中國部分沿海海域牡蠣體內(nèi)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯的空間分布及組分特征

蘇 惠，蔡友瓊*，于慧娟，黃冬梅，徐 捷，錢蓓蕾

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090)

中國部分沿海海域牡蠣體內(nèi)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯的空間分布及組分特征

蘇 惠，蔡友瓊*，于慧娟，黃冬梅，徐 捷，錢蓓蕾

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090)

對中國部分沿海海域牡蠣體內(nèi)16種多環(huán)芳烴(PAHs)和16種和多氯聯(lián)苯(PCBs)空間分布和組分特征進(jìn)行分析，于2010年夏、秋季在遼寧、山東、浙江、福建及廣東共設(shè)置175個(gè)采樣點(diǎn)，分布采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)和氣相色譜方法進(jìn)行檢測分析。結(jié)果顯示：所取175個(gè)采樣點(diǎn)牡蠣體內(nèi)16種PAHs總含量的平均值為3.79μg/kg，其中浙江省被測樣品的PAHs總含量最低，遼寧相對略高；檢測樣品16種PCBs總含量在1.41～13.95μg/kg之間；PCBs含量總的空間變化趨勢是由北向南先增加后減少；樣品的PAHs優(yōu)勢組分為三環(huán)結(jié)構(gòu)，五環(huán)和六環(huán)PAHs含量很低；PCBs被檢出的僅有三氯代和五氯代兩種。被測牡蠣樣品總體PAHs和PCBs殘留量符合中國和一些發(fā)達(dá)國家貝類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，不影響消費(fèi)者食用安全。

多環(huán)芳烴；多氯聯(lián)苯；牡蠣；沿海海域；空間分布；組分特征

多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是環(huán)境中常見的污染物之一[1]，是環(huán)境中普遍存在的持久性有機(jī)物。多環(huán)芳烴脂溶性高，不易降解且易在生物體內(nèi)積累，具有致癌、致畸和致突變的作用，對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有巨大的潛在危害[2-3]。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的致癌性PAHs及其衍生物的數(shù)目已達(dá)400多種，是環(huán)境致癌化學(xué)物質(zhì)中最大的一類。多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls，PCBs)是與苯環(huán)上碳原子相連接的氫被氯不同程度取代而形成的一類聯(lián)苯化合物。PCBs具有疏水性和親脂性，化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，難于被生物體降解，因此會通過食物鏈產(chǎn)生生物富集和放大[4]，研究表明，PCBs具有雌激素活性，能夠造成男性精子數(shù)量減少，生殖系統(tǒng)功能紊亂和畸形，睪丸癌及女性乳腺癌[5-6]；極低濃度的PCBs就能對大腦的發(fā)育造成嚴(yán)重影響[7]。

牡蠣對持久性有機(jī)污染物質(zhì)等有較強(qiáng)的吸附累積能力。經(jīng)由食物鏈的傳遞，人們食用了受污染的牡蠣后，健康將受到損害。由于其生活方式固定，移動能力很差，對于反映背景水體的各種污染物質(zhì)含量具有較好的準(zhǔn)確性，是沿岸海域持久性有機(jī)污染重要的指示生物。因此，綜合分析我國自北向南部分沿岸海域牡蠣體內(nèi)PAHs和PCBs的殘留現(xiàn)狀、含量水平、空間分布與變化趨勢，對從宏觀上探討我國4個(gè)領(lǐng)海沿岸海域PAHs和PCBs污染的生物監(jiān)控有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

研究區(qū)域主要范圍北起遼寧省莊河市，南至廣東省江陽市，涉及遼寧、山東、浙江、福建、廣東省的14個(gè)沿海城市。具體跨度為北緯21°40′～39°27′、東經(jīng)111°44′～123°04′。共設(shè)置取樣監(jiān)測點(diǎn)位175個(gè)，分布于中國遼長海岸線上的重點(diǎn)牡蠣養(yǎng)殖區(qū)，每個(gè)省份35個(gè)取樣點(diǎn)。于2010年夏、秋季在各點(diǎn)采集牡蠣30只以上，每10個(gè)樣品取平行樣。取其軟組織和體液，冰凍條件下送回實(shí)驗(yàn)室于－20℃保存。

