沈丹玉,袁新躍,鄭悅雯,吳書天,劉毅華,莫潤宏,鐘冬蓮,湯富彬

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，杭州 311400； 2.杭州市富陽區(qū)食品安全檢驗檢測中心，杭州 311400)

持久性有機(jī)污染物(Persistent organic pollutants，POPs)是一類對人體健康和環(huán)境具有嚴(yán)重危害的天然或者人工合成的有機(jī)污染物質(zhì)[1]。POPs在環(huán)境中表現(xiàn)為疏水性和親脂性，易于在環(huán)境中長期殘留并可通過食物鏈累積和放大[2]。POPs還具有半揮發(fā)性，在環(huán)境中極難降解，因此能夠在大氣環(huán)境中長距離遷移[3]。POPs具有“三致性”，即致癌、致畸、致突變，已經(jīng)越來越受到人們的重視[4]。2001年5月22日聯(lián)合國通過了《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》，包括我國在內(nèi)的90個國家簽署通過了該公約。環(huán)境、食品中POPs的污染水平、環(huán)境行為以及對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的危害等已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境科學(xué)與食品安全研究領(lǐng)域的研究熱點[5-9]。常見的POPs有多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)和有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)等。PAHs主要來自人類工業(yè)生產(chǎn)和生活等方面，包括原油類在使用或運輸過程中的泄漏、焦化過程中的煤炭燃燒、石油等化石燃料的不完全燃燒、農(nóng)作物秸稈焚燒、薪柴燃燒等[10]；PCBs是人工合成的有機(jī)物，在工業(yè)上用作熱載體、絕緣油和潤滑油，全世界已生產(chǎn)和應(yīng)用中的PCBs遠(yuǎn)超過100萬t，其中已有1/4～1/3進(jìn)入人類環(huán)境，造成危害[11]；OCPs因殺蟲效果顯著曾被廣泛使用，盡管已經(jīng)停止生產(chǎn)和使用，但由于其持久性和難降解性，能在環(huán)境介質(zhì)(土壤、沉積物、水體、植被等生物體)中存留數(shù)十年或者更長時間，并且通過生物富集[12]。

油茶樹是中國特有的油料樹種。作為我國近年來大力發(fā)展的大宗油料樹種，油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，到2019年5月油茶種植面積達(dá)436.7萬hm2，比2012年增加30%，油茶籽油年產(chǎn)量從50萬t提高到60萬t，產(chǎn)值近千億元[13]。POPs大多脂溶性非常高，因此油茶有可能受到POPs的污染。研究油茶的POPs污染分布是對油茶籽和油茶籽油進(jìn)行質(zhì)量安全評價的前提。目前對油茶籽的研究主要集中在一種或幾種POPs的測定[14]，至今未見對油茶籽及其產(chǎn)地POPs進(jìn)行系統(tǒng)研究的報道，且林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 2033—2012《油茶籽》也未對多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和有機(jī)氯等持久性有機(jī)污染物作出限量要求。本研究明確了湖南、江西、浙江主產(chǎn)區(qū)45個采樣點55種POPs在油茶林土壤、油茶果不同部位中的分布特征，有利于推動油茶質(zhì)量安全研究，可為重點污染區(qū)污染控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

135批油茶果(1.5 kg/批)及對應(yīng)的產(chǎn)地土壤樣品(1 kg/批),2017年10月下旬采集自湖南、江西、浙江三省(油茶種植面積和產(chǎn)量占全國60%以上)15個市45個采樣點(見表1)。

表1 油茶和產(chǎn)地土壤采樣點分布

16種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)品，美國O2Si公司；18種多氯聯(lián)苯標(biāo)準(zhǔn)品，美國AccuStandard公司；21種有機(jī)氯標(biāo)準(zhǔn)品和環(huán)氧七氯內(nèi)標(biāo)，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。乙腈、正己烷，色譜純，美國Fisher Technologies公司；氯化鈉，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水MgSO4(60～150目)，德國CNW公司；N-丙基二乙胺(PSA，45 μm)，上海月旭公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

