增塑剂、酚类、农药….宠物狗和猫的尿液和粪便中发现了高达121种环境化学物质

摘要：

　　本研究分析了宠物狗和猫的粪便和尿液中45种增塑剂、45种环境酚类物质和31种农药的存在。在至少70%的宠物粪便中检测到32种分析物，而在尿液中频繁（至少70%）发现多达29种分析物。宠物粪便中所有分析物的总浓度（∑All）显著高于尿液中的测量值（粪便湿重中位数：393−666 ng/g 对比 尿液中216−464 ng/mL）。增塑剂是主要的化学物质类别，占尿液和粪便中∑All的81−97%和69−77%。低分子量的邻苯二甲酸酯主要通过尿液排泄，而高分子量的邻苯二甲酸酯和几种有机磷酸酯主要通过粪便排泄。对羟基苯甲酸酯、二苯甲酮、双酚、萘、2,4-二氯烟酸和4-硝基苯酚的粪便排泄率与尿液排泄率相似或更高。我们的结果表明粪便是生物监测环境化学物质暴露的重要基质。

　　1. 引言：

　　过去几十年工业化的不断发展伴随着大量化学物质的生产和消费。人类通过食物、水、空气和个人护理产品接触到相当数量的化学物质。由于这些化学物质与内分泌干扰、生殖和发育毒性以及癌症有关，因此对增塑剂（例如邻苯二甲酸盐和有机磷酸酯）、环境酚类物质（如双酚、二苯甲酮和对羟基苯甲酸酯）和农药（例如有机磷和烟碱类杀虫剂）的暴露引起了关注。人类生物监测（HBM）是通过在人体基质如尿液和/或血清中确定化学生物标记物来评估暴露的方法。作为一种非侵入性基质，尿液最常被使用，尤其是对于那些生物半衰期短的化学物质。

　　2.材料与方法

　　1. **化学试剂和材料**：研究中使用了121种目标分析物/生物标记物，包括增塑剂、环境酚类物质和农药。具体的化学试剂和分析方法的详细信息在文档的补充材料中给出。

　　2. **样本收集**：从宠物狗和猫收集了尿液和粪便样本。样本收集自动物收容所、兽医医院和纽约州的私人宠物主人。所有样本均来自不同的个体，并且没有重复采样。

　　3. **样本提取和化学分析**：样本经过提取和化学分析，以确定各种化学物质的浓度。具体的提取和分析方法在补充文本S1和S2中详细描述。

　　4. **质量保证和质量控制**：使用了同位素稀释法对目标分析物进行定量，并建立了标准校准曲线。每个样本批次中都包含了过程空白、基质空白、基质 spike 以及使用标准参考材料进行准确性评估。使用溶剂空白来监控分析物的携带，使用中点校准标准来监控仪器响应的稳定性。

　　5. **排泄率评估**：基于在宠物尿液和粪便中测量的浓度，使用逆向剂量学方法计算了化学物质的尿液和粪便排泄率。这涉及到将测量的浓度转换为基于体重的排泄率，并考虑了宠物的日常排泄量。

　　3. 结果与讨论：

　　3.1. 在宠物尿液和粪便中的浓度和分布。在尿液中确定的121种化合物中，有19种增塑剂、7种环境酚类物质和3种农药在狗中频繁发现（检测频率DFs ≥ 70%），而在猫中频繁发现16种增塑剂、3种环境酚类物质和3种农药。狗和猫尿液中所有化合物的总浓度（∑All）的中位数分别是216 ng/mL（以肌酐计117 μg/g）和464 ng/mL（以肌酐计227 μg/g）。增塑剂占尿液中∑All的81−97%，其次是农药（2.5−14%）和环境酚类物质（0.4−5.4%）。

　　图 1.宠物狗 （N = 81） 和猫 （N = 46） 尿液中测量的塑化剂、环境酚和杀虫剂的浓度 （ng/mL）。此图仅显示检测频率 （DF） ≥ 70% 的分析物。去除低于检测限的分析物浓度，计算总浓度。∑增塑剂表示所有增塑剂的总浓度；∑EP表示所有环境酚类物质的总浓度；∑农药表示所有农药的总浓度；∑All表示所有目标分析物的总浓度。

　　在宠物粪便中确定的121种环境化学物质显示，粪便这一基质中存在的化合物比尿液中的要多。特别是，在狗粪便中频繁发现（DFs ≥ 70%）有19种增塑剂、10种环境酚类物质和3种农药，而在猫粪便中分别发现有21种增塑剂、9种环境酚类物质和2种农药。狗和猫粪便中∑All的中位数浓度分别是836和848 ng/g干重。

　　图2.宠物尿液（A）和粪便中塑化剂、环境酚类和农药的相对分布（E）；宠物尿液（B）和粪便中各塑化剂的相对分布（F）；宠物尿液（C）和粪便（G）中个体环境酚的相对分布；以及宠物尿液（D）和粪便（H）中个别农药的相对分布。该分析仅包括检测频率 （DF） ≥ 70% 的分析物。平均浓度用于计算贡献百分比。

　　3.2. 化学物之间的相关性以及尿液和粪便之间的相关性。

　　在宠物尿液中测量的浓度通常在各种化合物之间显示出正相关。例如，狗尿液中mMP的浓度与其他增塑剂和MeP、EtP、BPA、BPS、2-Nap、TCPY、trans-DCCA和2,4-D的浓度呈正相关。同样，在宠物粪便中测量的化合物之间也发现了正相关，尤其是增塑剂。

　　图4.来自美国纽约州的成对狗尿液和粪便 （N = 25） 中测量的环境化学物质的 Spearman 秩相关性热图。此分析仅包含检测频率 （DF） ≥70% 的分析物。低于检测限 （LOD） 的值替换为 LOD 除以 2 的平方根。

　　3.3. 尿液与粪便排泄的比较。

　　基于在配对的尿液和粪便中确定的浓度，我们估计了频繁检测到的化合物的尿液和粪便排泄率。低分子量的邻苯二甲酸酯表现出尿液排泄率高于粪便排泄率。例如，狗的DMP、DEP、DBP/DIBP、DEHP和DiNP的尿液排泄率中位数分别是粪便排泄率的2到67倍。相反，高分子量的邻苯二甲酸酯（例如DiDP和DPHPP）表现出粪便排泄率比尿液排泄率高3到6倍。

　　3.4. 对人类生物监测的影响。

　　选择HBM的样本基质通常取决于被监测化合物的物理化学性质和毒代动力学、样本的可用性以及分析方法的灵敏度。使用宠物尿液和粪便，我们在这里证明了粪便也是生物监测暴露的有价值的基质。在尿液和粪便中测量污染物浓度可以提供对暴露剂量的准确评估。

　　结论：

　　本研究提供了对宠物动物环境污染暴露的宝贵见解，值得进一步关注。