萘(NA)、苊烯(ACL)、苊(AC)、芴(FL)、菲(PHE)、蒽(AN)、熒蒽(FA)、芘(PY)、苯并[a]蒽(BaA)、屈(CHR)、苯并[b]熒蒽(BbFA)、苯并[k]熒蒽(BkFA)、苯并[a]芘(BaP)、茚酚[1,2,3-cd]芘(IP)、二苯并[a,h]蒽(DBahA)、苯并[g,h,i]苝(BghiP)多環(huán)芳烴混標(biāo)；PCB28、52、77、101、105、114、118、123、126、138、153、156、167、169、180、189多氯聯(lián)苯混標(biāo)；水(GB/T 6682—2008《中國國家實(shí)驗(yàn)室分析用水標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的一級水)；正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯均為色譜純；硫酸(優(yōu)級純)；硅膠(6 0～1 0 0目)；Florisil硅土。

HP-6890N/ 5973N氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；5810R低溫離心機(jī) 德國Eppendof公司；KQ-600型超聲波清洗器 昆山舒美超聲儀器有限公司；N-2000VW型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本Yamato公司。

1.2 樣品預(yù)處理

多環(huán)芳烴測定：稱取25g肉糜試樣，置于250mL圓底燒瓶，加入2mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液50mL，80℃皂化回流4h。4000r/min離心8min，取上清液至分液漏斗用75mL環(huán)己烷萃取，依次用50mL體積分?jǐn)?shù)50%甲醇溶液(分2次)、100mL水(分2次)、體積分?jǐn)?shù)60%硫酸溶液分別清洗提取液，棄去下層，用150mL水(分3次)洗至中性。制備6g超純硅膠、6g無水硫酸鈉的凈化住，15mL環(huán)己烷淋洗后將上述樣品溶液全部過柱，再用40mL環(huán)己烷淋洗，用50mL環(huán)己烷-二氯甲烷(8:2，V/V)的溶液洗脫。于45℃水浴中減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約3～4mL，用少量環(huán)己烷清洗，濃縮液和清洗液轉(zhuǎn)移至10mL玻璃管中，氮吹至干，正己烷定容至0.5 mL，待測。

多氯聯(lián)苯測定：稱取5g肉糜試樣，加入足量無水硫酸鈉研磨，使樣品分散成沙狀，置于150mL具塞三角瓶中，加入適量正己烷，以樣品充分浸泡其中為宜，振蕩器上振蕩1h，過濾于150mL梨形瓶中，殘?jiān)儆猛攘空和橹貜?fù)提取1次，合并濾液，于35℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至2mL，轉(zhuǎn)移至10mL刻度離心管中，再用3mL正己烷洗梨形瓶，合并正己烷，加5mL濃硫酸振搖1min，4000r/min離心10min。取上層提取液過柱，柱子規(guī)格為20cm×2cm，裝有高度5cm的硅膠和5cm的Florisil硅土，上下各裝有1cm高的無水硫酸鈉，上層裝少量銅粉，用丙酮充分淋洗。用8mL丙酮洗脫，流速為1滴/2s，洗脫液濃縮至干，以1mL正己烷溶解待測。

