摘要:采集了江蘇、浙江、湖北、河南和重慶不同經濟發展水平地區市售鯽魚樣品,利用氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)法分析了魚肉中12 種多氯聯苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)的污染水平。結果表明,鯽魚魚肉中12種PCBs的總濃度范圍是19.78~176.90 ng/g(脂重)。浙江、江蘇、湖北、河南、重慶5省(市)PCBs的平均濃度分別為(56.97±9.99)、(117.00±17.16) 、(55.84±8.45) 、(64.57±11.20)、(84.28±14.77) ng/g(脂重)。PCB118是豐度最大的同系物。對5省(市)居民食用魚肉時二惡英類PCBs的暴露量估算結果顯示,日平均攝入量均低于WHO規定的4 pg WHO-TEQ/kg(體重)的每日耐受攝入量(TDI),是安全的。但如果綜合考慮我國居民日常膳食中食用其他蛋白質與脂肪如豬肉、牛肉、牛奶、雞蛋等時PCBs和其他二惡英類物質的攝入,其健康風險還必須進一步評估。
關鍵詞:多氯聯苯(PCBs);鯽魚;毒性當量;健康風險
中圖分類號:X836文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2011)11-2287-05
Concentration and Health Risk Appraisal of Polychlorinated Biphenyls in
Crucian Carp from Market
ZHANG Zhong-hua1,2,JIN Shi-wei1,YANG Wei-ping3
(1. School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of Technology / Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education, Wuhan 430074, China;2. Environmental Science Research Design Institute of Taizhou City, Taizhou 318000, Zhejiang, China; 3. Huaihua Quancheng Sewage Treatment Co., Ltd., Huaihua 418000, Hunan, China)
Abstract: Using gas chromatography/mass spectrometry(GC/MS), the concentration of polychlorinated biphenyls (PCBs) was investigated in crucian carp samples which were collected from the markets of five provinces(or city) in China, including Zhejiang, Jiangsu, Hubei, Henan and Chongqing. The results showed that the concentration of total PCBs ranged from 19.78 to 176.90 ng/g(lipid weight). The average concentration of total PCBs were (117.00±17.16),(84.28±14.77),(64.57±11.20), (56.97±9.99) and (55.84±8.45) ng/g(lipid weight) in crucian carp samples from Jiangshu, Chongqing, Henan, Zhejiang and Hubei, respectively. The PCB118 was a major congener in total 12 PCBs. The results also showed that the estimated TEQs of daily PCBs intakes for residents in these five provinces(or city) were lower than the Tolerable Daily Intake (TDI)(4 pg TEQ/kg body weight a day) which suggested by the World Health Organization(WHO). However, the health risk should be further evaluated since diversity foods were used as the protein and lipid sources for Chinese people, and these foods such as pork, beef, milk and eggs etc. may contain the dioxin-like substances.
