母乳中全氟及多氟烷基化合物污染水平及嬰兒暴露風險評估

陳海川, 曹文成, 劉小方, 劉 瀟, 程青云, 周 妍, 聞 勝

(湖北省疾病預防控制中心應用毒理湖北省重點實驗室, 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完全氟化碳原子的有機氟化物。由于具有防水和防油的能力,PFASs已被廣泛應用于各種消費品和工業中[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、電子設備的保護涂層,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物具有多種毒性,如肝毒性、脂質代謝破壞、生殖毒性、發育毒性、內分泌毒性和免疫毒性[7-9]。PFASs已被我國納入《重點管控新污染物清單(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,并可以預防多種疾病。世界衛生組織推薦對6月齡以內的嬰兒進行純母乳喂養[10]。PFASs能與母乳中的乳蛋白結合[11],母乳中的PFASs對嬰兒發育和健康可能存在潛在不利影響,包括甲狀腺功能障礙、免疫抑制和神經毒性等[12-14]。第三次全國母乳調查(2017-2020年)[15]結果表明我國母乳中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),其含量水平中位數分別為61.2 pg/mL和35 pg/mL。

本研究選取湖北應城地區產婦作為研究對象,采樣調查點為化工區,通過測定母乳中PFASs的含量,探討母親PFASs的內暴露水平及其影響因素,并評估該地區嬰兒哺乳期PFASs的暴露風險。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

Xevo TQ-S Micro液相色譜-三重四極桿質譜(美國Waters公司); XH-B渦旋混勻器(江蘇康健醫療用品有限公司); Multifuge X3R冷凍離心機(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標準品和定量內標溶液均由Wellington實驗室(加拿大Guelph)提供,純度均>98%。標準品包括: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標(質量濃度均為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,天津津騰實驗設備有限公司)。

1.2 樣品前處理

采用劉嘉穎[16]報道過的母乳前處理方法,稍作改動。取2 mL母乳樣品于15 mL聚丙烯離心管中,加入10 μL質量濃度為5 ng/mL的定量內標溶液和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個離心管中,再在第1個離心管中加入6 mL乙腈,進行第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甲醇進行第二次淋洗,最后用2 mL 9%(v/v)的氨水甲醇溶液將目標化合物從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后進樣測定。

1.3 樣品測定與質量控制

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

實驗過程中所有可能與樣品接觸的實驗用具均在使用前用水清洗3次,甲醇清洗3次。在流動相泵和進樣閥之間加兩根串聯的預柱(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,每次進行儀器分析之前需先用甲醇清洗色譜系統,并在實際樣品分析之前進樣甲醇或超純水控制系統污染。每20個樣品包含1個過程空白對照:用超純水作為空白樣品來監測前處理過程的本底水平,并在計算實際樣品PFASs含量時扣除這部分過程空白。

1.4 研究對象

以2018年1月至2021年12月在湖北應城開展的出生隊列研究為基礎,招募來應城人民醫院進行產檢的孕早期(<16周)孕婦,并逐一完成問卷調查。研究對象納入標準如下:(1)當地居住超過1年;(2)單胎活產;(3)孕前無糖尿病、甲狀腺異常及肝功能異常。最終有324名產婦納入本研究。產后由當地社區衛生服務中心工作人員進行入戶隨訪,采集母乳。本研究經過湖北省疾病預防控制中心倫理委員會審核通過(批件號2018-006-02),所有參與者均簽署了知情同意書。

1.5 問卷調查

問卷調查內容包括母親基本人口學特征如隨訪時年齡、身體質量指數(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 統計分析

2 結果與討論

2.1 方法的線性關系、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點校正曲線,范圍為0.2～100 ng/mL。校準曲線在該范圍內線性良好,相關系數均大于0.992。向空白樣品基質中添加標準溶液,以信噪比(S/N)為3時的添加濃度作為檢出限,以S/N為10時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個不同濃度水平的標準溶液(0.2、10、100 ng/mL),每個水平重復測定6次,加標回收率為65.6%～108.1%,相對標準偏差(RSD)為1.6%～12.8%。

