貴州稻米滴滴涕及六六六暴露水平與風(fēng)險評估

趙志燊，尚 靜

(1.貴陽學(xué)院 貴州生態(tài)環(huán)境中優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品殘留農(nóng)藥降解關(guān)鍵技術(shù)研究重點實驗室，貴州 貴陽 550005； 2.貴陽學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品無損檢測工程研究中心，貴州 貴陽 550005)

滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)作為有機氯農(nóng)藥，在早期的農(nóng)作物生產(chǎn)應(yīng)用中對防治蟲害起到了一定的作用，但兩者均是環(huán)境中典型的持久性有機污染物[1-3]。我國于1983年禁止生產(chǎn)和使用DDTs與HCHs，但其殘效期長，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易化學(xué)和生物降解，因而在環(huán)境中持久存在[4]。由于有機污染物具較強的脂溶性，使人類在攝入含有DDTs和HCHs食物的過程中，蓄積在脂肪組織內(nèi)，對人體造成危害，其中，對中樞神經(jīng)、肝臟、腎臟的損害并致癌尤為明顯，因而被美國環(huán)保署(EPA)列為優(yōu)先控制污染物[5]。水稻屬于草本稻屬，我國近65%的人口以稻米為主食的同時，亦被用為釀酒和制糖的工業(yè)原料[6-8]。中國是世界上主要的水稻生產(chǎn)國和消費國[9]，而貴州是其重要水稻種植基地。貴州省統(tǒng)計年鑒顯示，至2017年底，水稻占貴州全年糧食總產(chǎn)量的35%以上，達423.7萬t；水稻種植面積達66.1萬hm2。貴州作為水稻種植的主要省份之一，各水稻產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)的稻谷中DDTs和HCHs的含量目前缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)。鑒于此，對貴州省內(nèi)9個地區(qū)(6個地級市行政區(qū)域，3個自治州行政區(qū)域)稻米中DDTs和HCHs殘留濃度進行檢測，并評估其人體暴露的健康風(fēng)險，旨在為區(qū)域生態(tài)環(huán)境評價和食品安全提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 稻米樣品 檢測稻谷樣品采自貴州省9個地區(qū)(貴陽市、畢節(jié)市、六盤水市、遵義市、銅仁市、安順市、黔南州、黔東南州、黔西南州)。2018年10月于水稻成熟期在貴州省9個地區(qū)分別進行田間采樣，每個地區(qū)設(shè)置3個采樣點，每個采樣點按5點取樣法采集稻谷共1 kg。稻谷樣品在背光條件下自然風(fēng)干，去殼，粉碎，經(jīng)0.15 mm金屬篩篩分，四分法縮分樣品，儲存于干燥器中，備用。

1.1.2 試劑 丙酮、正己烷、二氯甲烷、硅膠、氧化鋁、無水硫酸鈉(分析純)均購自國藥集團；正己烷(色譜純,美國Tedia公司)、滴滴涕與六六六標準樣品(p,p'-DDE、p,p'-DDD、o,p'-DDT、p,p'-DDT、α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH)、五氯聯(lián)苯與四氯間二甲苯標準品均購自壇墨質(zhì)檢公司；實驗室用水為Milli-Q超純水。

1.1.3 儀器 層析柱(江蘇天一玻璃儀器廠)，GC-2014C氣相色譜儀(蘇州島津公司)，DB-1701色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm ，美國安捷倫)，SG2200H超聲波清洗器(上海冠特超聲儀器有限公司)，NDK200-2氮吹儀(杭州米歐儀器有限公司)，AL104電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)，AG1-100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞士BUCHI Labortechnik公司)，SZF-06A索氏提取儀(上海華睿儀器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理 稱取縮分稻米樣品2.00 g置于棕色樣品瓶中，加入回收率指示物五氯聯(lián)苯與四氯間二甲苯，正己烷∶丙酮(1∶1)混合試劑20 mL超聲提取2次，每次20 min。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將提取液濃縮至2～3 mL，待凈化處理。

脫脂棉、硅膠、中性氧化鋁采用二氯甲烷索氏抽提72 h，溶劑揮發(fā)后分別于80℃、180℃和250℃烘干。以3%超純水去活化，平衡12 h后浸于正己烷中待用；無水硫酸鈉450℃灼燒6 h，冷卻后待用。