Key words: polychlorinated biphenyls; crucian carp; toxic equivalent; health risk
多氯聯苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是一組人工化學合成的氯代烴類化合物,理論上共有209種同系物。PCBs屬于典型的持久性有機污染物(Persistent organic pollutants,POPs),具有理化性質穩定、難降解、高脂溶性、高蓄積性的特點,可通過食物鏈對人體健康造成危害[1]。PCBs對免疫系統、生殖系統、神經系統和內分泌系統均會產生不良影響,并且是導致與之接觸過的人群出現癌癥的可疑因素之一[2,3]。PCBs在我國曾經被大量使用,雖然現在工業上已不再生產,但是其在環境中相當穩定且不易降解,在未來的很多年里,PCBs仍會在環境中長期存在。
除了職業暴露,食物攝入是人類接觸PCBs等持久性有機污染物最重要的途徑。Liem等[4]發現人體內平均有90%的多氯代二苯并二惡英/呋喃(PCDD/Fs)和PCBs是通過食物尤其是脂肪含量較高的動物性食物(如魚肉)攝入的。芬蘭科學家Moilanen等[5]評估發現當地居民的PCBs人均日攝入量為14.35 μg(成人平均體重按70 kg計),其中有38%來源于魚肉。
由于PCBs等POPs易在動物性食品中蓄積,因此,對市售動物性食品進行POPs的污染監測,對于保障食品安全、開展人體暴露危險性評估和保障人類健康具有重要的現實意義。淡水魚類是我國居民膳食蛋白質的主要來源,研究我國市售淡水魚食品中POPs的污染狀況,對于保障淡水魚類的食品安全更是具有十分重要的意義。目前對全國范圍內市場流通食品中POPs污染水平的研究較少,迄今尚未見對全國范圍市售鯽魚食品中PCBs濃度水平調查的報道。本研究采集了我國沿海經濟發達省份浙江與江蘇及中西部省市湖北、河南與重慶的市售鯽魚樣品,采用GC-MS檢測技術,分析了鯽魚樣品中12種PCBs的污染水平,并通過PCBs的毒性當量因子,計算樣品的毒性當量(TEQ),評估樣品采集地區居民通過膳食攝入二惡英類PCBs的健康風險。
1材料與方法
1.1儀器與試劑
氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)儀(6890N-5975B,美國Agilent公司),氮吹儀(N-EVAP,美國Organomation公司),冷凍干燥儀(Delta l-24 LSC,德國Marin Christ公司)。
12種PCBs混合標準物質(PCB77、PCB81、PCB105、PCB114、PCB118、PCB123、PCB126、PCB156、PCB157、PCB167、PCB169和PCB189)及13C同位素指示物與內標,均購自Cambridge isotope laboratories(Andover,MA,USA);農殘級的丙酮、正己烷、二氯甲烷購自美國Tedia公司;硅膠(80~100目,即粒度150~178 μm)和中性氧化鋁(100~200目,即粒度74~150 μm)購自Sigma公司。
硅膠和氧化鋁分別于180 ℃、250 ℃活化12 h。將活化氧化鋁加入占總重量3%的去離子水去活,平衡過夜后于正己烷中保存。酸性硅膠的制備:向活化后的硅膠中加入一定量的濃H2SO4(質量分數為44%),搖勻,平衡過夜后于正己烷中保存。所有玻璃器皿經重鉻酸鉀-濃硫酸溶液洗滌,放置4~5 h,用自來水和去離子水依次沖洗干凈,烘干后于450 ℃馬弗爐中灼燒5 h。所有金屬器皿分別用二氯甲烷∶正己烷(1∶1,V/V)和正己烷超聲清洗20 min后備用。
1.2樣品的采集
2006年9月進行鯽魚樣品的采集。樣品在市集或大型購物超市經調查產自本省(市)區域后,隨機采集,用水沖洗干凈,每個樣本只取其脊柱兩側的肌肉,每份樣品取樣量根據取樣對象的不同,分別在同批同質鯽魚中隨機從4條以上取魚肉混合,樣品重量不少于200 g,錫箔紙包裝,裝入食品專用袋中,冷藏,運回實驗室后,于-20 ℃保存備用。本次共采集鯽魚樣品29個,其中浙江6個,江蘇5個,湖北4個,河南7個,重慶7個。
1.3樣品前處理與化學分析