1.3 不同樣品分析的儀器條件及質(zhì)量控制

1.3.1 多環(huán)芳烴

色譜條件：色譜柱為DB-17MS石英毛細(xì)管柱(30m×0.125mm，0.125μm)；柱箱升溫程序：初始溫度60℃，保持1min，以15℃/min升至110℃，保持1min，再以20℃/min升至180℃，然后以2℃/min升至203℃，5℃/min升至250℃保持2min，2℃/min升至280℃保持2min，1℃/min升至300℃保持1min；載氣為氦氣(純度≥99.999%)，流速110mL/min，恒流模式；進(jìn)樣口為 PTV進(jìn)樣口，恒溫不分流模式，溫度260℃；進(jìn)樣方式為無分流進(jìn)樣，0.175min后開閥；進(jìn)樣量210μL。

質(zhì)譜條件：傳輸線溫度250℃；離子源溫度230℃；電離方式為電子轟擊(electron impact，EI)離子源；電子能量7 0 e V；測定方式：選擇離子(s e le c t e d io n monitoring，SIM)監(jiān)測方式；溶劑延遲710min。

1.3.2 多氯聯(lián)苯

毛細(xì)管色譜柱為HP-5MS(Crolinked 5% Phenyl Methyl Siloxane，30m×0.32mm，0.25μm)。進(jìn)樣口溫度280℃；檢測器溫度320℃；升溫程序：初溫150℃，以10℃/min升至210℃，保持1min，5℃/min，升至240℃，保持7min，10℃/min，升至290℃，保持0min；采用不分流進(jìn)樣，0.75min后開閥，流速1.2mL/min，進(jìn)樣量1μL。

16種多環(huán)芳烴的加標(biāo)回收率在76.03%～103.14%之間，16種多氯聯(lián)苯加標(biāo)回收率在77.82%～101.2%之間。每10個(gè)樣品取平行樣，共計(jì)17個(gè)平行測試樣，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤2.3%。

2 結(jié)果與分析

2.1 被測牡蠣多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯總體含量水平

目前我國國家標(biāo)準(zhǔn)中對多環(huán)芳烴的食用安全限量尚未有明確規(guī)定。從16種多環(huán)芳烴總含量來看，本研究所取175個(gè)采樣點(diǎn)的牡蠣體內(nèi)的平均含量水平為3.79μg/kg。遠(yuǎn)小于德國安全性認(rèn)證(Germany safety，GS)認(rèn)證規(guī)定的1mg/kg，同時(shí)也低于其他國家或地區(qū)通過書面法律或法令確定下來的安全限量[8]。因此，研究海域牡蠣樣品內(nèi)PAHs殘留量符合中國和一些發(fā)達(dá)國家貝類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，不影響消費(fèi)者食用安全。

圖1 各采樣點(diǎn)樣品中多環(huán)芳烴不同組分的平均含量Fig.1 Average contents of PAHs components in oysters from different sampling sites

由圖1可知，16種組分中苯并[g,h,i]苝(BghiP)的平均含量最高，苊烯(ACL)、苯并[b]熒蒽(BbFA)、苯并[k]熒蒽(BkFA)和二苯并[a,h]蒽(DBahA)在所有樣品中均未檢出。其中，致癌作用顯著的苯并[a]芘(BaP)檢出率僅為0.6%，平均含量水平為5.47μg/kg，低于大部分國家和國際組織制定的標(biāo)準(zhǔn)[9]。檢出率最高的多環(huán)芳烴是菲(PHE)，175個(gè)樣品中它的檢出率為27.4%。

全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)/食品規(guī)劃部分(GEMS/FOOD)中規(guī)定了7種“指示性PCB”單體(PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB153、PCB138、PCB180)作為監(jiān)測PCBs污染情況的指標(biāo)[10]。我國頒布的GB 2762—2005《食品中污染物限量》也是以這7種指示性PCBs單體的總和作為指標(biāo)，規(guī)定海產(chǎn)食品中PCBs最大允許量為2.0mg/kg，并特別規(guī)定了PCB153和PCB138單體的最大允許量分別為0.5mg/kg[11]。本研究中，檢測樣品16種PCBs總含量在1.41～13.95μg/kg之間。檢出樣品7種指示性PCBs單體的總和最高含量值為10.91μg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國及世界其他國家和地區(qū)的安全限量。

