CaSO4·2H2O、NaOH、HCl等化学试剂为国产分析纯试剂，购自北京化学试剂公司。

供试药剂:50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(以下简称表面活性剂)、用调聚法合成的织物三防整理剂(含固率23.7%)、用电解氟化法合成的C4及C6织物三防整理剂由中国某化工厂提供。

1.2实验材料

1.2.1非洲爪蟾

本实验室饲养的非洲爪蟾成年雌蛙和雄蛙，分养于盛有去氯自来水的玻璃缸中，水温(22±2)℃，明暗光周期为12h:12h。成蛙喂食配制饲料(猪肝:玉米粉:大豆粉60%:30%:10%)，1周2次，喂食2h后重新换水。

将雄性爪蟾用MS-222麻醉，解剖，取出精巢，放在Testes培养基(47.0mL的1xRingers溶液中加入2.5mL的胎牛血清和0.5mL的50mg·mL-1的硫酸庆大霉素)中，4℃保存以备授精。

雌蛙皮下注射HCG(以0.8%的生理盐水配制)300~500IU。大概12h后开始产卵，将卵收集在150mm的培养皿中，吸出多余液体。取适量大小的精巢溶解于0.3mL的Ringers溶液(6.6gNaCl，0.15gKCl，0.15gCaCl2，0.05gNaHCO3溶解至1L蒸馏水中，pH7.2～7.4)中，使精子释放出来。立即将精子和卵混合，放置3～5min后，加入0.1xMMR溶液(0.5844g NaCl,0.0149g KCl,0.012g MgSO4,0.0294g CaCl2·2H2O和0.1192g Hepes溶解至1L蒸馏水中，pH7.2～7.4)，静置30min左右，受精好的胚胎将会翻转，黑色的动物极朝上。

用2%(w/v)的L-半胱氨酸(2.0gL-半胱氨酸溶解至100mL蒸馏水里，pH7.8～8.1)脱膜，3～4min后，先用除氯水洗3次，然后用0.1xMMR洗2次，胚胎最后放置在0.1xMMR溶液里，1h后开始分裂成2个细胞。

体式显微镜下观察胚胎，选择发育正常的中囊胚期至原肠胚早期的胚胎进行暴露实验。

1.2.2黑斑蛙

黑斑蛙:成蛙取自生态中心昌平养殖场，饲养在实验室水陆两栖的玻璃缸中。水温(22±2)℃，明暗光周期为12h:12h。成蛙每天喂食添加蛋黄和胡萝卜的面包虫。1周换2次水。

成年雌雄蛙各注射2.5μgLHRH-A3(以0.8%的生理盐水配制)，放入两栖动物诱导繁育设备中，诱导抱对产卵。

用10cm×20cm整理盒收集受精卵，用2%(w/v)的L-半胱氨酸(2.0gL-半胱氨酸溶解至100mL蒸馏水里，pH7.8～8.1)脱膜。脱膜在脱色摇床上进行。脱膜过程分两次:第1次持续15~20min，至卵团分离成单个的受精卵;用除氯水冲洗3次后加入2%L-半胱氨酸第2次脱膜，大约持续10~15min，至受精卵外层膜脱落后，用除氯水漂洗5次以上，倒入150mm培养皿中。

体式显微镜下观察胚胎，选择发育正常的中囊胚期至原肠胚早期的胚胎进行暴露实验。

1.3半静态暴露

将发育正常的中囊胚期至原肠胚早期的非洲爪蟾或黑斑蛙胚胎，随机移入直径60mm的培养皿中。PFOS和4种替代品用除氯自来水配制成系列浓度，设置空白对照组。每个处理设2个平行皿，每个培养皿中放入25个胚胎，10mL暴露溶液。每隔24h换液，死亡胚胎及时取出，记录胚胎死亡数。

96h后停止暴露，将所有胚胎在3%的福尔马林中固定，体式显微镜观察形态，记录每个暴露组胚胎的死亡数，畸形数，测量胚胎体长(头-尾长度)。

1.4统计分析

详细登记每个培养皿中胚胎的死亡、畸形和生长情况。用概率分析(Probitanalysis)计算LC50和EC50。数据分析使用SPSS16.0版本(IBM,USA)进行统计。胚胎体长数据在p=0.05水平，用T-检验确定。

二、结果(Results)

PFOS和4种替代品对非洲爪蟾胚胎的半致死浓度LC50和半致畸浓度EC50如表1所示:10~40mg·L^-1的浓度范围内，C4和C6织物三防整理剂不导致非洲爪蟾胚胎死亡和畸形。所有测试浓度的PFOS均可导致非洲爪蟾胚胎明显的死亡和畸形，96h的LC₅₀和EC₅₀分别为51和108mg·L^-1。

织物三防整理剂和表面活性剂对非洲爪蟾胚胎也有明显的毒性。织物三防整理剂在48h内就导致大部分或全部胚胎死亡(图1)，表面活性剂96h的LC₅₀和EC₅₀分别为43和18mg·L-1，显示织物三防整理剂和表面活性剂的毒性比PFOS更强。

黑斑蛙胚胎暴露实验中，PFOS、C6和C4织物三防整理剂液和表面活性剂在20~100mg·L-1浓度范围内未引起胚胎的死亡和畸形，仅表面活性剂在最高浓度下表现出抑制胚胎生长的作用(图2)。织物三防纺整理剂(13~70mg·L-1)对黑斑蛙胚胎也没有明显毒性。

三、讨论(Discussion)

有文献显示高剂量PFOS具有胚胎发育毒性。开发替代品的一个重要原则是性能更好和毒性更低，并且在保证应用价值的同时能够满足生态安全的要求。本研究中PFOS对非洲爪蟾胚胎表现出明显的致死性和致畸性。替代品织物三防整理剂和表面活性剂同PFOS一样对非洲爪蟾胚胎有明显毒性，且织物三防整理剂和表面活性剂的毒性强于PFOS毒性。所以从生物安全性的角度分析，织物三防整理剂和表面活性剂的毒性比PFOS更大，不能作为PFOS替代品使用。C4和C6织物三防整理剂对非洲爪蟾和黑斑蛙胚胎没有明显的毒性，可以考虑作为PFOS的替代品使用。

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本文主要内容来自于：任东凯1,2，苏红巧2，刘芃岩1，韦荣国2，秦占芬2,*

秦占芬(1971—)，女，环境科学博士，副研究员，主要研究方向为毒理学。

1.河北大学化学与环境科学学院，保定071002 –

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

文章编号:1673-5897(2012)5-561-04中图分类号:X171.5文献标识码:A

版权归属于原作者。

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