水產(chǎn)品中六溴環(huán)十二烷檢測技術(shù)及污染水平研究進(jìn)展

錢卓真，湯水粉，位紹紅

(福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門 361013)

近四十年來，非芳香族溴化阻燃劑[1-2]六溴環(huán)十二烷(Hexabromocyclododecane，HBCD)一直被用于阻燃、發(fā)泡聚苯乙烯和擠塑聚苯乙烯絕緣板、建筑材料、裝飾紡織品、電氣家用設(shè)備、塑料和其他有機材料[3]。商品化HBCD主要由10%～13%α-HBCD、1%～12%β-HBCD和75%～89%γ-HBCD組成。全球HBCD的產(chǎn)量從2001年的16.7×104t增至2011年的31.0×104t[4-5]，而2011年，中國的HBCD產(chǎn)能也高達(dá)1.8×104t。作為添加型阻燃劑，HBCD容易在生產(chǎn)、使用和廢棄的過程中析出，對周圍環(huán)境造成污染。研究表明，HBCD幾乎存在于所有環(huán)境介質(zhì)中，包括空氣[6]、水[7]、沉積物[7-8]、人體母乳[9]和生物群[10]。HBCD 具有一定的亞慢性毒性，主要為甲狀腺毒性效應(yīng)[11-12]、肝毒性[13]、神經(jīng)毒性效應(yīng)[14]、生殖及生長發(fā)育毒性效應(yīng)[15]等。因具有持久性有機物的持久性、生物累積毒性和遠(yuǎn)距離傳輸性的特點，HBCD對人類健康造成威脅，2013年《斯德哥爾摩公約》將六溴環(huán)己烷列為持久性有機污染物之一[16]。中國則在2017年禁止HBCD的生產(chǎn)、使用和進(jìn)出口，并將其列入《中國嚴(yán)格限制進(jìn)出口的有毒化學(xué)品目錄》[17]。鑒于HBCD的低水溶性和高親脂性(LogKow=5.625)，HBCD更易在水生生物中積累[18]，因此有關(guān)水產(chǎn)品中HBCD的監(jiān)測和暴露風(fēng)險評估研究已成為目前國內(nèi)外研究的熱點。

建立HBCD的準(zhǔn)確、靈敏的分離分析方法，包括樣品前處理方法、儀器分析方法，對于開展水產(chǎn)品中HBCD污染水平調(diào)查具有重要的意義。因此，本文依據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)，主要針對水產(chǎn)品中HBCD的檢測技術(shù)和污染水平的狀況進(jìn)行綜述。

1 檢測技術(shù)

1.1 前處理技術(shù)

水產(chǎn)品樣品基質(zhì)較為復(fù)雜，不同品種、不同組織樣對目標(biāo)物的靈敏度影響也不同，例如：鰻鱺的脂肪含量較高，蝦的色素含量較高，蟹黃的水溶性蛋白含量較高。而且，HBCD屬于痕量污染物，對方法的靈敏度和選擇性有很高的要求。因此，水產(chǎn)品中HBCD的痕量檢測技術(shù)的開發(fā)具有一定的難度。