7000B QQQ氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀，美國Agilent公司；JYL-C022E食品料理機(jī)；T18高速均質(zhì)機(jī)，德國IKA公司；Biofuge Stratos冷凍離心機(jī)，美國Thermo公司；HCG-24A氮吹濃縮儀；DMT2500多管旋渦混合儀；CPA225D分析天平，德國Sartorius公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

油茶果的外種皮、殼、仁分離后分別用食品料理機(jī)粉碎，-20℃貯藏。油茶林土壤去掉石子、樹葉、樹枝等雜物，自然風(fēng)干后研磨過0.25 mm篩。

1.2.2 樣品提取與凈化

在前期研究方法[15]的基礎(chǔ)上稍作改進(jìn)。分別稱取粉碎的油茶籽仁、油茶外種皮和油茶殼樣品10.00 g于50 mL離心管中，加入25 mL乙腈均質(zhì)1 min，加入2 g NaCl鹽析，2 500 r/min多管旋渦混合2 min，5 000 r/min 離心5 min。稱取研磨過篩后的土壤樣品10.00 g于50 mL離心管中，加入25 mL丙酮-正己烷(體積比1∶1)超聲10 min，2 500 r/min 多管旋渦混合2 min，5 000 r/min 離心5 min。分別取上清液5 mL于已加300 mg無水MgSO4+100 mg C18+100 mg PSA的10 mL離心管中，2 500 r/min多管旋渦混合2 min，10 000 r/min 離心 5 min。分別轉(zhuǎn)移2.5 mL凈化上清液于40℃下氮氣吹干，用1 mL正己烷定容，加10 μL環(huán)氧七氯內(nèi)標(biāo)，混勻后過0.22 μm有機(jī)膜，待GC-MS/MS測定。

1.2.3 GC-MS/MS測定

GC條件：HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序為初始溫度70℃保持2 min，以25℃/min升溫到150℃，再以 3℃/min 升溫到200℃，最后以8℃/min升溫到 280℃ 并保持5 min；進(jìn)樣口溫度280℃；載氣為高純氦氣(99.999%)，流速2.4 mL/min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0 μL。

MS條件: 電子轟擊(EI)離子源，電離能量70 eV，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，傳輸線溫度280℃，溶劑延遲5 min，燈絲電流100 μA，MRM多反應(yīng)監(jiān)測模式。

采用內(nèi)標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶POPs污染水平

2.1.1 多環(huán)芳烴污染水平(見圖1)

2.1.2 多氯聯(lián)苯污染水平(見圖2)

由圖2可以看出，油茶果和油茶林土壤多氯聯(lián)苯污染程度很輕，含量均在1 μg/kg以下。主要的多氯聯(lián)苯污染為PCB52和PCB101，二者在油茶林土壤、油茶籽仁、油茶殼和油茶外種皮含量分別為0.26、0.005 2、0.003 3、0.001 1 μg/kg和0.002 9、0.002 2、0.004 2、0.002 0 μg/kg；油茶籽仁、油茶殼和油茶外種皮PCB52分別為油茶林土壤中的2%、1.27%和0.42%；油茶殼、油茶籽仁和油茶外種皮中PCB101分別為油茶林土壤中的1.45倍、76%和69%。整體看，油茶不易對多氯聯(lián)苯進(jìn)行吸附富集。多氯聯(lián)苯的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，很難在自然界分解，能夠在生物體脂肪中富集。油茶籽中測到的微量多氯聯(lián)苯，推測主要來自于歷史上電子垃圾拆解對產(chǎn)地土壤的污染和大氣、水體的遷移。

2.1.3 有機(jī)氯污染水平(見圖3)