層析柱長20 cm、內(nèi)徑2 cm的玻璃柱，依次加入脫脂棉，對應(yīng)長度4 cm硅膠、2 cm氧化鋁、1 cm無水硫酸鈉。將濃縮提取液通過填充完整的層析柱后，用50 mL正己烷∶二氯甲烷(1∶1)混合溶劑洗脫。將洗脫液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上恒溫28℃濃縮至1 mL左右，輕微N2吹掃至干，色譜級純度正己烷100 μL定容，待GC分析。

1.2.2 儀器分析條件 島津GC-2014C型氣相色譜儀配電子捕獲檢測器(GC-ECD)，色譜柱為DB-1701。升溫程序：初始溫度為100℃，保持2 min，以5℃/min的速率升至280℃(保持2 min)。檢測器溫度為280℃，進樣口溫度為250℃，載氣為高純氮氣，柱流速為0.7 mL/min，進樣量為1 μL，不分流進樣。

1.2.3 質(zhì)量控制與保證 對前處理方法進行空白加標與樣品基質(zhì)加標回收率測定，6個平行樣對應(yīng)2個空白樣。以濃度分別為40 ng/mL、80 ng/mL、120 ng/mL、160 ng/mL和200 ng/mL標準樣品繪制標準濃度曲線進行定量分析。以20 ng/mL低濃度連續(xù)進樣6次，所得標準偏差的3.36倍作為檢出限，以2倍檢出限作為定量檢測限。空白加標對應(yīng)各目標化合物回收率為67%～127%；基質(zhì)加標對應(yīng)各目標化合物回收率為61%～126%。

1.2.4 風(fēng)險評估 利用美國環(huán)保署推薦的健康風(fēng)險評估模型計算[10]。

式中，CDI為長期日暴露量[mg/(kg·d)] ，C為貴州9個地區(qū)大米中污染物的平均含量(mg/kg)，IR為日均攝入量(kg/d)，參考貴州省農(nóng)村居民膳食消費與營養(yǎng)狀況分析的普定縣2010年人均大米攝入量取0.253[11]；EF為暴露頻率(d/a)，取值為365；ED為暴露持續(xù)時間(a)，取值為70；BW為平均人體質(zhì)量(kg)，取值為60；AT為終身平均作用時間(d)，取值為25 550。

致癌風(fēng)險計算模型

RI=CDI×SF

式中，RI為致癌風(fēng)險指數(shù)，SF為致癌斜率因子[kg/(d·mg)]。

非致癌風(fēng)險計算模型

式中，HI為非致癌風(fēng)險危險指數(shù)，RfDi為非致癌污染物i的參考劑量[mg/(kg·d)]。

HCHs和DDTs的致癌斜率因子和參考劑量值見表1[12]。此外，考慮美國環(huán)保署推薦健康風(fēng)險評估模型，采用平均年齡對應(yīng)平均體重，并以70年作為終身平均作用時間，忽略不同年齡對應(yīng)不同體重與不同攝入量，在此補充對應(yīng)不同年齡和性別人群的日均攝入量(ADI)與GB2763-2019《食品安全國家標準食品中農(nóng)藥最大殘留限量》的對比。不同年齡、性別人群的大米日均攝入量見表2[13]。

表1 HCHs和DDTs的致癌斜率因子(SF)和非致癌參考劑量(RfDi)

Table 1 Data for SF and RfDi of the DDTs and HCHs

表2 不同年齡和性別人群的平均體重與每日谷類食物消費量

Table 2 Average body weight and daily cereal consumption in different age and gender groups

年齡/歲Age體重/kgWeight男女每日谷類消費量/gDaily cereal consumption男女2～717.917.9228.3228.38～1233.133.1372.7372.713～1956.450.0523.2422.320～5063.056.0530.3453.551～6565.058.0522.1443.1>6559.552.0456.5365.7

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州稻米DDTs和HCHs的檢出率

從圖1看出，在貴州9個地區(qū)的稻米中，∑HCHs和∑DDTs的檢出率均為100%，與上海市青浦區(qū)、崇明區(qū)中稻米的檢出率相同，高于江西環(huán)鄱陽湖區(qū)稻米中∑HCHs和∑DDTs的檢出率(91%，82%)[14-15]。HCHs中，α-HCH的檢出率最高，為75.6%；β-HCH最低，為11.1%。DDTs中，p,p’-DDE的檢出率最高，為77.8%；o,p'-DDT的檢出率最低，為17.8%。