表1匯總了水產(chǎn)品中HBCD的提取和凈化方法。表1可見，水產(chǎn)品中HBCD的常見提取方法有索氏提取[19-21]、加速溶劑萃取(ASE)[22-23]、超聲波提取[24-25]等，常用的提取溶劑有丙酮、正己烷、二氯甲烷或其混合溶劑等。索氏提取耗時但提取效率高；加速溶劑萃取所需儀器昂貴但提取效率高；超聲波萃取不僅提取效率高且操作簡便，適合大批量樣品前處理。提取過程中溶出的脂肪、色素等共流出物會對儀器設(shè)備等造成污染性破壞，需要進(jìn)一步凈化?，F(xiàn)有常用的除脂方法有濃硫酸氧化、酸化硅膠處理、固相萃取法、凝膠滲透色譜法(GPC)等。其中，凝膠滲透色譜法是最為有效安全的凈化方法，可在不破壞目標(biāo)物的前提下有效除去脂肪和色素。Xia等[22]采用GPC對魚類樣品的提取液進(jìn)行凈化，方法回收率70%～110%。錢卓真等[25]采用濃硫酸結(jié)合硅膠固相萃取柱凈化方法對貝類樣品進(jìn)行凈化處理，也能有效去除脂肪和色素，適合大批量樣品的前處理。此外，近年也有學(xué)者將QuEChERs應(yīng)用于水產(chǎn)品中的HBCD殘留量的快速測定。在1 μg/kg加標(biāo)濃度下，Lankova等[26]分別比較了索氏提取結(jié)合GPC與QuEChERs對目標(biāo)物HBCD回收率的影響，實驗結(jié)果表明，QuEChERs(HBCD回收率>90%)優(yōu)于傳統(tǒng)的索氏提取結(jié)合GPC法(HBCD回收率<80%)。為了考察QuEChERs方法的有效性，Lankova等分別在不同脂肪含量的鯰魚(脂肪含量1%)、鮭魚(脂肪含量8%)進(jìn)行不同濃度水平的加標(biāo)回收實驗，實驗結(jié)果表明，在0.5 μg/kg加標(biāo)濃度下，鯰魚體內(nèi)α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的平均回收率分別為104%、115%、112%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為12%、5%、8%；在10 μg/kg加標(biāo)濃度下，鮭魚體內(nèi)α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的平均回收率分別為98%、109%、103%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為5%、5%、6%；定量限(LOQ)分別為0.25、0.1、0.1 μg/kg。國內(nèi)于紫玲等[27]采用QuEChERs方法，建立了同時測定水產(chǎn)品中HBCD和四溴雙酚A的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法，并且作者也對比了QuEChERs法和GPC法對樣品中HBCD的凈化效果，兩種方法無顯著差異(P>0.05)，但QuEChERs法操作更為簡便，適合大批量樣品處理。

表1 HBCD的主要分析方法Tab.1 Analytical methodologies for HBCD

續(xù)表1

1.2 儀器分析方法

采用氣相色譜-電子捕獲負(fù)化學(xué)電離源-質(zhì)譜(GC-ECNI-MS)檢測HBCD，通過脫溴生產(chǎn)的溴離子測定HBCD，從而獲得較高靈敏度[28]。但傳統(tǒng)的非極性毛細(xì)管柱不能有效分離α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD，僅能測定HBCD總量。并且在溫度達(dá)到160℃以上時，3種異構(gòu)體會相互轉(zhuǎn)化；而在240℃以上時，HBCD會發(fā)生脫溴現(xiàn)象，從而污染色譜柱和色譜儀[29]。

目前，液質(zhì)聯(lián)用法是最常被應(yīng)用于水產(chǎn)品中HBCD殘留量測定的方法。離子阱質(zhì)譜和單四級桿質(zhì)譜僅能測定HBCD的分子離子，其中離子阱質(zhì)譜上γ-HBCD響應(yīng)最高，單四級桿上α-HBCD響應(yīng)最強[30]。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜由于其高靈敏度和高選擇性而成為測定水產(chǎn)品中HBCD殘留量的首選儀器。與電噴霧離子源(ESI)聯(lián)用時，共流出物容易產(chǎn)生離子抑制效應(yīng)而降低檢測的靈敏度，但可通過提高凈化效率、基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法、同位素稀釋法等排除其他離子干擾。例如：范允卿等[20]采用穩(wěn)定同位素稀釋技術(shù)，在魚肉樣品中加入13C-α-HBCD、13C-β-HBCD、13C-γ-HBCD內(nèi)標(biāo)溶液，正己烷-丙酮混合溶液索氏提取18～24 h，酸化硅膠固相萃取柱凈化，高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定，內(nèi)標(biāo)法定量；α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的方法檢測限分別低至30.6 pg/g、9.5 pg/g、17.4 pg/g，靈敏度高。同樣，也可以通過與大氣壓化學(xué)電離源(APCI))聯(lián)用來避免離子抑制效應(yīng)[31]。此外，Zacs等[32]也將超高效液相色譜-飛行時間-高分辨率質(zhì)譜(UPLC-TOF-HRMS)和超高效液相色譜-軌道離子阱-高分辨率質(zhì)譜(UPLC-Orbitrap-HRMS)應(yīng)用于魚肉中HBCD的痕量定量分析。