表1 母乳中PFASs的檢出率和質量濃度

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%,含量的中位數分別為200.7、63.5、25.2 pg/mL,結果見表1。PFNS、PFDS、PFDoS和8∶2 CI-PFESA均未在母乳中檢出。Han等[15]報道了2017-2020年中國24個省份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,且湖北省母乳PFOS含量(平均數為181 pg/mL)是調查省份中最高的。本研究中母乳PFASs的主要污染物為PFOS,與Han等[15]報道的結果一致,PFOS含量高于Han等[15]報道的水平。與前些年報道的其他國家的相關數據相比,本研究中PFOS的中位數含量水平高于韓國(2013年,中位數50 pg/mL)[21]、西班牙(2015年,中位數66 pg/mL)[22]、美國(2019年,中位數30.4 pg/mL)[23]、加拿大(2018-2011年,中位數52.6 pg/mL)[24];本研究中PFOA的中位數含量水平高于美國(2019年,中位數13.9 pg/mL)[23]、加拿大(2018-2011年,中位數41.3 pg/mL)[24],低于韓國(2013年,中位數72 pg/mL)[21]、西班牙(2015年,中位數152 pg/mL)[22]?？傮w來說,湖北應城母乳中PFOS的污染水平相對較高,這可能是由于調查采樣點位于化工區。

2.3 母乳中PFASs含量的影響因素

本研究共納入324名產婦,產婦平均年齡為(30.2±4.2)歲,受教育水平大多數(77%)在大學以下,家庭月收入大多數(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果見表2。產婦年齡與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。李瀟等[25]也報道了北京市產婦的年齡與母乳中PFOS含量呈正相關。PFASs是一種持久性有機污染物,生物半衰期長達4～5年[26],可隨時間在人體內蓄積,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婦母乳PFOS含量比攝入頻率低的產婦低(β=-0.444, 95%CI: -0.838～-0.05), Tian等[27]也發現豆類食用頻率高與孕婦血清PFASs暴露水平低有關。動物源性食品是人體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競爭性地減少動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婦母乳PFHxS含量比攝入頻率低的產婦高(β=0.315, 95%CI: 0.024～0.606),目前無相關文獻有類似報道,需要進一步研究。其他因素的分析結果均無統計學意義。

表2 母乳中PFASs含量影響因素的多元線性回歸結果(n=324)

2.4 嬰兒暴露風險評估

嬰兒經母乳攝入PFASs的EDI如表3所示,PFOS、PFOA、PFNA和PFHxS的EDI中位數分別為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)分別設定為150 ng/(kg·d)和1 500 ng/(kg·d),并得到廣泛應用,本研究中PFOA和PFOS的EDI低于其推薦值。然而,基于流行病學調查和毒理學研究,政府機構開始收緊限制。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)。當使用新的TWI對PFOA、PFOS、PFNA和PFHxS評估時,本研究嬰兒的PFASs暴露較高,表明可能存在健康危險,因此通過母乳喂養接觸的PFASs風險不容忽視。

表3 嬰兒通過母乳攝入PFASs的EDI

3 結論

本研究中湖北應城母乳存在PFASs暴露,PFOA、PFOS和PFHxS為主要污染物,其中PFOS的含量水平最高。產婦年齡、腌制和豆類食品的攝入可能會影響母乳PFASs的暴露水平,部分嬰兒經母乳攝入PFASs的健康風險值得關注。本研究也存在一定局限性。首先,產婦在懷孕期間,飲食結構可能會發生變化,這可能會導致回憶偏倚,也無法反映產婦長期飲食習慣的累積效應。其次,嬰兒的暴露風險評估可能被高估或低估,因為不同嬰兒的母乳攝入量存在差異,嬰兒的體重變化也很快。今后的研究可以從母乳中PFASs對嬰兒的生長發育指標的影響進行探討,以完善嬰兒暴露風險評估。