全氟及多氟化合物（per- and polyfluoroalkyl substances, PFASs）是一类被持 续关注的新污染物，部分化合物已被证实具有环境持久性、生物累积性及生物 毒性（PBT 特 性 ）。 其 中 两 种 最 典 型 的 PFASs 单 体 ， 全 氟 辛 基 磺 酸 （perfluorooctane sulfonic acid，PFOS）和全氟辛酸（perfluorobutanoic acid， PFOA）已分别被纳入《斯德哥尔摩公约》附件 B 及附件 A，由于 C>8 的长链 PFASs 也逐渐被各国政府纳入管控，短链 PFASs 及全氟聚醚等新型 PFASs 被陆 续作为替代品投入生产和应用。然而由于极为稳定的 C-F 键的存在，新型 PFASs 仍然具有潜在的 PBT 特性。近期研究报道多种新型 PFASs 在环境及生物 介质中被广泛检出，且某些新型 PFASs 的浓度呈现增加的趋势。然而对新型 PFASs 的人体传输、代谢机制及其相关前体物的环境行为的研究目前还比较匮 乏。

      PFASs 可以通过各种途径进入到人体中，孕妇、胎儿作为易感人群，其 PFASs 负荷及体内传输代谢行为引起高度关注。胎盘屏障是最重要的人体屏障 之一。在怀孕期间，胎盘介导营养物质的传输，为胎儿提供适宜的生长环境。 然而研究发现包括 PFASs 在内的多种持久性有机污染物可以穿过胎盘屏障，对 胎儿造成持续的产前暴露。胎儿的代谢能力及抵抗能力较低，研究胎儿在宫内 对 PFASs 的代谢行为是评估胎儿产前 PFASs 暴露健康风险的关键环节。但先前 的研究较多地关注传统及长链 PFASs 的产前母婴传输行为，对新型 PFASs 的研 究甚少。

       全氟己基磺酸及其盐类（Perfluorohexane sulfonic acid，PFHxS）是继 PFOS、 PFOA 之后在环境及生物介质中检出率及含量最高的新型 PFASs 单体。基于 PFHxS 的潜在不利环境影响以及 PBT 特性，斯德哥尔摩公约决定开展 PFHxS、 其盐类及相关化合物的风险评估工作。其中文案将结构中含有 C6F13SO 2含氟烷 基团且可能通过生物或非生物途径降解转化为 PFHxS 的化合物定义为 PFHxS 相 关化合物。各国政府及国际组织提供了多种 PFHxS 相关化合物清单，然而目前 仅从理论上推测这些化合物有降解为 PFHxS 的可能性，关于 PFHxS 相关化合物 降解转化的实验证据还非常缺乏。考虑到 PFASs 物质的复杂性和化学品管理的需要，仍需要确定不同环境条件及生物基质中 PFASs 的转化产物及转化率。理 论计算及机器学习的手段有助于预测 PFHxS 相关化合物的降解行为及潜能，加 深对 PFHxS 相关化合物的生物及非生物转化过程的了解，对于建立进一步筛选 和确定优先次序的转化产物清单可以提供有效数据支撑，这将最终用于氟化替 代品的管理。同时，对 PFHxS 相关化合物的降解转化研究可以帮助识别持久性 和毒性较低的转化产物，这将为设计更安全的氟化替代品提供有价值的线索， 进而为 PFHxS 相关化合物的分类管理提供重要的理论依据。

      针对以上问题，本论文开展了以下相关研究：

       1. 首先收集了 50 个产妇的母血、胎盘、脐血以及新生儿的胎便样品，对 32 种 PFASs 在不同基质中的暴露水平及产前母婴传输、代谢机制进行了深入研究。 共检出 22 种 PFASs 单体，其中包括 FTSAs、Cl-PFESAs 等新型 PFASs。在四种 不同基质中，PFASs 的总浓度水平为：母血（中位数浓度：6.350 ng/mL）>胎便 （中位数浓度：4.553 ng/g）>脐血（中位浓度：3.802 ng/mL）>胎盘（中位浓度： 2.642 ng/g），其中在胎便中 PFOS 的检出率为 100%，且其中位数浓度在四种基 质中最高（3.029 ng/g）。多种 PFASs 在母血、脐血、胎盘三种基质之间具有显 著相关性，说明胎盘介导了 PFASs 在母血和脐血间的传输过程，而胎便中的 PFASs 浓度与脐血不具有相关性，这可能是受 PFASs 在胎儿体内复杂代谢过程 及差异化传输速率的影响。在传输率方面，TMS-CS 值随着碳链延长呈现出 U 型 趋势，而 PFSAs 与 PFCAs 的 TMS-placenta 值、Tplacenta-CS 值呈现出不同的规律。本 研究首次计算了 PFASs 的 TCS-Meconium值，并发现 PFCAs 的 TCS-Meconium值随着碳 链延长呈现出 U 型趋势。通过分子动力学模拟了 PFOS 和 PFOA 在二棕榈酰磷 脂酰胆碱（dipalmitoyl phosphatidylcholine，DPPC）双分子层上的渗透过程，结 果表明 PFOS 具有更高的渗透能力，这在一定程度上解释了 PFOS 在胎便中的浓 度高于 PFOA。

       2. 在《斯德哥尔摩公约》文案非详尽清单中选取了 48 种典型 PFHxS相关化 合物作为研究目标，通过理论计算与机器学习算法研究其降解行为及潜能。基 于公约对 PFHxS 相关化合物的定义，我们假设相关化合物可以通过分子中 C6F13SO 2基团与分子剩余部分之间的化学键断裂而生成 PFHxS。首先我们通过 高斯计算了相关化合物的键解离能（bond dissociation enthalpy，BDE），并根据 BDE 值将相关化合物分为高、中、低 3 组。然后以分子描述符、分子指纹为变量，分别采用 OPLS 模型、OPLS-DA、RF 算法对其进行预测、聚类，结果发现 OPLS 模型能够很好地预测 PFHxS 相关化合物的 BDE 值（基于分子描述符的模 型 R 2=0.97；基于分子指纹的模型 R 2=0.88）。基于分子指纹的 OPLS-DA 模型对 PFHxS 相关化合物的降解潜能分类的准确率最高（训练集、测试集的准确率分 别为 97.7%和 80%）。同时，对 SMILES 字符串进行图形化表征发现，对相关化 合物 BDE 值影响较大的分子片段为酯键连接和 N 原子连接。

      3. 对 FHxSA、N-MeFHxSA、N-AP-FHxSA、N-TAmP-FHxSA 四种典型 PFHxS 相关化合物在黏土界面上的光降解进行了研究。结果发现，四种 PFHxS 相关化合物的降解率为分别为：N-MeFHxSA（51.9%）> N-AP-FHxSA（44.4%） ≈ N-TAmP-FHxSA（44.3%）> FHxSA（27.2%），且降解率的顺序与我们建立 的模型预测的顺序一致，说明理论计算在一定程度上可以预测相关化合物的降 解能力。但是，定性结果发现，四种相关化合物均会降解生成 PFHxA（产率： 0.5%~1.9%）及少量的 PFBA，但降解产物中没有检测到 PFHxS。通过高斯计算 比较化学键的 BDE 值，从理论上推测 PFHxS 相关化合物生成 PFHxA 的潜能大 于生成 PFHxS 的潜能。这意味着可能存在多种影响 PFHxS 相关化合物降解行为 的因素，因此，亟需开展进行进一步的相关研究，以评估其被列于《斯德哥尔 摩公约》管控清单的合理性。