近日，华南师范大学环境学院应光国教授、杨滨研究员团队2021级硕士研究生陈彦妃等人在《Enviornment International》上发表了题为“Unveiling per- and polyfluoroalkyl substance contamination in Chinese paper products and assessing their exposure risk”的论文（DOI: 10.1016/j.envint.2024.108540）。该论文通过靶向定量和非靶向筛查分析手段，检测了三大类共66种纸制品中PFAS的含量，并展开食物模拟物迁移实验，评价其人体健康风险。结果表明，食品接触类纸制品中检测出了较高含量的PFCAs、FTCAs、FTUCAs，高PFAS含量产品主要集中在微波爆米花纸袋和纸碗/盘中。
图文摘要
背景
全氟及多氟烷基化合物（PFAS）作为新污染物之一，近年来在全球范围内引起了广泛关注。由于它们具备特殊的全氟碳链结构和疏水疏油性，因此也被广泛应用于纸制品的防水和防油涂层。近年来，全氟及多氟烷基化合物在各个国家和地区的卫生纸、微波爆米花纸袋、纸餐具等纸制品中被广泛检出。然而，针对我国以纸代塑趋势下产量高、用量大、用途广的纸制品而言，缺乏对其中全氟和多氟烷基化合物种类、数量、迁移量以及人体健康风险评估进行系统筛查和测定的相关研究。因此，本研究的主要目标是调查中国制造的纸制品中PFAS的种类特征、浓度水平和迁移规律，并评估了其对人体健康可能产生的潜在影响。
成果简介
1、纸制品中PFAS的靶向定量分析
在14个卫生用纸样品（ƩPFAS <LOQ-12.6 ng/g）和13个办公用纸样品（ƩPFAS<LOQ-8.8 ng/g）中发现了低浓度水平的PFAS，检出率分别为38％和54％（图1）。在39个食品接触类纸制品中（包括微波爆米花纸袋*6,，纸碗/盘*18，纸杯*3、蛋糕杯*2、纸吸管*3、烘焙纸*5和其他*2）， PFCAs、FTCAs、FTUCAs是主要检出的PFAS类别，ƩPFAS浓度水平为<LOQ-1632ng/g，具体浓度水平如图2所示。高检出率和PFAS的产品主要集中在微波爆米花纸袋和纸碗/纸盘中。6款微波爆米花纸袋中PFAS的检出率为100%。PFOA是微波爆米花纸袋中检出率最高的PFAS，浓度中位数为32.5 ng/g。18款纸碗/盘的PFAS检出率为72%，检出率最高的物质为6:2FTUCA，浓度中位数为3.2 ng/g。
图1 66个纸制品中PFAS检出情况
图2 39个食品接触纸产品中PFAS的浓度水平
2、纸制品中PFAS的非靶向筛查分析
非靶向分析共获得9组1-3级置信度化合物，其类别名称和响应强度如图3所示。其中包括28个PFAS化合物，大部分是PFCAs的前体。对比已有研究，在纸制品中新发现了一些长链氟化调聚物如9:3 FTCA 、11:3 FTCA、 11:3 FTUCA、13:3 FTUCA以及X:2 FTOH-Slufate。此外，通过同系物筛查发现了两个疑似X:2-FTOH衍生物的PFAS同系物序列（Other1和Other2）。这几类物质在微波爆米花纸袋和纸碗/盘中存在较高的响应值。
图3 非靶向筛查中28个1-3级置信度同系物及其相应强度
3、微波加热对爆米花纸袋中PFAS的影响
针对微波爆米花纸袋的特殊使用场景，对其进行了微波前后PFAS含量变化的分析，结果如图4所示。微波加热会使微波爆米花纸袋中的PFAS从长链PFAS化合物转变为短链PFAS。在爆米花纸袋1-4号样品中，PFAS的组成相似且显示出相同的变化模式，即全氟十六烷酸PFHxDA（16个碳）的占比减少，而全氟辛酸PFOA（8个碳）的比例在微波加热后增加。该变化在爆米花纸袋4中观察到最显著的变化，PFHxDA从微波加热前的33%占比下降到加热后的18%占比，而PFOA从微波加热前的3%占比上升到加热后的9%占比。
图4 微波爆米花纸袋微波前后PFAS含量占比变化
4、纸制品中PFAS的迁移情况
选择了PFAS浓度水平最高的样品进行食品模拟物的迁移实验。在不同的食物模拟物、浸泡时间和浸泡温度下，各类PFAS的迁移率如图5所示。结果显示，相比于纯水，酸性食品模拟物能够有效增加长链化合物的迁移率。随着食品模拟物中乙醇含量的增加，PFAS的迁移增加，短链PFAS在50％乙醇中的迁移趋势大于在95％乙醇中的迁移趋势。随着食物模拟物温度升高和接触时间延长，PFAS的迁移呈现增加趋势。
图5 FCM7中PFAS向食物模拟物的迁移情况
5、纸碗中PFAS的风险评估
使用美国FDA推荐的暴露评估模型对18个纸碗/纸盘进行了纸碗膳食暴露量估算，同时辅以蒙特卡洛模拟增加不确定性分析。将估算摄入量与欧洲食品安全局（EFSA）2020年的建议（PFOA、PFNA、PFHxS和PFOS的总和为0.63 ng/kg bw/day）相比，部分的纸碗/盘的EDI计算值超过了该值。
图6 18款纸碗/盘的EDI计算值
结论与意义
本研究以全面了解国内纸制品领域全氟和多氟烷基化合物的种类、含量、迁移和人体健康风险情况为目标，通过靶向和非靶向分析手段，在食品接触类纸制品中发现了含量较高的PFAS。该结果对于了解国内纸制品领域全氟和多氟烷基化合物的使用、残留、迁移转化情况以及人体健康风险具有重要意义，并能够对环境和人体中全氟及多氟烷基化合物污染链数据作补充。
全文链接
Yan-Fei Chen, Ting Liu, Li-Xin Hu, Chang-Er Chen, Bin Yang*, Guang-Guo Ying. Unveiling Per- and Polyfluoroalkyl Substance Contamination in Chinese Paper Products and Assessing Their Exposure Risk. Environment International 2024, 185, 108540. https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108540.