The environmental fate of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in aqueous film-forming foams (AFFFs) remains largely unknown, especially under the conditions representative of natural subsurface systems. In this study, the biotransformation of 8:2 fluorotelomer alcohol (8:2 FTOH), a component of new-generation AFFF formulations and a byproduct in fluorotelomer-based AFFFs, was investigated under nitrate-, iron-, and sulfate-reducing conditions in microcosms prepared with AFFF-impacted soils. Liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) and high-resolution mass spectrometry (HRMS) were employed to identify biotransformation products. The biotransformation was much slower under sulfate- and iron-reducing conditions with >60 mol % of initial 8:2 FTOH remaining after ∼400 days compared to a half-life ranging from 12.5 to 36.5 days under nitrate-reducing conditions. Transformation products 8:2 fluorotelomer saturated and unsaturated carboxylic acids (8:2 FTCA and 8:2 FTUA) were detected under all redox conditions, while 7:2 secondary fluorotelomer alcohol (7:2 sFTOH) and perfluorooctanoic acid (PFOA) were only observed as transformation products under nitrate-reducing conditions. In addition, 1H-perfluoroheptane (F(CF2)6CF2H) and 3-F-7:3 acid (F(CF2)7CFHCH2COOH) were identified for the first time during 8:2 FTOH biotransformation. Comprehensive biotransformation pathways for 8:2 FTOH are presented, which highlight the importance of accounting for redox condition and the related microbial community in the assessment of PFAS transformations in natural environments.

ABSTRACT Background Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are biopersistent pollutants that have become global contaminants as a result of their diverse applications in commerce and industry. While some in vitro and epidemiological studies have explored the neurotoxic potential of perfluorooctane sulfonate (PFOS), a prevalent PFAS congener, it is unknown how developmental exposure to PFOS affects neuronal communication and other developmentally critical neural cell types, including microglia. Objectives We sought to determine the extent to which PFOS exposure disrupts brain health, neuronal activity, and neuron-microglia communication during brain development. In addition, while PFOS impairs humoral immunity, its impact on innate immune cells, including resident microglia, is unclear. As such, we aimed to determine whether microglia are cellular targets of PFOS and, if so, whether disrupted microglial development and/or function could contribute to or is influenced by PFOS-induced neural dysfunction. Methods Zebrafish were chronically exposed to either control solution (0.1% DMSO), 7 µM PFOS, 14 µM PFOS, 28 µM PFOS, or 64 µM perfluorooctanoic acid (PFOA). We used in vivo imaging and gene expression analysis to assess microglial populations in the developing brain and to determine shifts in microglial state. We functionally challenged microglial using a larval brain injury model and, to assess the neuronal signaling environment, performed functional neuroimaging experiments utilizing the photoconvertible calcium indicator CaMPARI. These studies were paired with optogenetic manipulations of neurons and microglia, an untargeted metabolome wide association study (MWAS), and larval swim behavior assessments. Results Developmental PFOS exposure resulted in a shift away from the homeostatic microglia state, as determined by functional and morphological changes, as well as transcriptional upregulation of the microglia activation gene p2ry12 . PFOS-induced effects on microglia state exacerbated microglia responses to brain injury in the absence of increased cell death or inflammation. PFOS exposure also heightened neural calcium activity, and optogenetic silencing of neurons or microglia independently was sufficient to normalize microglial responses to injury. An untargeted MWAS of larval brains revealed PFOS-exposed larvae had neurochemical signatures of excitatory-inhibitory imbalance. Behaviorally, PFOS-exposed larvae also exhibited anxiety-like thigmotaxis. To test whether the neuronal and microglial phenotypes were specific to PFOS, we exposed embryos to PFOA, a known immunotoxic PFAS. PFOA did not alter thigmotaxis, neuronal activity, or microglial responses, further supporting a role for neuronal activity as a critical modifier of microglial function following PFOS exposure. Discussion Together, this study provides the first detailed account of the effects of PFOS exposure on neural cell types in the developing brain in vivo and adds neuronal hyperactivity as an important endpoint to assess when studying the impact of toxicant exposures on microglia function.

Abstract Background The formation of hyperphosphorylated tau (p-tau) protein tangles in neurons is a pathological marker of Alzheimer’s disease (AD). Exposure to the pesticide dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) has been associated with increased risk of AD. Objectives To determine if there was a connection between DDT exposure and tau toxicity we investigated whether exposure to DDT can exacerbate tau protein toxicity in C. elegans. In addition, we examined the association between p-tau protein and metabolism in a human population study and in a transgenic C. elegans strain neuronally expressing a mutant tau protein fragment that is prone to aggregation. Methods In the human population study, we used a metabolome-wide association framework to determine the association between p-tau measured in the cerebrospinal fluid (CSF) and metabolomic features measured in both plasma (n = 142) and CSF (n = 78) using high-resolution metabolomics (HRM). Using the same HRM method, we determined changes in metabolomic features in the transgenic C. elegans strain compared to its control strain. Metabolites associated with p-tau in both species were analyzed for overlap. We also examined the effect of DDT and aggregating tau protein on growth, swim behavior, mitochondrial function, metabolism, learning, and lifespan in C. elegans . Results Plasma and CSF-derived features associated with p-tau level were related to drug, amino acid, fatty acid and mitochondrial metabolism pathways. Five metabolites overlapped between plasma and C. elegans , and 4 between CSF and C. elegans . DDT exacerbated the inhibitory effect of aggregating tau protein on growth and basal respiration. In the presence of aggregating tau protein, DDT induced more curling and was associated with reduced levels of amino acids but increased levels of uric acid and adenosylselenohomocysteine. Developmental exposure to DDT blunted the lifespan reduction caused by aggregating tau protein. Conclusion The model organism C. elegans can complement human studies by providing a means to study mechanisms of environmental toxicants. Specifically, our C. elegans data show that DDT exposure and tau protein aggregation both inhibit mitochondrial function and DDT exposure can exacerbate the mitochondrial inhibitory effects of tau protein aggregation providing a plausible explanation for the observed human associations.