鯽魚樣品經冷凍干燥后,稱取5 g干燥魚肉,加入13C標記的同位素回收率指示物標樣,用200 mL 正己烷∶丙酮(1∶1,V/V)索式抽提24 h。將抽提液濃縮并用正己烷定容至4 mL,取2 mL抽提液用重量法測定脂肪含量,另2 mL轉移至凝膠滲透色譜柱,用正己烷∶二氯甲烷(1∶1,V/V)淋洗,收集120~280 mL組分。將收集的樣品濃縮為1 mL,轉移至多層硅膠氧化鋁層析柱(內徑1 cm ,從下往上依次填入5 g去活氧化鋁,4 g活性硅膠,10 g酸化硅膠,2 g活性硅膠),用200 mL 正己烷∶二氯甲烷(95∶5,V/V)淋洗,洗脫液用旋轉蒸發儀濃縮至1 mL,加入13C標記的同位素內標,氮吹定容至10 μL,進行化學分析。
采用GC-MS法分析樣品中的12種PCBs的質量濃度水平。GC條件:DB-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣為高純氦氣,反應氣體為甲烷;進樣口溫度280 ℃,進樣量為1 μL,不分流模式,柱流量為1.0 mL/min;升溫程序為:初始溫度70 ℃保持2 min,以25 ℃/min 升至150 ℃,以3 ℃/min 升至200 ℃,以8 ℃/min升至280℃并保持5 min。MS條件:接口溫度280 ℃,離子源溫度260 ℃,電離方式EI,電子轟擊能量70 eV,溶劑延遲時間3 min,以選擇離子監測模式定量。
PCBs的質量濃度用內標法和5點校正曲線法定量,儀器檢測限(LOD)定義為3倍信噪比(即S/N=3),當色譜峰的S/N≥3,認為該色譜峰被檢出。定量限(LOQ)設為檢測限的3倍。以抽提的5 g干燥樣品為基準,其LOD為0.19~1.00 pg/g(脂重)。
1.4質量控制
每個樣品添加13C標記的同位素回收率指示物標樣來控制整個流程的回收率。對每一批樣品進行了如下質量控制分析: 加標空白、基質加標、基質加標平行樣和樣品平行樣。13C標記的PCBs同位素回收率指示物標樣在樣品中的回收率為63.0%~115.1%,其相對標準偏差小于15%。
1.5數據分析
PCBs的質量濃度以每克脂肪中的質量(ng)來表示。其濃度低于LOD時以1/2 LOD代替。PCBs的總濃度定義為12種PCBs濃度的加和。樣品中PCBs的毒性當量以WHO(2005)規定的PCBs的毒性當量因子(I-TEF)計算[6]。試驗所得數據采用Origin 7.0和SPSS 13.0進行數據處理。
2結果與分析
分別在5個省(市)采集了共29份鯽魚樣品,定性定量分析了12種PCBs的同系物,包括PCB77、PCB81、PCB105、PCB114、PCB118、PCB123、PCB126、PCB156、PCB157、PCB167、PCB169和PCB189。同時測定樣品中的脂肪含量,化學分析結果如表1所示。其中,PCB77、PCB81、PCB105、PCB114、PCB118、PCB123、PCB156、PCB157、PCB167在所有樣品中均有檢出;PCB126只在1個樣品中檢出;PCB169和PCB189分別在18個樣品中檢出,檢出頻率為62.1%。
2.15省(市)鯽魚魚肉中PCBs的平均濃度
鯽魚魚肉中12種PCBs的總濃度范圍為19.78~176.90 ng/g。在所有PCBs的同系物中PCB118是最主要的目標物,其相對于12種PCBs總濃度的貢獻率為39.1%~82.5%。PCB118濃度與PCBs總濃度的相關性如圖1所示,相關系數r=0.930 6。另一個主要的同系物為PCB105。
2.25省(市)鯽魚體內PCBs平均濃度的比較
5省(市)鯽魚體內PCBs各同系物的平均濃度如圖2所示。由表1和圖2可知,PCBs的平均濃度分別為:浙江(56.97±9.99)ng/g,江蘇(117.00±17.16)ng/g,湖北(55.84±8.45)ng/g,河南(64.57±11.20)ng/g,重慶(84.28±14.77)ng/g。在5個省(市)的樣品中,PCBs各同系物中濃度位列前三的分別為:PCB118、PCB105和PCB123,5個省(市)結果一致;PCB118都是豐度最大的同系物,其平均濃度均占PCBs總濃度的50%以上,另一個主要同系物是PCB105,大約占PCBs總濃度的20%。12種PCBs的平均濃度江蘇最高,其次為重慶、河南、浙江、湖北。
2.3 5省(市)鯽魚體內PCBs的毒性當量(TEQ)
根據鯽魚樣品中PCBs濃度的化學分析結果與PCBs各同系物的I-TEF,計算得到的鯽魚體內PCBs的毒性當量(表2)。根據歐盟委員會條例(EC)No 199/2006,關于二惡英和二惡英類多氯聯苯修訂為在食品某些污染物設置最高水平的條例(EC)No 466/2001(內容與EEA相關)中規定,魚肉中PCDD/Fs的TEQ限值為4 pg/g(鮮重),總TEQ限值(包含PCDD/Fs和二惡英類PCBs)為8 pg/g(鮮重)。將本研究中的TEQ結果換算成鮮重計,若按魚肉含脂肪2%計,5省(市)的PCBs的毒性當量分別為:浙江0.11 pg/g,江蘇0.23 pg/g,湖北0.15 pg/g,河南0.08 pg/g,重慶0.10 pg/g。本研究中5省(市)鯽魚樣品中二惡英類PCBs的TEQ沒有超過歐盟規定的安全限值。