圖2 各采樣點(diǎn)樣品中多氯聯(lián)苯不同組分的平均含量Fig.2 Average contents of PCBs components in oysters from different sampling sites

由圖2可知，16種多氯聯(lián)苯中僅有PCB28、101、105、123被檢出。其中，平均含量最高的是PCB28(平均含量為4.86μg/kg)，其檢出率僅為6.28%。檢出率最高的是PCB123(平均含量是3.56μg/kg)，其檢出率為32.57%。

2.2 不同地區(qū)牡蠣內(nèi)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯的含量及組成

2.2.1 不同地區(qū)牡蠣內(nèi)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯的含量水平

由圖3可知，浙江省被測樣品的多環(huán)芳烴總和含量最低，平均含量約為0.09μg/kg，遼寧省被測樣品的多環(huán)芳烴含量相對略高，福建省、廣東省含量水平相當(dāng)，山東省樣品PAHs平均含量為4.44μg/kg。PAHs含量總的空間變化趨勢是由北向南先減少后增加。檢出省份中，多氯聯(lián)苯總和含量最少的省份是山東省，平均含量為4.22μg/kg，福建省被測樣品多氯聯(lián)苯含量相對較高，約為5.00μg/kg。浙江省和福建省的含量水平基本一致。多氯聯(lián)苯的空間分布與多環(huán)芳烴恰好相反，呈現(xiàn)出由北向南先增加后減少的趨勢。

表1 不同地域多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯的組分含量Table 1 Geographical distribution of individual PAHs and PCBs

圖3 多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯平均含量空間分布Fig.3 Geographical distribution of PAHs and PCBs

2.2.2 不同地區(qū)牡蠣內(nèi)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯的組分構(gòu)成

由表1可知，各省份樣品中的多環(huán)芳烴組分中含量最高的均是菲，苊烯(ACL)、兩種苯并熒蒽和二苯并[a,h]蒽均未檢出。遼寧被測樣中熒蒽的含量相對其他省份和其他組分較高，在1μ g/kg以上，這可能是中國部分黃海海域海水中熒蒽等組分已達(dá)到生態(tài)毒理評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12]的原因。此外，遼寧省的被測牡蠣中有9種組分未檢出，包括目前在PAHs控制中較敏感的苯并[a]芘。山東省是唯一被測樣中茚酚[1,2,3-cd]芘被檢出的省份，但是含量非常低，被檢出的樣品數(shù)目也非常少，是較個(gè)別的現(xiàn)象。山東省是16種多環(huán)芳烴檢出組分最多的省份共有12種組分被檢出。本次浙江省的被測樣中僅有一種多環(huán)芳烴組分屈被檢出。福建在本研究中共有8中組分被檢出，其苯并[g,h,i]苝含量是5個(gè)省份中最高的，苯并[a]芘平均含量約為20ng/kg。廣東省被測樣中有6種組分未檢出，主要集中為相對分子質(zhì)量較低的PAHs。

遼寧省的樣品在本研究的16種PCBs組分中均未檢出；山東省有PCB101、105、123三種多氯聯(lián)苯被檢出，其中含量最高的是PCB123(3.18μg/kg)；浙江省4種PCBs均有檢出，其中含量最高的仍為PCB123，含量為3.56μg/kg；福建省被檢出的為PCB28、101和123，其中福建省被檢出樣品PCB28的平均含量為6.46μg/kg；廣東省被檢出的為PCB101和105，被檢出樣品平均含量分別是2.73μg/kg和3.78μg/kg。

2.3 被測牡蠣內(nèi)多環(huán)芳烴的組分特征分析

PAHs大致可分為2環(huán)的萘，3環(huán)的苊烯、苊、芴、菲和蒽，4環(huán)的熒蒽、芘、苯并[a]蒽和屈，5環(huán)的苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽，6環(huán)的茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i]苝。PAHs在環(huán)境中的組成分布取決于其來源和傳輸過程[13]。從組分環(huán)的數(shù)目分析多環(huán)芳烴的組分特征能更明確樣品的污染特征，并有助于初步判定多環(huán)芳烴污染的來源。