ABSTRACT Dioxin and dioxin-like compounds are ubiquitous environmental contaminants that induce toxicity by binding to the aryl hydrocarbon receptor (AHR), a ligand activated transcription factor. The zebrafish model has been used to define the developmental toxicity observed following exposure to exogenous AHR ligands such as the potent agonist 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (dioxin, TCDD). While the model has successfully identified cellular targets of TCDD and molecular mechanisms mediating TCDD-induced phenotypes, fundamental information such as the body burden produced by standard exposure paradigms is still unknown. We performed targeted gas chromatography (GC) high-resolution mass spectrometry (HRMS) in tandem with non-targeted liquid chromatography (LC) HRMS to quantify TCDD uptake, model the elimination dynamics of TCDD, and determine how TCDD exposure affects the zebrafish metabolome. We found that 10 ppb, 1 ppb, and 50 ppt waterborne exposures during early embryogenesis produced environmentally relevant body burden of TCDD: 38 ± 4.34, 26.6 ± 1.2, and 8.53 ± 0.341 pg/embryo, respectively, at 24 hours post fertilization. In addition, we discovered that TCDD exposure was associated with the dysregulation of several metabolic pathways that are critical for brain development and function including glutamate metabolism, chondroitin sulfate biosynthesis, and tyrosine metabolism pathways. Together, these data demonstrate that existing exposure paradigms produce environmentally relevant body burdens of TCDD in zebrafish and provide insight into the biochemical pathways impacted by toxicant-induced AHR activation. HIGHLIGHTS Historical TCDD exposure paradigms produce environmentally relevant body burdens in zebrafish embryos. TCDD elimination for high doses can be modeled using an exponential regression. Exposure to TCDD alters metabolic pathways that are essential for brain development and function. GRAPHICAL ABSTRACT

Indicators of male fertility are in decline globally, but the underlying causes, including the role of environmental exposures, are unclear. This study aimed to examine organic chemical pollutants in seminal plasma, including both known priority environmental chemicals and less studied chemicals, to identify uncharacterized male reproductive environmental toxicants. Semen samples were collected from 100 individuals and assessed for sperm concentration, percent motility, and total motile sperm. Targeted and nontargeted organic pollutant exposures were measured from seminal plasma using gas chromatography, which showed widespread detection of organic pollutants in seminal plasma across all exposure classes. We used principal component pursuit (PCP) on our targeted panel and derived one component (driven by etriadizole) associated with total motile sperm (

The environmental fate of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in aqueous film-forming foams (AFFFs), especially those synthesized by electrochemical fluorination (ECF) processes, remains largely unknown. This study evaluated the transformation of AFFF-derived ECF-based precursors in aerobic soil microcosms amended with a historically used AFFF formulation (3M Light Water

Abstract Background Several legacy and emerging per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) have been regulated around the world. There is growing concern over the proliferation of alternative PFAS, as well as PFAS precursors. Biomonitoring data for PFAS are critical for assessing exposure and human health risk. Methods We collected serum samples from 289 adult female participants in a 2018–2021 follow-up study of the Maternal-Infant Research on Environmental Chemicals (MIREC) Canadian pregnancy cohort. Samples were analyzed for 40 PFAS using ultra-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry. For those compounds with > 50% detection, as well as the sum of these compounds, we describe serum concentrations and patterns of exposure according to sociodemographic and obstetrical history characteristics. Results 17 out of 40 PFAS were detected in > 50% of samples with 7 of these detected in > 97% of samples. Median [95th percentile] concentrations (µg/L) were highest for PFOS (1.62 [4.56]), PFOA (0.69 [1.52]), PFNA (0.38 [0.81]), and PFHxS (0.33 [0.92]). Geometric mean concentrations of PFOA and PFHxS were approximately 2-fold lower among those with more children (≥ 3 vs. 1), greater number of children breastfed (≥ 3 vs. ≤ 1), longer lifetime duration of breastfeeding (> 4 years vs. ≤ 9 months), and shorter time since last pregnancy (≤ 4 years vs. > 8 years). We observed similar patterns for PFOS, PFHpS, and the sum of 17 PFAS, though the differences between groups were smaller. Concentrations of PFOA were higher among “White” participants, while concentrations of N-MeFOSE, N-EtFOSE, 7:3 FTCA, and 4:2 FTS were slightly higher among participants reporting a race or ethnicity other than “White”. Concentrations of legacy, alternative, and precursor PFAS were generally similar across levels of age, education, household income, body mass index, and menopausal status. Conclusions We report the first Canadian biomonitoring data for several alternative and precursor PFAS. Our findings suggest that exposure to PFAS, including several emerging alternatives, may be widespread. Our results are consistent with previous studies showing that pregnancy and breastfeeding are excretion pathways for PFAS.

Granular activated carbon (GAC) and ion exchange resin (IXR) are widely used as adsorbents to remove PFAS from drinking water sources and effluent waste streams. However, the high cost associated with GAC and IXR generation has motivated the development of less expensive adsorbents for treatment of PFAS-impacted water. Thus, the objective of this research was to create an economically viable and sustainable PFAS adsorbent from sewage sludge. Stepwise pyrolysis at temperatures from 300°C to 1000°C yielded biochars whose specific surface area (SSA) and porosity increased from 41 to 148 m