鄰苯二甲酸酯（PAEs）脅迫栽培蕹菜的檢測(cè)分析及其遷移規(guī)律

楊秀娟+吳靜娜+王運(yùn)儒+杜國(guó)冬+農(nóng)耀京

摘要：應(yīng)用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，優(yōu)化、建立22個(gè)鄰苯二甲酸酯（PAEs）成分的檢測(cè)體系，在此基礎(chǔ)上，對(duì)PAEs脅迫土壤栽培、水栽培的蕹菜莖葉、根、土壤、水等進(jìn)行檢測(cè)，研究PAEs成分遷移規(guī)律。結(jié)果表明：不同樣品中PAEs成分的檢出率為40.91%～95.45%，鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）、鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二苯酯（DPHP）為檢測(cè)樣品中共有的檢出成分；隨PAEs脅迫濃度的提高，葉-莖中DIBP含量整體呈減少趨勢(shì)，根中DIBP含量整體呈增加趨勢(shì)；栽培方式、分析樣品種類是影響DIBP檢出的主效應(yīng)因子。

關(guān)鍵詞：蕹菜；土壤栽培；水栽培；鄰苯二甲酸酯（PAEs）；遷移；鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）

中圖分類號(hào)： TS207文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）05-0188-05

塑化劑別稱增塑劑，是工業(yè)上廣泛用于增強(qiáng)柔韌性的高分子材料助劑[1-2]。商品化的增塑劑品種繁多，原料以來(lái)源于石油化工的鄰苯二甲酸酯（PAEs）為最多。由于PAEs與塑料分子間以氫鍵或范德華力連接而容易遷移到環(huán)境中，近年來(lái)在生態(tài)環(huán)境中常檢出PAEs，PAEs已成為嚴(yán)重威脅人類健康的常見(jiàn)污染物[2-3]。目前，在大氣、水體、土壤、生物乃至人體等自然、人類環(huán)境中普遍發(fā)現(xiàn)PAEs的存在，全球主要工業(yè)國(guó)家環(huán)境中也已普遍檢出PAEs，PAEs被稱為第2個(gè)全球性“多氯聯(lián)苯（PCB）污染物”[4-5]。有研究表明，工業(yè)廢水排放及農(nóng)用塑料薄膜、驅(qū)蟲(chóng)劑、塑料垃圾等經(jīng)雨水淋洗、土壤浸潤(rùn)等是PAEs類化合物產(chǎn)生的直接途徑，而PAEs類化合物進(jìn)入大氣，經(jīng)沉降、雨水淋洗進(jìn)入土壤、水體環(huán)境是間接途徑[6-12]。農(nóng)業(yè)基質(zhì)中PAEs類化合物的分布、組分與其溶解度關(guān)系密切，溶于水的難易程度與其分子量大小呈正相關(guān)。由于土層的吸附和過(guò)濾作用，地下水中PAEs含量一般低于地表水，而作物葉片形狀、根系類型、所含親脂性物質(zhì)種類及其含量等也會(huì)影響作物對(duì)PAEs的吸收、累積[13]。2011年，我國(guó)衛(wèi)生部公布了17種PAEs類物質(zhì)為違法添加的非食用物質(zhì)，并對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《食品中鄰苯二甲酸酯測(cè)定》進(jìn)行審訂?？蒲腥藛T不斷努力改進(jìn)樣品的前處理技術(shù)，并采用先進(jìn)的儀器提高工作效率和準(zhǔn)確性，以精準(zhǔn)地檢測(cè)出更微量的PAEs類物質(zhì)，但質(zhì)檢部門(mén)仍無(wú)法判定PAEs類物質(zhì)在食品中是否為故意違法添加，還是從各類媒介載體遷移、殘留而來(lái)，我國(guó)的PAEs類物質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有待不斷完善，限量標(biāo)準(zhǔn)還存在很多空白。

有研究表明，通過(guò)數(shù)學(xué)模型可以預(yù)測(cè)PAEs向食品的遷移過(guò)程[14]。針對(duì)PAEs在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的分布、遷移轉(zhuǎn)化及植物吸收特點(diǎn)[15]，探討PAEs組分在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律及植物吸收途徑、在可食部位的累積機(jī)理等，進(jìn)一步修正風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中PAEs的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供更多數(shù)據(jù)信息，為PAEs污染的修復(fù)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與儀器設(shè)備