圖4 總體組分構(gòu)成Fig.4 PAHs composition chart

由圖4可知，本研究中樣品的多環(huán)芳烴優(yōu)勢組分為3環(huán)結(jié)構(gòu)，其次是4環(huán)結(jié)構(gòu)。低相對分子質(zhì)量(LMW，2～4環(huán)的PAHs)占總含量的比例在94%以上。高相對分子質(zhì)量(HMW，5～6環(huán)的PAHs)總的比例不足6%，其中，5環(huán)的PAHs比例最小，占1%左右，本次5環(huán)結(jié)構(gòu)PAHs檢測出的組分只有苯并(a)芘一種?？偟慕Y(jié)構(gòu)比例3環(huán)＞4環(huán)＞6環(huán)＞2環(huán)＞5環(huán)。

圖5 不同地域多環(huán)芳烴組分特征Fig.5 Geographical distribution of PAHs components

各個(gè)省份PAHs組分特征見圖5。3環(huán)PAHs是遼寧、福建和廣東省被測牡蠣體內(nèi)多環(huán)芳烴的優(yōu)勢組分，浙江、山東被測樣品的PAHs以4環(huán)為優(yōu)勢組分。遼寧的組分特征結(jié)構(gòu)簡單，由3環(huán)和4環(huán)PAHs構(gòu)成，浙江僅由4環(huán)結(jié)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)組成較豐富的是山東和福建，5種結(jié)構(gòu)的組分都有。本研究中廣東省被測樣品沒有5環(huán)以上結(jié)構(gòu)的組分。

LMW的PAHs主要來源于石油及其產(chǎn)品，尤其是精練油產(chǎn)品，基本是低相對分子質(zhì)量的PAHs及烷基化PAHs，HMW的主要來源是礦物燃料燃燒及工業(yè)活動等焦化過程。因此，低相對分子質(zhì)量與高相對分子質(zhì)量PAHs的比率(LMW/HMW)可作為考察PAHs來源的一項(xiàng)指標(biāo)[14-16]。LMW/HMW比值大于1則PAHs較大程度上可能來源于自石油類污染，若比值小于1則可能來自化石燃料高溫燃燒。這5個(gè)省份中福建省的LMW/HMW比值最大，但仍大于1。遼寧、浙江、廣東3省的HMW為未檢出?？傮w來看，各省LMW/HMW比值均大于1，且比值較高，因此本研究中被測牡蠣PAHs污染的主要來源很大程度上可能是石油類污染。

菲(Phe)和蒽(An)互為同分異構(gòu)體，由于它們的理化性質(zhì)、在環(huán)境中的行為不同，而使二者的比值可以作為判斷PAHs來源的信息[17]。菲較蒽具有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，Phe/An比值高(＞10)表明PAHs來源于石油污染，Phe/An比值低(＜10)表明PAHs來源于燃燒[18]。遼寧省Phe/An比值為14.72，山東省Phe/An比值為20.05。其余3個(gè)省被測牡蠣樣品蒽均為未檢出。175個(gè)樣品總的Phe/An大于10，因此，進(jìn)一步印證了被測牡蠣PAHs污染的主要來源是石油類污染的可能性。

