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本研究由Xin Chen、Dashan Xu、Yuehan Xiao、Mingjiang Zuo、Jian Zhou、Xiao Sun、Guoqiang Shan和Lingyan Zhu共同完成，主要研究机构包括南开大学环境科学与工程学院、西北农林科技大学等。该研究于2024年9月18日发表在《Environmental Science & Technology》期刊上。
研究聚焦于全氟和多氟烷基物质（PFASs）在农田生态系统中的动态积累规律，特别是靠近氟化工园区的麦田。PFASs是一类具有高持久性和潜在毒性的化学物质，已被证明对环境和人类健康构成威胁。尽管已有研究探讨了PFASs在作物中的吸收和积累，但关于其在作物全生命周期中的动态变化及其来源的研究仍不充分。本研究旨在通过多介质（空气、土壤、小麦组织）的全生命周期监测，揭示PFASs在小麦中的积累规律，并评估空气沉降对小麦PFASs积累的贡献。
研究分为以下几个主要步骤：
样品采集与预处理
研究在山东省某大型氟化工园区附近进行，采集了空气、小麦根际土壤以及小麦在不同生长阶段（播种期、生长期、灌浆期和成熟期）的组织样品。空气样品使用被动采样器（SIP-PAS）和干沉降采样器（PAS-DD）采集，土壤样品从0-30厘米深度采集，小麦样品包括根、茎、叶、穗、壳和籽粒。所有样品经过固相萃取等预处理步骤，以便后续分析。
仪器分析与质量控制
PFASs的分析采用超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用技术（UPLC-MS/MS）。为确保数据准确性，研究设置了现场空白和程序空白，并使用内标校准曲线进行定量分析。方法检测限（MDL）通过信噪比（S/N=3）确定，回收率在72%至132%之间。
数据分析
研究计算了PFASs的生物累积因子（BAF）和转运因子（TF），并估算了当地居民通过小麦消费和空气吸入的每日摄入量（EDI）。此外，还通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）等方法对PFASs的来源进行了溯源分析。
空气和土壤中的PFASs
研究发现，空气和土壤中的PFASs浓度与距离氟化工园区的远近呈显著相关，下风向和下游区域的浓度显著高于其他区域。全氟辛酸（PFOA）是空气和土壤中的主要成分，占比超过80%。短链PFASs（如PFBA和PFPeA）在空气中的比例随距离增加而上升，表明其具有更高的迁移潜力。
小麦组织中的PFASs积累
小麦组织中PFASs的浓度在不同部位和生长阶段表现出显著差异。叶片中的PFASs浓度最高，而籽粒中的浓度最低。研究发现，PFBA在小麦地上部分中占主导地位，但在灌浆期和成熟期，PFOA在叶片中的浓度显著增加，暗示空气沉降是叶片PFASs的重要来源。
全生命周期积累规律
研究发现，PFASs的生物累积因子（BAF）和转运因子（TF）均与碳链长度呈负相关，短链PFASs表现出更高的累积和转运潜力。特别是在灌浆期，PFASs从根部向地上部分的转运显著增加，表明这一时期的水分需求促进了PFASs的转运。
空气沉降的贡献
通过PLS-DA分析，研究证实了空气沉降对小麦地上部分PFASs积累的显著贡献。PFOA的空气贡献率估计为25%，而PFPeA和HFPO-TA的贡献率分别为7.8%和3.9%。
灌溉方式的影响
研究发现，喷灌显著增加了小麦对PFASs的吸收，特别是通过叶片吸收的途径。喷灌小麦中的PFASs浓度显著高于漫灌小麦，表明喷灌可能加剧了PFASs的暴露风险。
健康风险评估
研究估算了当地居民通过小麦消费和空气吸入的PFASs每日摄入量（EDI），发现PFBA的EDI为0.50 μg/kg/day，远高于其阈值。这表明当地居民面临较高的PFASs暴露风险，特别是短链PFASs的暴露。
本研究首次通过全生命周期监测，揭示了PFASs在小麦中的动态积累规律，并定量评估了空气沉降对小麦PFASs积累的贡献。研究结果表明，短链PFASs在小麦中具有更高的累积和转运潜力，而空气沉降是小麦PFASs积累的重要来源。此外，喷灌方式显著增加了小麦对PFASs的吸收，提示在PFASs污染区域应谨慎选择灌溉方式。研究结果为PFASs在农田生态系统中的环境行为提供了新的见解，并为制定相关污染控制政策提供了科学依据。
研究还探讨了PFASs在小麦不同组织中的分布规律，特别是叶片和籽粒中的PFASs浓度差异，为评估小麦作为人类食物链中PFASs的潜在来源提供了重要依据。此外，研究还提出了未来应加快短链PFASs暴露标准的制定，以应对其在农田生态系统中的高迁移潜力。