农业土壤-植物系统中已知与未知TFA的迁移:基础研究需求识别

作为数千种全氟/多氟烷基物质（PFAS）之一，超短链三氟乙酸（TFA）在过去几年中重新引起了广泛关注。尽管上世纪90年代的研究表明，由于土壤吸附能力较弱，TFA在环境中可能具有高度迁移性，但其对人类健康的风险曾被认为较低。然而，近期对不同环境介质中TFA积累水平的评估（例如水体（包括地下水、饮用水和再生水）、土壤（包括经生物固体改良的农业土壤）以及空气中的浓度）显示，其含量远高于其他PFAS，这使得人们意识到TFA实际上可能对人类构成显著风险。与其他PFAS类似，普通人群接触TFA的主要途径是膳食摄入；因此，理解TFA在土壤-植物系统中的迁移尤为重要，因为这一途径既可能直接影响人类（通过作物-人类路径），也可能间接影响人类（通过饲料-动物-人类路径）。然而，目前对TFA通过土壤-植物途径迁移的了解甚少，这一关键知识缺口亟需填补，以帮助更好地评估人类对TFA的总体暴露水平。长期以来，分析技术的限制阻碍了环境介质中TFA的定量研究，但幸运的是，近期的分析技术进步将推动该领域的进一步研究。

TFA是一种C2全氟化合物，具有羧基头部基团（CF₃COOH），是全氟烷基羧酸中碳链最短的物质。最重要的是，TFA是许多PFAS转化途径的终末产物，这可能解释了其在环境中浓度随时间显著上升的现象。农业系统中TFA（或其前体）的主要来源包括生物固体、灌溉水、农药以及降雨/大气沉降（图1）。一旦进入土壤，TFA的超短链和亲水性表明其很可能倾向于分配到土壤溶液中。事实上，在近期的一项研究中，（2）开发了一种机器学习方法，用于生成TFA（及其他PFAS）的土壤固液分配系数（Kd）空间分布图。针对欧洲的预测图显示，该区域大部分地区的TFA log Kd值较低（<0 L kg–1）。在受TFA污染的土壤中，较低的固相吸附水平增加了植物通过根系吸收含TFA土壤溶液而摄入TFA的可能性。

为评估人类通过粮食作物暴露于三氟乙酸（TFA）的风险，必须明确以下两点：（一）植物根系从土壤环境中吸收TFA的程度（生物累积效应）；（二）TFA从根部向地上部分迁移的程度（转运效应）。然而，目前针对TFA及其他超短链PFAS的此类数据极为匮乏。尽管根据已知的C4–C8链长范围内链长与植物吸收率呈负相关的关系，可以合理推测超短链PFAS可能具有较高的累积倾向。超短链PFAS分子尺寸较小，表明其更易跨植物细胞膜转移并在维管组织中积累。因此，在多种植物的根部和地上部分，以及超过1600份植物源性食品样本（尤其是干豆类和叶类蔬菜）中，TFA被频繁检出。然而，目前极少有研究提供TFA植物生物累积因子（BAFs）或根-茎转运因子（TFs）的数据。这些参数对风险评估模型至关重要，因为它们描述了迁移过程（而非单纯浓度数据），因而具有更广泛的适用性。

在已发表的相关研究中，一项实验通过80天的水培试验表明，小麦（Triticum aestivum L.）对TFA具有快速且高强度的吸收能力：根部BAF值约为1625（相比之下，C3–C8 PFAS的BAF值约为20–600），地上部分BAF值约为1070（C3–C8 PFAS约为4–90）。该研究同时测得TFA的根-茎转运因子为0.66，高于其所研究的大多数其他（更长链）化合物（除C4 PFBA外）。这些发现表明，在水培条件下，与长链PFAS相比，TFA更容易被小麦吸收并在其体内转运。另一项研究报道了在温室条件下，种植于粉砂壤土中的芝麻菜（Eruca sativa var. "Speedy"）的TFA BAF值为294，这在所研究的57种持久性移动性化学物质中处于最高水平。同一研究测得TFA的转运因子为40.7，同样在所有化合物中位居前列，且与另一种超短链PFAS——三氟丙酸（PFPrA，C3）的数值相近。在实地条件下，中国某氟化工基地附近采集的垂柳叶片、玉米叶片和圆柏针叶的TFA的BAF平均值高达13,000（范围80–34,000）（5），这可能与长期暴露有关。该平均BAF值与PFPrA的观测值接近，且比PFBA、PFOA、PFBS和PFOS的数值高出3至1000倍。据作者所知，目前尚未有其他公布TFA BAF或TF数据的研究发表。

基于这些有限条件下的研究，TFA在植物中的累积与转运能力似乎显著强于长链PFAS，这对农业环境中的人类暴露风险构成了重要关切。正如Arp等人指出，TFA在全球范围内的广泛存在且浓度持续上升，加上其对人类健康影响的确定性，预示着随着相关研究的深入，未来几年内很可能出台新的TFA健康指导限值。为科学制定这些保护人类健康的限值标准，当前亟需开展更多实证研究，涵盖多种农作物、土壤类型及环境条件，以精准量化农业系统通过“土壤-作物-人类”这一关键传递链对人类TFA暴露的贡献程度。通过实证获取的TFA植物根系吸收与根-茎转运参数，将成为归趋与迁移模型的重要输入数据，进而帮助全球监管机构评估TFA风险并制定健康保护阈值。