蕹菜種子、22種鄰苯二甲酸酯類塑化劑（表1），市購(gòu)。島津LC-20ADXR型高效液相色譜儀、配有Analyst分析系統(tǒng)的Qtrap 3200質(zhì)譜聯(lián)用儀，均由美國(guó)AB SCIEX公司生產(chǎn)；scientz SB25-12DTD型超聲振蕩器，寧波新芝生物科技股份有限公司生產(chǎn)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將22種PAEs成分按相同質(zhì)量均勻混合獲得混合物，設(shè)計(jì)5種使用濃度，即22種PAEs成分均為0.50 mg/L（T1）、1.00 mg/L（T2）、2.50 mg/L（T3）、5.00 mg/L（T4）和 10.00 mg/L（T5），以清水為對(duì)照（CK），3次重復(fù)。蕹菜進(jìn)行土壤和水栽培2種方式，10株/盆；蕹菜幼苗移栽15 d，分別將PAEs混合物按設(shè)計(jì)濃度一次性添加到蕹菜的土壤和水栽培基質(zhì)中，生長(zhǎng)期間進(jìn)行2次施肥，正常種植管理。

[HTK]1.3樣品采集與制備[HT]

1.3.1樣品采集分別于脅迫處理7、14 d共分2次采集樣品。第1次采集土栽培、水栽培的莖葉，編號(hào)分別為AS、AW；第2次采集土栽培和水栽培的莖葉、土栽培和水栽培的根、土壤、水，編號(hào)分別為BS、BW、SR、WR、S、W。

1.3.2測(cè)試樣品的制備植物樣品取100.00 g，勻漿，稱取25.00 g、土樣稱取25.00 g、水樣量取10.00 mL，分別置于具塞量筒中；分別加入50.00 mL乙腈，超聲振蕩30.0 min，靜置過(guò)夜；取上清液到離心管，10.0 ℃ 5 000 r/min離心20.0 min；取上清液1.00 mL，加入1.00 mL甲醇 ∶[KG-*3]水為1 ∶[KG-*3]1的混合液，過(guò)0.22 μm膜，上機(jī)待測(cè)。

1.3.3標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備吸取22種PAEs標(biāo)準(zhǔn)樣品混合物1.00 mL于25 mL容量瓶中，色譜甲醇定容，配成40.00 mg/L的混合儲(chǔ)備液，密封，4.0 ℃冰箱中儲(chǔ)存；取 5.00 mL 混合儲(chǔ)備液于20.00 mL容量瓶中，用甲醇定容，配成10.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并稀釋成梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4檢測(cè)條件

1.4.1液相色譜儀Shim-pack XR-ODSⅡ色譜柱，2.0 mm×75 mm，柱溫為40.0 ℃；流動(dòng)相：A相為色譜級(jí)乙腈，B相為0.10%甲酸水溶液，流速為0.30 mL/min；進(jìn)樣量為5.00 μL。

1.4.2質(zhì)譜聯(lián)用儀電噴霧電離正離子模式（ESI+），多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）掃描；氣簾氣207 kPa；噴霧電壓5 500 V，霧化溫度550.0 ℃，霧化氣379 kPa，輔助氣379 kPa。

1.5數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)基于HPLC-MS/MS模塊，采用SAS 9.0、SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1PAEs檢測(cè)方法的優(yōu)化