2.2 貴州各地區(qū)稻米中DDTs和HCHs的殘留量

從表3看出，δ-HCH在黔西南州稻米中平均殘留量最高，畢節(jié)市與貴陽市地區(qū)稻米中的平均殘留量相近；β-HCH在銅仁市和六盤水市稻米中平均殘留量均未超過0.01 ng/g；β-HCH僅在安順市稻米殘留，平均殘留量未超過0.01 ng/g；γ-HCH在黔西南州、銅仁市和貴陽市的稻米中平均殘留量均低于檢測限。p,p'-DDD和p,p'-DDT在黔西南州和銅仁市稻米中平均殘留量均低于檢測限；p,p'-DDE在六盤水市、黔南州和畢節(jié)市稻米中的平均殘留量相近，均低于0.02 ng/g；o,p'-DDT在黔西南州、銅仁市、安順市、黔東南州、畢節(jié)市和貴陽市6個地區(qū)的稻米中平均殘留量均低于檢測限。整體看，貴州各地區(qū)稻米中HCHs和DDTs的平均殘留量均明顯低于江西環(huán)鄱陽湖區(qū)稻米中的平均殘留量[15]。

表3 貴州各地區(qū)稻米中滴滴涕和六六六的殘留量

注：ND表示未檢測出，

Note:ND and

從表4看出，在黔西南州、銅仁市與畢節(jié)市稻米的∑HCHs平均殘留量高于∑DDTs；安順市稻米中的∑HCHs平均殘留量與∑DDTs相接近；黔南州稻米中∑HCHs平均殘留量與∑DDTs相差較大。黔西南州稻米的∑HCHs平均殘留量在貴州9個地區(qū)中處于最高水平，但也略低于上海崇明稻米中∑HCHs的殘留量(0.55 ng/g)[14]，顯著低于江西環(huán)鄱陽湖區(qū)稻米中∑HCHs的殘留量(9.16 ng/g)[15]。黔南州稻米中∑DDTs平均殘留量最高，接近1 ng/g，但也顯著低于上海青浦區(qū)(3.23 ng/g)和江西環(huán)鄱陽湖區(qū)(4.65 ng/g)[14-15]。總體看，貴州各地區(qū)稻米中∑HCHs和∑DDTs的殘留濃度均符合最新國家食品中農(nóng)藥最大殘留限量標準(∑DDTs≤100 ng/g；∑HCHs≤50 ng/g)[16]。

表4 貴州各地區(qū)稻米中∑HCHs和∑DDTs殘留水平

Table 4 Residues level of ∑HCHs and ∑DDTs in rice samples from 9 areas in Guizhou ng/g

2.3 貴州稻米中DDTs和HCHs組成特征

從圖2看出，HCHs組成中，以δ-HCH為主，占比為70.4%；β-HCH占比低于5%；比例順序為δ-HCH>α-HCH>γ-HCH >β-HCH。β-HCH在工業(yè)生產(chǎn)的HCHs產(chǎn)品中，所占比例一般為5%～12%[17]。γ-HCH相對其他3種異構(gòu)體，揮發(fā)性更強，這從HCHs的生產(chǎn)工藝和理化性質(zhì)上能夠解釋其所占比例的合理性。此外，根據(jù)WALKER等[18]研究的理論中，α-HCH/γ-HCH的值用于判斷HCHs的來源，若該比值小于1，則表明該地區(qū)近期有林丹使用；4～7范圍內(nèi)，源于歷史殘留的工業(yè)HCHs排放與使用。研究顯示，α-HCH/γ-HCH的值為1.42，表明該地區(qū)近期有少部分林丹使用。DDTs組成中，p,p'-DDT占比高于50%，比例順序為p,p'-DDT>p,p'-DDE>o,p'-DDT>p,p'-DDD。與國內(nèi)其他研究相比[14-15]，p,p'-DDT占比較高，這可能是由于該地區(qū)的環(huán)境條件導(dǎo)致p,p'-DDT降解相對較慢所致。在堿性條件下，DDT可失去一分子的氯化氫而生成DDE。對于貴州來說，早期大量含硫煤的燃燒，排放的二氧化硫等酸性氣體通過濕沉降排入土壤，致使土壤呈酸性[19-21]，DDT的降解相對緩慢，這可能是貴州稻米樣品中p,p’-DDT含量較高導(dǎo)致。此外，o,p'-DDT/p,p'-DDT的值為0.21，低于HARNER等[22]對三氯殺螨醇使用判斷閾值1.3，符合工業(yè)DDTs中0.2～0.3范圍值。表明DDTs在該地區(qū)的使用過程中，主要以工業(yè)產(chǎn)品為主，僅極少量三氯殺螨醇投入使用。