由圖3可以看出，油茶果和油茶林土壤有機(jī)氯污染主要為狄氏劑(Dieldrin)、毒殺芬(Toxaphene)、α-六六六(α-BHC)、β-硫丹(β-Endosulfan)、α-硫丹(α-Endosulfan)、異狄氏劑(Endrin)和艾氏劑(Aldrin)。油茶籽仁中狄氏劑平均含量為204.88 μg/kg，遠(yuǎn)高于油茶林土壤、油茶殼和油茶外種皮中狄氏劑污染水平(0.85～3.69 μg/kg)；油茶林土壤毒殺芬污染水平較高，為214.45 μg/kg，油茶籽仁、油茶殼和油茶外種皮中毒殺芬含量為7.03～13.75 μg/kg，油茶籽仁、油茶殼和油茶外種皮毒殺芬僅為土壤中的3.28%～6.41%;油茶林土壤α-六六六含量僅有0.026 μg/kg，而油茶籽仁、油茶殼和油茶外種皮中為0.57～13.05 μg/kg，表明油茶容易對α-六六六進(jìn)行累積富集。雖然在20世紀(jì)90年代六六六已經(jīng)被禁用，但是目前環(huán)境、植物、生物體中仍可檢測到BHCs的存在，說明了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易降解。油茶籽中α-六六六高于土壤，而γ-六六六 (γ-BHC)低于土壤，可認(rèn)為近期沒有六六六的使用，α-六六六來源于歷史上BHCs殘留的降解。

2.2 油茶POPs相關(guān)性分析

2.2.1 油茶籽仁POPs相關(guān)性

對油茶籽仁中各POPs進(jìn)行相關(guān)性分析，熱圖見圖4。

注：部分未檢出的POPs不進(jìn)行分析。下同。

由圖4可以看出:多環(huán)芳烴中熒蒽(Fl)與菲(Phe)皮爾森相關(guān)性系數(shù)為0.90，萘(Nap)與Fl、苊萘嵌戊烷(Ace)相關(guān)性系數(shù)分別為0.75和0.73，Phe與芴(Flu)相關(guān)性系數(shù)為0.73，F(xiàn)l與Ace、Flu相關(guān)性系數(shù)分別為0.66和0.63；多氯聯(lián)苯之間沒有顯著相關(guān)性，其中PCB52與Phe、Fl相關(guān)性系數(shù)分別為0.65和0.62，PCB101與六氯苯HCB相關(guān)性系數(shù)為0.66；有機(jī)氯中五氯PeCB與六氯苯HCB相關(guān)性系數(shù)為0.70，毒殺芬與Phe、Flu、Fl相關(guān)性系數(shù)在0.61～0.69，五氯PeCB與Phe相關(guān)性系數(shù)為0.60。

2.2.2 油茶林土壤POPs相關(guān)性

對油茶林土壤中各POPs進(jìn)行相關(guān)性分析，熱圖見圖5。

圖5 油茶林土壤持久性有機(jī)污染物熱圖

由圖5可以看出：多環(huán)芳烴之間，F(xiàn)lu與Phe相關(guān)系數(shù)為0.92，Chr與BaA、BbF、BkF，BaA與BaP之間具有強(qiáng)正相關(guān)(R2=0.91～0.98)，表明油茶林土壤中這些多環(huán)芳烴污染程度存在極大的相關(guān)性；多氯聯(lián)苯中PCB138、PCB180分別與多環(huán)芳烴中InP、BghiP具有相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.93和0.87；有機(jī)氯中六氯苯HCB與七氯Heptachlo相關(guān)系數(shù)為0.76，p,p′-DDE與o,p′-DDT、p,p′-DDD相關(guān)系數(shù)分別為0.89和0.81，與多環(huán)芳烴中BkF具有強(qiáng)正相關(guān)(R2=0.91)。

3 結(jié) 論

對湖南、江西、浙江三省主產(chǎn)區(qū)45個采樣點135批油茶果和對應(yīng)土壤進(jìn)行油茶籽仁、油茶殼、油茶外種皮和油茶林土壤POPs分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：油茶果各部位及油茶林土壤中多環(huán)芳烴污染以Nap、Acy、Ace、Fl、Flu等低環(huán)PAHs為主，因此油茶林附近應(yīng)注意杜絕森林野火和廢物焚燒，使油茶籽中的低環(huán)多環(huán)芳烴污染程度降低；多氯聯(lián)苯污染均在 1 μg/kg 以下；有機(jī)氯污染主要為狄氏劑、毒殺芬和α-六六六、硫丹、異狄氏劑和艾氏劑，油茶籽仁容易吸附和富集狄氏劑和α-六六六，油茶林應(yīng)減少狄氏劑等的施用。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，皮爾森相關(guān)系數(shù)(R2)大于0.6的POPs在油茶籽仁中可能存在協(xié)同累積作用，有待后續(xù)研究進(jìn)行驗證。