2.4暴露評估
《中國居民營養與健康狀況調查報告之一2002·綜合報告》[7]中對各地人群平均每日攝入不同食物的量進行統計,城市居民魚肉日攝入量為44.9 g(鮮重),假設都為鯽魚(含脂肪2%),成人平均體重為65 kg,則本次調查的5省(市)城市居民PCBs的暴露量估算如表3所示。由表3可知,5省(市)PCBs的人均日暴露量均低于WHO的規定值4 pg WHO-TEQ/kg(體重),單從魚肉攝入角度評價,浙江、江蘇、湖北、河南及重慶5省(市)鯽魚中的PCBs是安全的。
3討論
3.1鯽魚體內PCBs的污染水平
本研究中,從5個省(市)采集的鯽魚樣品中PCBs的濃度范圍為19.78~176.90 ng/g,與Domingo等[8]的濃度分析結果相當。文獻報道,不同地區不同種屬魚體所含的PCBs濃度顯著不同。El-Kady等[9]報道,來自埃及尼羅河的羅非魚體內PCBs的濃度水平大約為每克脂肪中含幾個納克,比本研究的結果低1~2個數量級。與美國夏威夷羅非魚體內的PCBs相比[10],所測5省(市)鯽魚體內PCBs的平均濃度在數量級上與之大體相當。但與夏威夷其他水生生物如鰻魚和雀鯛體內PCBs濃度分別達96和29 μg/g(干重)相比,本研究中鯽魚體內PCBs的含量要低得多[10]。
我國浙江臺州地區是一個著名的電子垃圾拆解工業區[11,12],據文獻報道,當地鯽魚體內PCBs的平均濃度高達57 304.70 pg/g(鮮重),而浙江的其他地方,鯽魚體內PCBs的平均濃度在149.00~3 139.00 pg/g(鮮重)之間[13],如果按1 g鮮魚含脂肪2%計算,則與本研究395.60~353 8.00 pg/g(鮮重)基本接近。
許多研究顯示,PCB118是魚體內PCBs的主要同系物[14],本研究的結果也證實了該結論。采自
French Frigate Shoals魚樣中的PCB118也是主要的同系物[10],在埃及尼羅河魚體樣品中,PCB118的濃度占12種PCBs總濃度的40%以上[9]。鑒于
PCB118濃度與PCBs總濃度間的相關性良好(r=0.930 6),因此,我們認為PCB118具有PCBs污染的指示性作用。
3.2鯽魚體內PCBs的毒性當量
TEQ是根據世界衛生組織2005年公布的毒性當量因子計算而來的。總毒性當量是12種多氯聯苯的毒性當量之和。本研究中5省(市)鯽魚樣品中PCBs的TEQ與埃及尼羅河中羅非魚體內PCBs的TEQ 0.06~0.32 pg/g(鮮重)相比,盡管PCBs總量比尼羅河的羅非魚高,但是TEQ水平仍處于同一數量級水平[9]。而比來自德國Elbe River的whitefish體內PCBs的TEQ 1.20~14.00 pg/g(鮮重)要低[15]。但與Domingo等[8]報道的波斯尼亞海中鮭魚體內PCBs的TEQ 15.00 pg/g(鮮重)結果相比,則要低得多。本研究的TEQ結果與韓見龍等[13]所得浙江鯽魚的TEQ為0.03~35.50 pg/g(鮮重)相比,除浙江臺州電子廢物拆解區的結果外,基本相當。因此,除該電子廢物拆解區,浙江省的鯽魚樣品中的PCBs污染并不比其他省市嚴重。
3.3我國居民食用魚肉攝入二惡英類物質的健康風險評價
鯽魚是我國南方與中西部地區農貿市場最常見的魚類之一,當地居民還經常食用從河塘中捕撈的鯽魚。為評價PCBs對當地居民的潛在危害,必須進行暴露量的評估。假設日常飲食中蛋白質和脂肪來源全是鯽魚,本研究中5省(市)居民PCBs的人均暴露量均低于WHO的規定值。但綜合考慮我國居民日常飲食中其他蛋白質與脂肪來源如從豬肉、牛肉、牛奶、雞蛋等中攝入的二惡英物質,可能對人體健康存在風險。根據《中國居民營養與健康狀況調查報告之一2002·綜合報告》[7]中各地人群平均每日攝入不同食物的量進行統計,我國城市居民平均每日對各種食物攝入依次為:鯽魚44.9 g(鮮重,含脂肪2%)、牛奶65.8 g(鮮重,含脂肪3%)、豬肉60.3 g(鮮重,含脂肪6.2%)、禽蛋33.2 g(鮮重,含脂肪11.1%)。由于二惡英類物質的高親脂性,通過食物攝入二惡英類物質的健康風險必須進一步評估。
參考文獻:
[1] HANSEN K J, JOHNSON H O, ELDRIDGE J S, et al. Quantitative characterization of trace levels of PFOS and PFOA in the Tennessee River[J]. Environ Sci Technol,2002,36(8): 1681-1685.