Fig.2 Composition proportion of HCHs and DDTs in Guizhou Rice

2.4 貴州稻米中DDTs與HCHs的健康風(fēng)險評估

2.4.1 風(fēng)險指數(shù)評估 根據(jù)美國環(huán)保署的健康風(fēng)險評估方法，采用美國環(huán)保署與國標輻射委員會提供的評估參數(shù)，致癌風(fēng)險指數(shù)(RI)以1.0×10-6作為安全閾值，非致癌風(fēng)險指數(shù)(HI)以1作為安全閾值[10，23]。研究結(jié)果(圖3)顯示，β-HCH的致癌風(fēng)險最低，α-HCH最高，但α-HCH、β-HCH、γ-HCH和∑DDTs的致癌風(fēng)險值均未超過安全閾值，屬于可接受范圍。非致癌風(fēng)險評估結(jié)果顯示，γ-HCH指數(shù)顯著低于∑DDTs，γ-HCH與∑DDTs的指數(shù)均低于安全閾值，其對應(yīng)的非致癌風(fēng)險在可接受范圍。

圖3 貴州省稻米中DDTs和HCHs的致癌風(fēng)險(RI)及非致癌風(fēng)險指數(shù)(HI)

Fig.3 RI and HI of DDTs and HCHs in rice samples from Guizhou

2.4.2 攝入量風(fēng)險評估 與國家標準規(guī)定人均單日攝入量比較(ADI∑HCHs≤0.005 mg/kgbw；ADI∑DDTs ≤0.01 mg/kg bw)，貴州對于稻米∑HCHs和∑DDTs的日均暴露量中，2～7歲年齡組的兒童最高，但所有年齡組的人群暴露量均低于《GB 2763-2019》規(guī)定的安全閾值(圖4)，說明貴州稻米的攝入不會帶來健康危害。

3 結(jié)論與討論

對貴州省內(nèi)9個地區(qū)(貴陽市、畢節(jié)市、六盤水市、遵義市、銅仁市、安順市、黔南州、黔東南州、黔西南州)稻米中DDTs和HCHs殘留濃度進行檢測，并評估其人體暴露的健康風(fēng)險。研究結(jié)果表明，貴州省9個地區(qū)的稻米中，α-HCH和p,p'-DDE分別在HCHs和DDTs中的檢出率最高。貴州稻米中HCHs和DDTs的污染程度顯著低于上海青浦、崇明和江西環(huán)鄱陽湖地區(qū)。p,p'-DDT和p,p'-DDE的富集程度高于o,p'-DDT和p,p'-DDD。貴州9個地區(qū)生產(chǎn)的稻米中∑HCHs和∑DDTs殘留濃度均符合國家最大殘留限量相關(guān)標準。

貴州9個地區(qū)生產(chǎn)的稻米中殘留HCHs以δ-HCH為主，α-HCH與γ-HCH平均殘留量比值顯示近期有少部分林丹的釋放。DDTs組成中，以p,p'-DDT和p,p'-DDE為主，2種化合物平均殘留量的比值證明只有少量三氯殺螨醇在該地區(qū)投入使用。貴州土壤偏酸性條件可能是造成p,p'-DDT濃度比例較高的原因之一。

通過美國環(huán)保署的健康風(fēng)險評估結(jié)果顯示，貴州稻米中HCHs和DDTs均未引起致癌與非致癌風(fēng)險，且稻米中殘留DDTs與HCHs含量以及對不同年齡與性別人群的日均暴露量均符合國家標準。