2 污染水平

2.1 國內(nèi)污染水平

自HBCD 被提名成為一類新的持久性有機污染物候選物質(zhì)以來，國內(nèi)外研究人員積極開展相關(guān)研究(表2)。Shi 等[33]采用總膳食研究方法檢測了2007年采自中國12個省份的四類動物性食品，水產(chǎn)品中 α-HBCD 是主要的非對映異構(gòu)體，含量范圍ND～2.22 ng/g lw(None detected，ND：未檢出；Lipid weight，lw：脂重；以下同此)。

2.1.1 東部沿海地區(qū)污染水平

Xia等[22]檢測了2008年采自大連至廈門一帶沿海地區(qū)的大黃魚和白鯧魚，所有樣本均檢出 HBCD，含量范圍為0.57～10.1 ng/g lw，α-HBCD顯示出顯著的優(yōu)勢(87.5%～100%的總貢獻(xiàn))，表明其較高的生物累積潛力；且研究表明不同地區(qū)HBCD污染水平存在差異，北方大連地區(qū)魚類HBCD含量最高，溫州最低。Zhu 等[34]檢測了2009—2010年采自中國渤海地區(qū)的軟體動物，HBCD含量范圍為25.1～148.87 ng/g lw，平均值為58.76 ng/g lw。

2.1.2 南部沿海地區(qū)污染水平

流經(jīng)廣東省主要區(qū)域的東江，其魚類中HBCD檢出率為71%，α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的平均值分別為143、5、9 ng/g lw，含量范圍為ND～832 ng/g lw；表明工業(yè)集中區(qū)對周邊環(huán)境影響較大，HBCD易在魚體中富集殘留[35]。Meng等[36]對我國南方12種食用魚的HBCD含量進(jìn)行了測定，HBCD檢出率為70%，含量范圍為ND～0.194 ng/g ww(Wet weight，ww：濕重，以下同此)；食肉魚類的HBCD含量高于草食性和碎屑性魚類，表明HBCD可能通過營養(yǎng)鏈進(jìn)行生物放大；此外淡水養(yǎng)殖魚類和海水養(yǎng)殖魚類的HBCD濃度均高于野生海魚，這說明人類活動可能是水產(chǎn)養(yǎng)殖中HBCD的重要輸入源。臺灣地區(qū)的總膳食暴露風(fēng)險研究表明[37]，魚類、其他海產(chǎn)品、豬肉中HBCD的檢出率較高，含量范圍分別為0.02～1.66、0.01～0.06、0.02～0.09 ng/g ww；魚類中α-HBCD是最主要的異構(gòu)體(86.6%)，其次是γ-HBCD(8.9%)、β-HBCD(4.4%)，其他海產(chǎn)品中α-HBCD與γ-HBCD占比相當(dāng)，分別占42.4%、41.6%。Sun等[38]調(diào)查了珠江三角洲流域及電子垃圾回收場附近流域的魚類中HBCD的污染水平，鰱魚、羅非魚、下口鲇體內(nèi)HBCD含量分別為12.8～640、5.90～115、34.3～518 ng/g lw；且HBCD濃度與國內(nèi)生產(chǎn)總值或人口數(shù)據(jù)無顯著相關(guān)性，而電子廢物回收活動、港口建設(shè)和貨物可能是最主要的HBCD來源。

2.1.3 內(nèi)陸地區(qū)污染水平

王翼飛等[39]則是采用對市售食品進(jìn)行檢測來評估食物中HBCD污染水平，其中水產(chǎn)品中HBCD的檢出率為78%，含量范圍為ND～40.51 ng/g lw，中值為5.53 ng/g lw；α-HBCD是最主要的異構(gòu)體，然后依次是γ-HBCD、β-HBCD。Zhu等[40]首次開展了青藏高原水生生態(tài)系統(tǒng)中HBCD的污染情況研究，結(jié)果表明HBCD檢出率高達(dá)65.8%，含量范圍為ND～13.7 ng/g lw，α-HBCD是其主要異構(gòu)體，占HBCD含量的78.2%；且研究發(fā)現(xiàn)HBCD的含量不僅與魚脂肪含量顯著相關(guān)，而且與年降雨量存在正相關(guān)關(guān)系，表明HBCD可能通過大氣進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播。