[2] KODAVANTI P R,WARD T R,DERR-YELLIN E C,et al. Congener-specific distribution of polychlorinated biphenyls in brain regions, blood, liver, and fat of adult rats following repeated exposure to Aroclor 1254[J]. ToxicolAppl Pharmacol, 1998,153(2):199-210.
[3] FAROON O M,KEITH S,JONES D,et al. Carcinogenic effects of polychlorinated biphenyls [J]. Toxicol Ind Health, 2001,17(2):41-62.
[4] LIEM A K D,F?譈RST P,RAPPE C. Exposure of populations to dioxins and related compounds[J]. Food Addit Contam, 2000, 17(4):241-259.
[5] MOILANEN R,PYYSALO H, KUMPULAINEN J. Average total dietary intakes of organochlorine compounds from the finnish diet[J]. Z Lebensm Unters Forsch,1986,182(6):484-488.
[6] VAN DEN BERG M,BIRNBAUM L S,DENISON M,et al. The 2005 World Health Organization reevaluation of human and mammalian toxic equivalency factors for dioxins and dioxin-like compounds[J]. ToxicologicalSciences,2006,93(2):223-241.
[7] 王隴德. 中國居民營養與健康狀況調查報告之一2002·綜合報告[M]. 北京:人民衛生出版社,2005.
[8] DOMINGO J L,BOCIO A. Levels of PCDD/PCDFs and PCBs in edible marine species and human intake: A literature review[J]. Environ Int,2007,33(3):397-405.
[9] EL-KADY A A,ABDEL-WAHHAB M A,HENKELMANN B, et al. Polychlorinated biphenyl, polychlorinated dibenzo-p-dioxin and polychlorinated dibenzofuran residues in sediments and fish of the River Nile in the Cairoregion[J]. Chemosphere,2007,68(9):1660-1668.
[10] MIAO X S,SWENSON C,WOODWARD L A,et al. Distribution of polychlorinated biphenyls in marine species from French Frigate Shoals,North Pacific Ocean[J]. Sci Total Environ,2000,257(1):17-28.
[11] 張曉嶺,楊方星,聞勝,等. 電子廢物污染地區水生生物體內多氯聯苯的異構體分布特征和毒性[J]. 水生生物學報,2009, 33(5):811-817.
[12] ZHAO G F,XU Y,LI W,et al. PCBs and OCPs in human milk and selected foods from Luqiao and Pingqiao in Zhejiang, China[J]. Sci Total Environ,2007,378(3):281-292.
[13] 韓見龍,沈海濤,宋國良,等. 浙江省部分地區河塘鯽魚中二惡英、多氯聯苯污染研究[J]. 中國衛生檢驗雜志,2008,18(6): 1159-1162.
[14] BHAVSAR S P,HAYTON A,REINER E J,et al. Estimating dioxin-like polychlorinated biphenyl toxic equivalents from total polychlorinated biphenyl measurements in fish[J]. Environ Toxicol Chem,2007,26(8):1622-1628.
[15] STACHEL B,CHRISTOPH E H,G?魻TZ R,et al. Dioxins and dioxin-like PCBs in different fish from the river Elbe and its tributaries, Germany[J]. J Hazard Mater, 2007,148(1-2):199-209.
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