一项史无前例的研究测量了几种类型的全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)在环境和人体中混合在一起时的毒性，这些物质被称为“永远的化学物质”。
好消息是:大多数测试化学物质的个体细胞毒性和神经毒性水平相对较低。
坏消息是:这些化学物质共同作用，使整个混合物有毒。
虽然它们在结构上很相似，但并不是所有的永久化学物质都是一样的——有些更有效，有些更弱。当混合时，所有成分都对混合物的细胞毒性和神经毒性有贡献，”该研究的第一作者，布法罗大学的化学博士生卡拉Ríos-Bonilla说。
“在我们在这项研究中使用的实验室分析中，我们测试的大多数类型的PFAS在单独测量时似乎没有很大的毒性。然而，当你用多种PFAS测量整个样本时，你会看到毒性，”该研究的合著者Diana Aga博士补充道，她是RENEW研究所所长，纽约州立大学杰出教授，UB化学系亨利·m·伍德伯恩教授。
这项研究是与德国莱比锡亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)的Beate Escher合作进行的，Ríos-Bonilla在高通量筛选设备CITEPro中进行了体外毒性实验。该研究发表在《环境科学与技术》杂志上。
该研究的新颖之处在于它评估了PFAS的混合毒性。这些合成化合物已经被广泛应用于消费品中——从不粘锅到化妆品——几十年了，它们可能需要几百到几千年才能分解，如果有的话。据估计，美国至少45%的饮用水和几乎每个美国人的血液中都含有这些物质，它们与癌症和神经发育障碍有关。
今年早些时候，美国环境保护署(EPA)首次发布了六种PFAS的饮用水标准。然而，据估计，环境中有超过15,000个品种。这些化学品中只有少数有标准并受到监管。
“有六种PFAS可以受到监管，因为我们对它们及其毒性了解很多。不幸的是，在了解其他形式的PFAS的毒性之前，我们无法对其进行监管，”首席研究员Aga说。
“我们需要为每种PFAS设定与其毒性成正比的最大污染水平。为了调节污染物，当它们在环境中作为混合物出现时，了解它们的相对效力以及它们的预测环境浓度是至关重要的。”
为了进行这项研究，研究人员创造了他们自己的PFAS混合物，一种是代表普通美国人的血清，另一种是在美国发现的地表水样本Ríos-Bonilla，使用美国疾病控制和预防中心和美国地质调查局的数据，分别确定了人类血液和地表水中PFAS的平均浓度比。
然后，他们在两种细胞系上测试了这些混合物的效果;一个测试线粒体毒性和氧化应激，另一个测试神经毒性。
在水混合物中添加的12种PFAS中，全氟辛酸(PFOA)——通常用于不粘锅和消防泡沫——是最具细胞毒性的，占混合物细胞毒性的42%。
另一方面，PFOA和全氟辛烷磺酸(PFOS)对神经毒性测定的细胞毒性大致相同(25%)，尽管两者在浓度方面分别仅占混合物的10%和15%。
血液混合物中有四种PFAS存在，但PFOA对两种细胞系的细胞毒性都最大。尽管其摩尔贡献仅为29%，但PFOA在细胞毒性试验中触发了68%的细胞毒性，在神经毒性试验中触发了38%的细胞毒性。
有趣的是，当研究人员分析从城市污水处理厂收集的真实生物固体样品中提取的毒性时，尽管样品中PFOA和其他PFAS的浓度很低，但仍观察到非常高的毒性。
Aga说:“这意味着生物固体中有更多的PFAS和其他化学物质，这些物质尚未被发现，它们导致了所观察到的提取物的毒性。”
研究人员的目标之一是确定PFAS是否具有协同作用。这是指两种或两种以上化学物质的综合效应大于单个化学物质的综合效应。然而，他们的研究结果表明，PFAS的作用是浓度添加剂:这意味着建立的混合物毒性预测模型可以用来预测混合物的综合效应。
埃舍尔说:“由于混合物中多达12种PFAS起到了细胞毒性和特定神经毒性的浓度添加剂作用，很可能成千上万种在商业和使用中的其他PFAS也以同样的方式起作用。”“混合物比单个PFAS造成的风险更大。因为它们的作用和发生是混合的，所以它们应该被当作混合物来管理。”
研究人员说，这项研究的结果在评估修复工作的有效性方面也将非常有用。分解PFAS有时会产生化学分析无法检测到的有害副产物，因此测量处理后样品的毒性可能是判断修复技术是否有效的唯一方法。
Aga说:“当分析化学不能给你所有的答案时，毒性分析可以成为一种补充工具，特别是当混合物中污染物的身份未知时，这就是许多污染地点的情况。”
