昆虫变态过程中PFAS的差异归趋：家蚕与蝗虫的生物积累与消除策略对比

《Journal of Hazardous Materials》：Bioaccumulation, bioamplification, and elimination behavior of per- and polyfluoroalkyl substances during insect metamorphosis: Different strategies for silkworms and locusts

　　本刊推荐：本研究首次系统比较了全变态（家蚕）与渐变态（蝗虫）昆虫对全氟/多氟烷基物质（PFASs）的归趋差异。研究发现家蚕幼虫对ΣPFASs的积累浓度（340-3500 ng/g dw）显著高于蝗虫（14-180 ng/g dw），且变态过程中家蚕通过蜕皮等途径对PFOS、6:2 Cl-PFESA等长链PFASs的消除效率（34-39%）远超蝗虫（7.6-11%），揭示了昆虫变态类型对污染物代谢的关键影响。

　　

章节亮点

化学品

暴露实验中使用的目标PFASs包括9种全氟羧酸（PFCAs）、5种全氟磺酸（PFSAs）以及7种新兴替代物（HFPO-DA/TrA/TeA、6:2和8:2 Cl-PFESAs、6:2 FTS和OBS）。目标化合物的详细信息与化学结构见支持信息（文本S1和图S1）。ΣPFASs的甲醇（HPLC级）储备液分别配置为100 μg/mL和1000 μg/mL，用于低浓度组和高浓度组。

昆虫饲养与暴露实验

使用三龄家蚕幼虫和蝗虫若虫进行实验（详情见文本S2）。简言之，将桑叶和玉米叶分别浸泡于PFASs溶液中，饲喂家蚕和蝗虫直至化蛹或羽化。收集昆虫样本（幼虫、蛹、成虫）及排泄物（粪便、蜕皮），用于PFASs分析。

家蚕与蝗虫幼虫体内PFASs的浓度与吸收效率

低浓度组和高浓度组家蚕幼虫的ΣPFASs浓度分别为340 ± 86 ng/g dw和3500 ± 760 ng/g dw（表S6）。蝗虫雄性幼虫的ΣPFASs水平在低、高浓度组分别为14 ± 2.5 ng/g dw和100 ± 34 ng/g dw，雌性幼虫则为16 ± 2.3 ng/g dw和180 ± 42 ng/g dw（表S7）。家蚕幼虫对ΣPFASs的吸收效率显著高于蝗虫（p < 0.05），表明家蚕具有更强的生物积累潜力——这主要因为蝗虫幼虫通过粪便排出高比例（41–51%）的PFASs，导致吸收量减少。

结论

本研究首次比较了不同变态类型昆虫（全变态 vs 渐变态）对PFASs的生物积累、生物放大及消除行为。结果表明，两种昆虫因变态过程与生理功能差异，对PFAS污染呈现出不同的应对策略：家蚕虽对PFASs吸收效率高（约80%），但其通过蜕皮（主要是E2和E3阶段）等途径在变态过程中有效消除PFASs（尤其是长链物质）；而蝗虫对短链PFASs的消除效率更高。总体而言，家蚕在变态过程中对ΣPFASs的消除效率（34–39%）显著高于蝗虫（7.6–11%, p < 0.05）。