全氟和多氟烷基物质（PFAS）营养级放大效应的全球荟萃分析：驱动因素与生态风险解析

《Nature Communications》：Unravelling the magnitude and drivers of PFAS trophic magnification: a meta-analysis

　　为解决PFAS（全氟和多氟烷物质）营养级放大因子（TMF）研究中的高度不一致性问题，研究人员通过整合全球64项研究、119个食物网的1009个TMF数据，开展首项全球尺度荟萃分析。结果显示PFAS平均TMF为2.00（95% CI: 1.64–2.45），表明其浓度随营养级每升高一级平均翻倍，但不同化合物差异显著。工业替代物F-53B的放大效应最高（TMF=3.07），且方法学差异是TMF变异的主要来源。该研究为PFAS生态风险评估提供了标准化框架，呼吁加强高风险化合物的监管。

　　

随着工业化学品的广泛使用，全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其持久性、生物累积性和毒性，对全球生态系统构成严重威胁。然而，以往关于PFAS在食物网中营养级放大效应（Trophic Magnification Factor, TMF）的研究结果高度不一致：有的报告显示可忽略的累积甚至生物稀释，有的却指出极端生物放大现象，变异幅度可达十倍以上。这种矛盾严重阻碍了精准生态风险预测和有效政策制定。究竟这种差异源于真实的生态复杂性，还是方法学上的人为偏差？为解决这一争议，由Lorenzo Ricolfi领衔的国际研究团队在《Nature Communications》上发表了首项全球尺度PFAS营养级放大效应的荟萃分析。

研究团队通过系统检索六大学术数据库，筛选出64项符合标准的研究，涵盖119个水生和陆地食物网、72种PFAS化合物的1009个TMF数据。采用多水平荟萃回归模型，量化整体及化合物特异性TMF，并通过单因素与多因素模型解析变异来源。关键方法包括：TMF的统一计算（基于对数浓度与营养级回归斜率的反对数）、氮同位素（δ¹⁵N）用于营养级定位、随机效应模型处理异质性，以及敏感性分析检验结果稳健性。

PFAS营养级放大效应

整体分析显示，PFAS在食物网中呈现显著生物放大效应，平均TMF为2.00（95% CI: 1.64–2.45），意味着其浓度随营养级每升高一级平均翻倍。

变异来源解析

1. 1.
   方法学因素主导变异：样本类型（全生物体 vs. 组织特异性）和浓度标准化（脂质/蛋白归一化）是TMF差异的关键预测因子。组织特异性样本（如肝脏、肌肉）的TMF比全生物体样本高50%，而归一化浓度使TMF降低44%。
   
2. 2.
   化合物特异性差异：工业替代物F-53B（氯代多氟醚磺酸盐）的TMF最高（3.07），其次是PFOS（全氟辛烷磺酸，TMF=3.02）和PFDA（全氟癸酸，TMF=2.80）。12种化合物TMF显著大于1，其中6种受《斯德哥尔摩公约》监管，而F-53B尚未纳入国际监管。
3. 3.
   生态因素影响有限：水生与陆地食物网间TMF无显著差异，但含空气呼吸生物（如鸟类、哺乳类）的混合食物网TMF比纯水呼吸生物食物网高52%。碳链长度、纬度及食物网长度未显示显著影响。

模型预测与稳健性

多因素模型解释了85%的TMF变异（条件R2=0.85），凸显其强预测能力。敏感性分析（如留一法、偏倚风险评估）证实结果稳健，虽存在轻微发表偏倚，但调整后效应方向与显著性不变。

结论与意义

本研究首次量化了PFAS作为“持久性营养级放大器”的整体风险，平均放大因子为2，但化合物间差异显著，尤其是F-53B等替代物呈现超高放大潜力。方法学不一致性是TMF变异的主因，掩盖了真实生态信号。研究呼吁：①优先监管高风险PFAS（如F-53B）；②标准化TMF测量协议（如全生物体浓度转换、双浓度报告）；③加强全球监测，尤其针对南方半球和陆地生态系统。这一框架为 harmonizing 生态风险评估、指导国际化学品管控提供了实证基础，对遏制PFAS的级联生态与健康影响具有紧迫政策意义。