2.2 國外污染水平

HBCD在日本沿海的鰻形目、鱸形目、鯡形目、養(yǎng)殖鮭形目中的含量范圍分別為0.05～36.5、ND～26.2、0.09～77.3、1.09～1.34 ng/g ww，中位值分別為2.09、0.75、0.12、1.29 ng/g ww；而甲殼類動物、軟體動物、鰈形目、鲉形目未檢出或檢出值極低；研究還發(fā)現(xiàn)對于含量20 ng/g ww以上的魚類，γ-HBCD是其主要異構(gòu)體，表明附近的工業(yè)排放對其有較大影響，而其他野生魚類和養(yǎng)殖魚類則是以α-HBCD為主，這表明HBCD可能通過食物鏈進(jìn)行生物放大[41]。另一項日本研究者則是通過采集市售魚開展HBCD污染研究，HBCD檢出率高達(dá)90%，含量范圍<0.02～21.9 ng/g ww，且來自日本海域和中國海域的魚類中HBCD含量差異不大[42]。

由于歐洲、美洲較早廣泛使用HBCD，因此相關(guān)研究較多。早在2006年，蘇格蘭[43]的4類貝類樣品均檢出HBCD，其含量為0.03～12.1 ng/g ww。2008—2012年，Munschy等連續(xù)5年對海洋貝類中HBCD污染水平開展研究，結(jié)果表明，2008—2010年期間[44]貝類中HBCD含量為0.01～0.55 ng/g ww，而2011—2012年[45]HBCD的污染水平則呈上升趨勢。在捷克共和國[46]6大主要河流采集的48份魚類中，HBCD的檢出率、中位值和含量范圍分別為80%、0.44 ng/g ww和0.02～11.6 ng/g ww。荷蘭的van Leeuwen等[19]重點研究了魚和貝類中HBCD的殘留情況，研究發(fā)現(xiàn)人工飼養(yǎng)的鱔魚或三文魚體內(nèi)幾乎未檢出HBCD，同樣海魚和貝類體內(nèi)HBCD檢出率不高，含量范圍為ND～7.3 ng/g ww，但野生淡水鰻鱺體內(nèi)HBCD檢出率近似100%，且出現(xiàn)多個高濃度的HBCD值。N?stbakken等[47]分析2006—2016年挪威地區(qū)9381份魚類樣本數(shù)據(jù)，分析結(jié)果表明，魚肉中HBCD含量范圍

表2 國內(nèi)外水產(chǎn)品中 HBCD污染水平Tab.2 Pollution levels of HBCD in aquatic products collected from different countries

3 結(jié)論和展望

水產(chǎn)品中HBCD的前處理方式有很多種，提取方法有索氏提取、加速溶劑萃取、超聲波萃取，凈化方法有濃硫酸氧化、酸化硅膠處理、固相萃取法、凝膠滲透色譜法等，還有近年來一種新的快速樣品前處理技術(shù)QuEChERs方法，這些方法將是水產(chǎn)品中HBCD前處理技術(shù)的主要開發(fā)方向。相較于其他儀器分析方法，LC-MS/MS則是HBCD及其代謝物分析測定的首選方法。水產(chǎn)品中普遍存在HBCD，且污染水平高于其他類食品，α-HBCD是水產(chǎn)品中HBCD的最主要異構(gòu)體。各國水產(chǎn)品中HBCD的污染水平不同，但工業(yè)來源是HBCD排放到環(huán)境的主要途徑。值得關(guān)注的是，水產(chǎn)品中HBCD的生物利用度常假設(shè)為100%，這可能會導(dǎo)致高估人類對HBCD的飲食暴露。水產(chǎn)品中的HBCD污染水平以及HBCD在人體中的生物利用率和代謝情況還需要進(jìn)一步研究。影響HBCDs非對映異構(gòu)體分布的因素有很多，這意味著目前導(dǎo)致HBCDs非對映異構(gòu)體分布的機制研究還有待進(jìn)一步開展。