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全氟化合物(Perfluoroalkyl substances,PFASs),在很多商业产品和工业生产中被用做添加剂,并有60多年生产使用历史。PFASs在其生产,使用和处置的生命周期中,可能释放进入环境。近年来,PFASs被鉴定为全球污染物,并在多种环境介质检出,可能导致肝毒性,发育毒性,免疫毒性以及内分泌干扰效应。在此背景下,全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)被列入斯德哥尔摩公约附表B。与此同时,关于PFOS的替代品,也开始大量涌现。本论文以PFASs、PFOS异构体和新型含氟化合物——多氟烷基磷酸二酯(diPAPs)作为目标化合物,回答以下问题:第一,在全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)与PFOS限制政策的背景下,水环境中PFASs污染现状和分布特征如何,这种污染现状导致人体的PFASs暴露水平是怎样?第二,鉴于PFASs毒理机制的复杂性,PFASs对小鼠典型靶器官——肝脏与脑组织代谢物全局有怎样的影响,可能生物标记物是哪些?第三,传统PFASs风险评估仅对PFOA或PFOS进行风险评估,如何进行PFASs联合风险评估,在当前的暴露情景下,人体健康又是否受到威胁?江苏省位于中国华东地区,是中国高人口密度与高工业化的典型地区。本论文以江苏省作为典型区域进行研究,基于以上问题,我们研究结果如下:(1)在江苏太湖和淮河地表水研究中,PFOA(平均浓度,淮河18ng/L,太湖56ng/L)和PFOS(平均浓度,淮河4.7ng/L,太湖15ng/L)仍是PFASs的主要形式,而短链PFASs——全氟己酸(平均浓度19ng/L)作为PFOS替代品是太湖PFASs的另一种主要形式。同时,太湖地表水PFOS异构体组成(Br-PFOS,48.1-62.5%)并未与ECF工艺PFSO工业品(Br-PFOS,～30%)保持一致,而是分支异构体(Br-PFOS)发生了显著的富集现象,这也是首次在中国地表水中发现这种现象,暗示了在环境过程存在PFOS异构体分馏效应。在江苏淮河下游至黄海的水循环研究中,PFASs存在于所有相关水体,甚至在800米深承压层地下水(均值4.6ng/L,范围2.7-6.8ng/L)。PFOA和PFOS分别对PFASs总浓度贡献率为 49.1%(0.8-84.8%)和 33.3%(6.3-92.2%),仍是 PFASs 的主要形式。在河流和海岸水样品中,短链PFASs——全氟戊酸对PFASs总浓度贡献率为10.3%(1.9-24.6%)。在江苏饮用水调查中,PFOA和PFOS是PFASs主要形式,与ECF工艺PFSO工业品比较,饮用水中Br-PFOS占PFOS总量比值上升至30.7-43.7%,通过药物动力学模型的预测,这种饮用水Br-PFOS富集现象可能导致人体血清中Br-PFOS的富集。江苏人体血清调查,则发现PFOA(1.6-177ng/mL)和PFOS(3.3-331ng/mL)暴露水平最高,高出发达国家当前PFOA和PFOS平均血清浓度。PFOS异构体结果表明,江苏血清PFOS分支异构体百分含量与PFOS浓度呈负相关关系,在PFOS低浓度出现Br-PFOS富集现象,PFOS高浓度出现Br-PFOS衰减现象。首次对中国内陆居民血清中diPAP的暴露水平进行报道,江苏省 6:2diPAP、6:2/8:2diPAP 和 8:2diPAP 检出率分别为 17%,12%和 25%,最高检出浓度分别为0.080ng/mL,0.072ng/mL和0.100ng/mL,暴露水平低于发达国家。考虑到环境与暴露调查PFOA具有高检出频率和高检出浓度,将其作为江苏省优先控制的全氟化合物。(2)在针对优先控制的全氟化合物——PFOA的小鼠28天暴露代谢组学研究中,通过偏最小二乘判断分析,发现PFOA可以诱导高(2.5 mg/kg/day)、低剂量(0.5mg/kg/day)组小鼠脑组织和肝脏组织的代谢紊乱。通过Mann-Whitney U检验代谢物差异性,并分析代谢物表达变化,在脑组织和肝脏分别确定了 1 0种和18种代谢紊乱潜在生物标记物,主要涉及脂肪代谢相关代谢物。通路分析,PFOA诱导脑组织和肝脏的代谢紊乱涉及氨基酸代谢,糖代谢,能量代谢与脂肪代谢中多种代谢路径。其中,PFOA可以干扰脑组织中氨基酸代谢,导致神经递质(血清素,多巴胺,去甲肾上腺素和谷氨酸)水平变化,同时可以干扰脑组织磷脂代谢,导致磷脂酰胆碱下调,这些变化可能是PFOA神经行为学效应的代谢生化水平基础;脑组织和肝脏酰基肉毒碱的上调表明PFOA促进β氧化过程;而肝脏中磷脂酰胆碱与脂肪酸的长碳链与多双键同族物比重上升,暗示PFOA促进肝脏不饱和脂肪酸生物合成过程;肝脏花生四烯酸代谢相关炎症因子的变化,说明PFOA诱导的肝毒性涉及代谢生化水平的炎症反应。(3)由于人体受到多种PFASs的复合暴露,我们选取甲状腺激素内稳态干扰效应,运用甲状腺激素结合模型和药物动力学模型,构建了 PFASs的联合风险评估方法。在江苏饮用水和人群血清的风险评估中,发现当不考虑饮用水中PFOS异构体组成和甲状腺激素内稳态干扰差异性,应用传统方法进行评估,饮用水的风险商被高估10.0-91.7%。而在人体血清中PFOS风险评估中,当血清Br-PFOS异构体的百分含量高于ECF工艺PFOS工业品,传统方法会高估风险商,而低于ECF工艺PFOS工业品,传统方法会低估风险商。PFASs联合风险评估过程中,PFOA和PFOS是江苏饮用水和人体血清中主要的高风险商物质。虽然甲状腺激素内稳态干扰效应仅是PFOA的二级效应,但对PFASs联合风险商的贡献率不可忽略。依据本论文PFASs联合风险评估方法,江苏饮用水和血清联合风险商都小于1,不会引起甲状腺激素内稳态紊乱。