選用4種不同型號(hào)的色譜柱檢測(cè)PAEs成分，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，shim-pack XR-ODSⅡ色譜柱（2.0 mm×75 mm）能在17.0 min內(nèi)將22種PAEs成分有效分開(kāi)，峰形尖銳，對(duì)稱性好，出峰附近沒(méi)有干擾峰，各峰間隔適宜，是比較理想的色譜檢測(cè)條件。在ESI+模式下，分別對(duì)毛細(xì)管電壓、錐孔電壓、碰撞能量、選擇離子對(duì)進(jìn)行優(yōu)化，選取經(jīng)碰撞后豐度響應(yīng)較高的2個(gè)離子作為特征離子對(duì)，并獲得檢測(cè)參數(shù)，22種PAEs類化合物能很好地被分離檢測(cè)。由于樣品成分復(fù)雜，為避免基質(zhì)效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，檢測(cè)過(guò)程中使用空白基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正。與此同時(shí)，對(duì)儀器進(jìn)行優(yōu)化，將連接液相色譜與質(zhì)譜儀之間的Peek管換為同樣規(guī)格的金屬管，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。經(jīng)檢測(cè)，樣品中22種PAEs類化合物的質(zhì)量濃度范圍為0.10～3.00 mg/L，具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù) r>0.990 0，濃度檢出限值為0.000 1～0.050 0 mg/kg；土壤樣品中添加3個(gè)濃度的PAEs標(biāo)準(zhǔn)液，其回收率為80.20%～13950%，符合預(yù)期檢測(cè)結(jié)果，與楊博鋒等的研究結(jié)果[16]相符。

2.2PAEs檢測(cè)成分分析

2.2.1不同樣品中的PAEs成分檢測(cè)效果由圖1可見(jiàn)，在蕹菜PAEs脅迫土壤栽培條件下，葉-莖、根、土壤樣品中PAEs成分的檢出率分別為59.10%、95.45%、68.18%，共同檢出率為22.73%；在蕹菜PAEs脅迫水栽培條件下，葉-莖、根、水樣品中PAEs成分的檢出率分別為50.00%、81.81%、40.91%，共同檢出率為4.55%；蕹菜土壤栽培中3類樣品的PAEs成分檢出率比水栽培分別高9.10、13.64、27.27百分點(diǎn)。由圖2可見(jiàn)，蕹菜PAEs脅迫土壤栽培樣品中檢出的成分含量明顯高于水栽培，土壤栽培樣品中根、土壤樣品的檢出含量相對(duì)較高，DBP、DIBP、DIDP、DMP、DPHP是蕹菜栽培過(guò)程中PAEs遷移和殘留的主要成分。

不同采樣時(shí)間的葉-莖、根、土壤樣品中PAEs成分含量也多顯著高于對(duì)照（CK），但與土壤栽培有明顯差異；隨栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，葉-莖中DIBP的含量顯著低于7 d時(shí)的采樣，DBEP規(guī)律不是很明顯；水栽培蕹菜14 d采樣檢測(cè)時(shí)顯示，較高或較低濃度DEEP脅迫更有利于蕹菜根系對(duì)DEEP的吸附、遷移，高濃度DAP脅迫更有利于其水中吸附、殘留，而DIBP反之。

2.2.3不同脅迫水平下樣品中PAEs成分的含量對(duì)具有代表性的PAEs成分DIBP檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由圖5-A可見(jiàn)，蕹菜土壤栽培時(shí)，PAEs脅迫處理不同樣品中DIBP含量均明顯高于CK；隨PAEs脅迫濃度的提高，葉-莖中DIBP含量整體呈減少趨勢(shì)，但在T2濃度（1.00 mg/L）時(shí)，葉-莖中DIBP含量相對(duì)較高；而隨PAEs脅迫濃度的提高，根中DIBP含量整體呈增加趨勢(shì)，但在T2濃度時(shí)根中DIBP含量相對(duì)最低。由圖5-B可見(jiàn)，蕹菜水栽培時(shí)，除根系外，PAEs脅迫處理其他樣品中DIBP含量均明顯高于CK；隨PAEs脅迫濃度的提高，葉-莖、水樣中DIBP含量整體呈減少趨勢(shì)，根中DIBP含量整體呈增加趨勢(shì)；隨采樣時(shí)間的延長(zhǎng)，葉-莖中DIBP含量明顯降低。這說(shuō)明蕹菜在低濃度PAEs脅迫栽培條件下，更有利于DIBP在莖葉中的遷移、殘留；而高濃度PAEs脅迫，更有利于DIBP在土壤中的遷移、殘留。另外，隨采樣時(shí)間的不同，DIBP含量在莖葉中有明顯的差異，栽培時(shí)間是DIBP在莖葉中遷移、殘留的關(guān)鍵影響因素。

