增塑劑、酚類、農藥….寵物狗和貓的尿液和糞便中發現了高達121種環境化學物質

摘要：

　　本研究分析了寵物狗和貓的糞便和尿液中45種增塑劑、45種環境酚類物質和31種農藥的存在。在至少70%的寵物糞便中檢測到32種分析物，而在尿液中頻繁（至少70%）發現多達29種分析物。寵物糞便中所有分析物的總濃度（∑All）顯著高于尿液中的測量值（糞便濕重中位數：393?666 ng/g 對比 尿液中216?464 ng/mL）。增塑劑是主要的化學物質類別，占尿液和糞便中∑All的81?97%和69?77%。低分子量的鄰苯二甲酸酯主要通過尿液排泄，而高分子量的鄰苯二甲酸酯和幾種有機磷酸酯主要通過糞便排泄。對羥基苯甲酸酯、二苯甲酮、雙酚、萘、2,4-二氯煙酸和4-硝基苯酚的糞便排泄率與尿液排泄率相似或更高。我們的結果表明糞便是生物監測環境化學物質暴露的重要基質。

　　1. 引言：

　　過去幾十年工業化的不斷發展伴隨著大量化學物質的生產和消費。人類通過食物、水、空氣和個人護理產品接觸到相當數量的化學物質。由于這些化學物質與內分泌干擾、生殖和發育毒性以及癌癥有關，因此對增塑劑（例如鄰苯二甲酸鹽和有機磷酸酯）、環境酚類物質（如雙酚、二苯甲酮和對羥基苯甲酸酯）和農藥（例如有機磷和煙堿類殺蟲劑）的暴露引起了關注。人類生物監測（HBM）是通過在人體基質如尿液和/或血清中確定化學生物標記物來評估暴露的方法。作為一種非侵入性基質，尿液最常被使用，尤其是對于那些生物半衰期短的化學物質。

　　2.材料與方法

　　1. **化學試劑和材料**：研究中使用了121種目標分析物/生物標記物，包括增塑劑、環境酚類物質和農藥。具體的化學試劑和分析方法的詳細信息在文檔的補充材料中給出。

　　2. **樣本收集**：從寵物狗和貓收集了尿液和糞便樣本。樣本收集自動物收容所、獸醫醫院和紐約州的私人寵物主人。所有樣本均來自不同的個體，并且沒有重復采樣。

　　3. **樣本提取和化學分析**：樣本經過提取和化學分析，以確定各種化學物質的濃度。具體的提取和分析方法在補充文本S1和S2中詳細描述。

　　4. **質量保證和質量控制**：使用了同位素稀釋法對目標分析物進行定量，并建立了標準校準曲線。每個樣本批次中都包含了過程空白、基質空白、基質 spike 以及使用標準參考材料進行準確性評估。使用溶劑空白來監控分析物的攜帶，使用中點校準標準來監控儀器響應的穩定性。

　　5. **排泄率評估**：基于在寵物尿液和糞便中測量的濃度，使用逆向劑量學方法計算了化學物質的尿液和糞便排泄率。這涉及到將測量的濃度轉換為基于體重的排泄率，并考慮了寵物的日常排泄量。

　　3. 結果與討論：

　　3.1. 在寵物尿液和糞便中的濃度和分布。在尿液中確定的121種化合物中，有19種增塑劑、7種環境酚類物質和3種農藥在狗中頻繁發現（檢測頻率DFs ≥ 70%），而在貓中頻繁發現16種增塑劑、3種環境酚類物質和3種農藥。狗和貓尿液中所有化合物的總濃度（∑All）的中位數分別是216 ng/mL（以肌酐計117 μg/g）和464 ng/mL（以肌酐計227 μg/g）。增塑劑占尿液中∑All的81?97%，其次是農藥（2.5?14%）和環境酚類物質（0.4?5.4%）。

　　圖 1.寵物狗 （N = 81） 和貓 （N = 46） 尿液中測量的塑化劑、環境酚和殺蟲劑的濃度 （ng/mL）。此圖僅顯示檢測頻率 （DF） ≥ 70% 的分析物。去除低于檢測限的分析物濃度，計算總濃度。∑增塑劑表示所有增塑劑的總濃度；∑EP表示所有環境酚類物質的總濃度；∑農藥表示所有農藥的總濃度；∑All表示所有目標分析物的總濃度。

　　在寵物糞便中確定的121種環境化學物質顯示，糞便這一基質中存在的化合物比尿液中的要多。特別是，在狗糞便中頻繁發現（DFs ≥ 70%）有19種增塑劑、10種環境酚類物質和3種農藥，而在貓糞便中分別發現有21種增塑劑、9種環境酚類物質和2種農藥。狗和貓糞便中∑All的中位數濃度分別是836和848 ng/g干重。

　　圖2.寵物尿液（A）和糞便中塑化劑、環境酚類和農藥的相對分布（E）；寵物尿液（B）和糞便中各塑化劑的相對分布（F）；寵物尿液（C）和糞便（G）中個體環境酚的相對分布；以及寵物尿液（D）和糞便（H）中個別農藥的相對分布。該分析僅包括檢測頻率 （DF） ≥ 70% 的分析物。平均濃度用于計算貢獻百分比。

　　3.2. 化學物之間的相關性以及尿液和糞便之間的相關性。

　　在寵物尿液中測量的濃度通常在各種化合物之間顯示出正相關。例如，狗尿液中mMP的濃度與其他增塑劑和MeP、EtP、BPA、BPS、2-Nap、TCPY、trans-DCCA和2,4-D的濃度呈正相關。同樣，在寵物糞便中測量的化合物之間也發現了正相關，尤其是增塑劑。

　　圖4.來自美國紐約州的成對狗尿液和糞便 （N = 25） 中測量的環境化學物質的 Spearman 秩相關性熱圖。此分析僅包含檢測頻率 （DF） ≥70% 的分析物。低于檢測限 （LOD） 的值替換為 LOD 除以 2 的平方根。

　　3.3. 尿液與糞便排泄的比較。

　　基于在配對的尿液和糞便中確定的濃度，我們估計了頻繁檢測到的化合物的尿液和糞便排泄率。低分子量的鄰苯二甲酸酯表現出尿液排泄率高于糞便排泄率。例如，狗的DMP、DEP、DBP/DIBP、DEHP和DiNP的尿液排泄率中位數分別是糞便排泄率的2到67倍。相反，高分子量的鄰苯二甲酸酯（例如DiDP和DPHPP）表現出糞便排泄率比尿液排泄率高3到6倍。

　　3.4. 對人類生物監測的影響。

　　選擇HBM的樣本基質通常取決于被監測化合物的物理化學性質和毒代動力學、樣本的可用性以及分析方法的靈敏度。使用寵物尿液和糞便，我們在這里證明了糞便也是生物監測暴露的有價值的基質。在尿液和糞便中測量污染物濃度可以提供對暴露劑量的準確評估。

　　結論：

　　本研究提供了對寵物動物環境污染暴露的寶貴見解，值得進一步關注。