2.4 被測牡蠣體內(nèi)多氯聯(lián)苯的組分特征分析

圖6 不同地域牡蠣體內(nèi)多氯聯(lián)苯組分特征Fig.6 Geographical distribution of PCBs components

本研究中16種多氯聯(lián)苯被檢出的僅有三氯代和五氯代兩種。PCB28是三氯代多氯聯(lián)苯，PCB101、105、123均為五氯代多氯聯(lián)苯。一般認(rèn)為，由于多氯聯(lián)苯高氯代同族體相比于低氯代的具有更強(qiáng)的親脂性，因此在生物體內(nèi)高氯代的積蓄含量要高于低氯代的同族體。而更高氯代的多氯聯(lián)苯同族體含量，例如九氯代和十氯代的含量很低，可能是這些氯代化合物具有較大的體積，在通過生物體的細(xì)胞膜時(shí)受阻而導(dǎo)致低積蓄水平[19]。本研究的檢測結(jié)果顯示被測牡蠣對五氯代的富集效能是比較高的。各省的多氯聯(lián)苯組分特征見圖6，山東省和廣東省的被測樣品中只有五氯代被檢出，福建省的三氯代多氯聯(lián)苯含量高于五氯代。

3 結(jié) 論

3.1 本研究所取175個(gè)采樣點(diǎn)牡蠣體內(nèi)的平均含量水平為3.79μg/kg，檢測樣品16種PCBs總和含量在1.41～13.95μg/kg之間。檢出樣品7種指示性PCBs單體的總和最高含量值為10.91μg/kg，殘留量符合中國和一些發(fā)達(dá)國家貝類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，不影響消費(fèi)者食用安全。

3.2 遼寧、山東、浙江、福建以及廣東5個(gè)省份中浙江省被測樣品的多環(huán)芳烴總含量最低，遼寧相對略高。多氯聯(lián)苯空間分布與多環(huán)芳烴恰好相反，呈現(xiàn)出由北向南先增加后減少的趨勢。

3.3 本研究中樣品的多環(huán)芳烴優(yōu)勢組分為3環(huán)結(jié)構(gòu)。低相對分子質(zhì)量(LMW，2～4環(huán)的PAHs)占總含量的比例在94%以上，175個(gè)樣品總的Phe/An大于10。被測牡蠣PAHs污染的主要來源很大程度上可能是石油類污染。多氯聯(lián)苯被檢出的僅有三氯代和五氯代兩種。本研究的檢測結(jié)果顯示被測牡蠣對五氯代的富集效能比較高。

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Geographical Distribution and Composition Characteristics of PAHs and PCBs in Oysters from Coastal Waters of China

SU Hui，CAI You-qiong*，YU Hui-juan，HUANG Dong-mei，XU Jie，QIAN Bei-lei
(East China Sea Fishery Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200090, China)

The geographical distribution and composition characteristics of 16 types of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) and 16 types of polychlorinated biphenyls (PCBs) in oysters from parts of Chinese coastal waters were analyzed by GC-MS and GC, respectively. In the summer and fall of 2010, 175 sampling sites were set up in Liaoning, Shandong, Zhejiang,Fujian and Guangdong provinces. The results indicated the average total content of 16 types PAHs in oysters across 175 sampling sites was 3.79 μg/kg, and the lowest total content of PAHs was found in oyster samples from Zhejiang province while oyster samples from Liaoning province contained slightly more PAHs. The average total content of 16 types of PCBs in oysters across 175 sampling sites was between 1.41 and 13.95 μg/kg. The geographical distribution of PCBs from north to south first increased and then decreased. PAHs with tricyclic structure were predominant in oyster, and the contents of five- and six-ring PAHs were very low. Only PCBs with three or five chlorine atoms were found in oyster. The overall PAHs and PCBs residues in oyster samples met the sanitary standards for shellfish of China and several developed countries.

PAHs；PCBs；oysters；coastal waters；geographical distribution；composition characteristics

X131

A

1002-6630(2012)10-0218-05

2011-04-07

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所科研項(xiàng)目(2009T03)

蘇惠(1983—)，女，研究實(shí)習(xí)員，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境與水產(chǎn)品加工。E-mail：suhui_mail@163.com

*通信作者：蔡友瓊(1962—)，男，研究員，本科，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品檢測與加工。E-mail：suhui_hit@yahoo.cn