2.3不同因子及其交互效應(yīng)對(duì)DIBP檢出含量的影響

可見(jiàn)，PAEs脅迫濃度對(duì)土壤栽培、2種栽培綜合DIBP的檢出有極顯著影響，而對(duì)水栽培無(wú)顯著性影響，這可能是水體中自身存在PAEs成分[17]所致；采集測(cè)試樣品種類對(duì)土壤、水、2種栽培綜合DIBP的檢出均存在極顯著影響；栽培方式對(duì)2種栽培綜合DIBP的檢出存在極顯著影響；PAEs脅迫濃度與測(cè)試樣品種類互作對(duì)土壤、2種栽培綜合DIBP的檢出存在極顯著影響，對(duì)水栽培DIBP的檢出存在顯著影響；；PAEs脅迫濃度與栽培方式、測(cè)試樣品種類與栽培方式及PAEs脅迫濃度、測(cè)試樣品種類與栽培方式互作，均對(duì)DIBP的檢出有極顯著影響。

3結(jié)論與討論

本研究基于HPLC-MS/MS技術(shù)，優(yōu)化、建立了22種PAEs類化合物檢測(cè)分析體系，能簡(jiǎn)捷、快速分離被檢測(cè)成分，具有準(zhǔn)確可靠、殘留量少的特點(diǎn)，適用于農(nóng)業(yè)研究中PAEs類化合物的殘留檢測(cè)、分析。

PAEs成分在蕹菜根部的吸附、遷移明顯高于葉-莖，說(shuō)明其在植物組織中遷移具有一定的“專向性”；隨蕹菜栽培方式的不同，PAEs成分的檢測(cè)數(shù)量有明顯不同，土壤栽培明顯高于水栽培；整體而言，蕹菜高濃度PAEs脅迫栽培條件下，更有利于植物根的富集、吸附、遷移。由于PAEs為有機(jī)試劑，土壤栽培的蔬菜更有利于其對(duì)PAEs成分的吸附、遷移和殘留，而水體則對(duì)會(huì)PAEs產(chǎn)生揮發(fā)、降解作用。有研究表明，土壤中可溶性腐殖酸類物質(zhì)對(duì)PAEs具有強(qiáng)烈的吸附作用，可使其從土壤吸附態(tài)進(jìn)入到溶液中去，從而降低PAEs被土壤顆粒的吸附量；PAEs在土壤或沉積物上發(fā)生的吸附并不隨PAEs濃度的增加而呈線性增長(zhǎng)，而是隨土壤類型的變化而變化，并受諸多因素的影響[18-19]。曾巧云等認(rèn)為，由于作物中PAEs含量高低與土壤污染程度之間未顯示有正相關(guān)性，作物對(duì)PAEs的吸收以莖葉為主[20]；而Chiou等認(rèn)為，土壤中PAEs主要被作物根系吸收并運(yùn)移到莖葉，并提出基于根系吸收有機(jī)污染物的限制分配模型[21]。

不同栽培方式、不同分析樣品種類是影響DIBP檢出的主效應(yīng)因子，PAEs脅迫濃度、測(cè)試樣品種類、栽培方式這其中2個(gè)因子或3個(gè)因子互作均對(duì)DIBP的檢出產(chǎn)生極顯著影響，這說(shuō)明PAEs在作物中的遷移、殘留影響因子較為復(fù)雜。本試驗(yàn)通過(guò)建立PAEs脅迫蕹菜栽培模型進(jìn)行PAEs吸附、殘留檢測(cè)及遷移研究，建立“DIBP-因子效應(yīng)分析模型”，將化學(xué)分析與生物測(cè)試相結(jié)合以適用于PAEs類成分的分析、檢測(cè)，但是，在農(nóng)業(yè)PAEs類塑化劑遷移、殘留研究中，仍須建立更優(yōu)化的生物模擬試驗(yàn)與檢驗(yàn)方法，深入研究其遷移及代謝規(guī)律，使研究更趨于系統(tǒng)化、深層化，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的PAEs限量標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)、防控污染提供更科學(xué)的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]增塑劑[EB/OL]. [2016-01-06]. http：//baike.baidu.com/view/1651080.html.

[2]鄭曉英，周玉文，王俊安. 城市污水處理廠中鄰苯二甲酸酯的研究[J]. 給水排水，2006，32（3）：19-22.

[3]倪明. 鄰苯二甲酸酯的污染現(xiàn)狀及去除研究進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù)，2010，36（4）：9-13.

[4]劉敏，林玉君，曾鋒，等. 城區(qū)湖泊表層沉積物中鄰苯二甲酸酯的組成與分布特征[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（8）：1377-1383.

[5]Wang J L，Ye Y C，Wu W Z. Comparison of di-n-methyl phthalate biodegradation by free and immobilized microbial cells[J]. Biomedical and Environmental Sciences，2003，16（2）：126-132.

[6]林芳. 海洋沉積物中鄰苯二甲酸酯類化合物的測(cè)定方法研究及應(yīng)用[D]. 廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2009.

[7]Meylan W M，Howard P H. Users guide for EPIWIN[Z]. New York：Syracuse Research Corporation，Syracuse，1995.

[8]張付海，張敏，朱余，等. 合肥市飲用水和水源水中鄰苯二甲酸酯的污染現(xiàn)狀調(diào)查[J]. 環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2008，20（2）：22-24.

[9]王程，劉慧，蔡鶴生，等. 武漢市地下水中酞酸酯污染物檢測(cè)及來(lái)源分析[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009，32（10）：118-123.[ZK）]

[10]張英，孫繼朝，陳璽，等. 東莞地下水鄰苯二甲酸酯分布特征及來(lái)源探討[J]. 環(huán)境污染與防治，2011，33（8）：57-61.

[11]吳平谷，韓關(guān)根，王惠華，等. 飲用水中鄰苯二甲酸酯類的調(diào)查[J]. 環(huán)境與健康雜志，1999，16（6）：338-339.

[12]李玲，田曉梅，張霞，等. 寧夏地區(qū)飲用水中鄰苯二甲酸酯類污染現(xiàn)狀研究[J]. 環(huán)境與健康雜志，2010，27（11）：984-986.

[13]宋廣宇，代靜玉，胡鋒. 鄰苯二甲酸酯在不同類型土壤-植物系統(tǒng)中的累積特征研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（8）：1502-1508.[HJ1.75mm]

[14]宋繼霞，楊正慧，陳樂(lè)群. 食品中鄰苯二甲酸酯類塑化劑的測(cè)定及遷移研究進(jìn)展[J]. 化學(xué)分析計(jì)量，2013，22（1）：100-102.

[15]劉慶，楊紅軍，史衍璽，等. 環(huán)境中鄰苯二甲酸酯類（PAEs）污染物研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，20（8）：968-975.

[16]楊博鋒，湯志旭，高昕，等. 高效液相色譜法測(cè)定紙制食品接觸材料中鄰苯二甲酸酯的遷移量[J]. 分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2012，31（10）：1272-1276.

[17]李海濤，黃歲樑. 水環(huán)境中鄰苯二甲酸酯的遷移轉(zhuǎn)化研究[J]. 環(huán)境污染與防治，2006，28（11）：853-858.

[18]Carlberg G E，Marfinsen K. Adsorption/complexation of organic micropolutants to aquatic humus influence of aquatic humus with time on organic pollutants and comparison of two analytical methods for analysing organic pollutants in humus water[J]. Science of the Total Environment，1982，25（3）：245-254.

[19]Schmitzer J L，Scheunert I，Korte F. Fate of bis（2-ethylhexyl）[14C]phthalate in laboratory and outdoor soil-plant systems[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，1988，36（1）：210-215.

[20]曾巧云，莫測(cè)輝，蔡全英，等. 蘿卜對(duì)鄰苯二甲酸酯（PAEs）吸收累積特征及途徑的初步研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（1）：10-16.

[21]Chiou C T，Kile D E，Rutherford D W，et al. Sorption of selected organic compounds from water to a peat soil and its humic-acid and humin fractions：Potential sources of the sorption nonlinearity[J]. Environmental Science and Technology，2000，34（7）：1254-1258.