廣西普通油茶果及林地土壤持久性有機污染物分布特征

黃小芮，劉曉玲，欒 潔，周靜宣，曾永明，陳松武

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院，廣西南寧 530002）

普通油茶（Camelliaoleifera）為山茶科（Theaceae）常綠小喬木，是我國南方丘陵地區(qū)特有的油料資源樹種[1]。普通油茶果富含油脂且含有大量易吸收的類黃酮物質(zhì)，具有預(yù)防高血壓、心血管疾病、抗衰老和提高機體免疫力等功效，還可作為潤滑油、防銹油[2-3]。作為廣西近年主要栽培的經(jīng)濟樹種之一，普通油茶種植面積位列全國第3[4]。截至2021年，廣西普通油茶林面積達55萬公頃，普通油茶籽年產(chǎn)量達30萬噸[5]。土壤可為普通油茶的生長發(fā)育提供養(yǎng)分，化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被大量使用，導致部分區(qū)域土壤存在污染風險[6]。為降低普通油茶產(chǎn)地土壤污染風險，保障普通油茶果的產(chǎn)量與品質(zhì)，開展普通油茶果及林地土壤污染物的污染水平研究，有助于更好地了解廣西普通油茶產(chǎn)地污染現(xiàn)狀。

持久性有機污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是一類能通過空氣、水流和土壤等途徑在環(huán)境中實現(xiàn)遷移和生物積累的有機污染物，易積累且難降解[7]。POPs 包括多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）、多氯聯(lián)苯（Polychlorinated Biphenyls，PCBs）、有機氯（Organochlorine Pesticides，OCPs）和鄰苯二甲酸酯（Phthalic Acid Esters，PAEs）等。食品中的POPs 含量易在植物生長和加工過程中因污染而積累，對人體健康構(gòu)成潛在風險。POPs易在油脂豐富的植物中積累，隨普通油茶種植面積的快速增長，普通油茶產(chǎn)地環(huán)境風險逐漸上升，普通油茶的POPs含量也引起了研究人員的關(guān)注。目前，相關(guān)研究表明普通油茶籽和成品油茶籽油中均有POPs 檢出；湖南省、江西省和浙江省的普通油茶果、林地土壤中均可檢測出PAHs、PCBs 和OCPs[8-9]，普通油茶籽油和成品茶油中均檢測出PAHs[10-12]、PAEs[13-16]。

鑒于普通油茶存在潛在的POPs污染風險，本研究選取廣西普通油茶果及林地土壤為研究對象，在廣西普通油茶產(chǎn)地內(nèi)選擇48個采樣點，采用氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS）建立74 種POPs 同時檢測的SOP 方法。將POPs 分為PAHs、PCBs、OCPs 和PAEs 4 大類，分析POPs 在普通油茶果及林地土壤的分布特征，以期更好地了解廣西普通油茶產(chǎn)地的污染狀況，并為普通油茶的質(zhì)量研究提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和制備

在廣西普通油茶主產(chǎn)區(qū)柳州市、來賓市和百色市，分別選擇1 個距離工業(yè)污染區(qū)較近的普通油茶種植區(qū)域，以污染最嚴重區(qū)域設(shè)為污染源（圓心），采用同心圓布點法[17]，距離污染源半徑10 km區(qū)域為預(yù)計重度污染區(qū)域（A）；距離污染源半徑10～30 km區(qū)域為預(yù)計中度污染區(qū)域（B）；距離污染源半徑30～50 km 區(qū)域為預(yù)計輕度污染區(qū)域（C）；距離污染源半徑50～100 km 區(qū)域為預(yù)計安全區(qū)域（D），在每個區(qū)域主導風的下風向分散設(shè)置4 個采樣點（表1）。采樣點的土壤采集深度為0～15 cm；將土壤帶回實驗室風干，粉碎后過100 目篩，常溫保存。采集新鮮普通油茶果，帶回實驗室，將其分離成種皮、殼和籽仁，打碎，冷凍保存。3 個城市共計采集48 個采樣點的48批普通油茶果及其對應(yīng)的土壤，普通油茶果分離后分別得到48份種皮、殼和籽仁。

表1 采樣點分布Tab.1 Distributions of sample sites

1.2 試驗試劑和儀器

1.2.1 試驗試劑

本試驗使用74 種POPs 及其內(nèi)標，包含了16 種PAHs、17 種PCBs、23 種OCPs 和18 種PAEs 及5種PAHs 氘代內(nèi)標、PCB 198（內(nèi)標）、外環(huán)氧七氯B（內(nèi)標）和16種PAEs 內(nèi)標，均購于北京曼哈格生物技術(shù)公司。

16種PAHs和其內(nèi)標為萘（Nap）、苊烯（Acy）、苊（Ace）、芴（Flu）、菲（Phe）、蒽（An）、熒蒽（Fl）、芘（Pyr）、苯并（a）蒽（BaA）、屈（Chr）、苯并（b）熒蒽（BbF）、苯并（k）熒蒽（BkF）、苯并（a）芘（BaP）、茚并（1,2,3-cd）芘（InP）、二苯并（a,h）蒽（DahA）和苯并（g,h,i）苝（BghiP）及萘-D8、苊-D10、菲-D10、屈-D12和芘-D12。17種PCBs和其內(nèi)標為PCB 3、PCB 8、PCB 18、PCB 29、PCB 50、PCB 28+PCB 31、PCB 52、PCB 44、PCB 101、PCB 149、PCB 118、PCB 153、PCB 138、PCB 180、PCB 194、PCB 206 和PCB 209 及PCB 198。23 種OCPs 和其內(nèi)標為六氯苯、α-六六六、δ-六六六、γ-六六六（林丹）、β-六六六、七氯、艾氏劑、反-氯丹、順-氯丹、α-硫丹、β-硫丹、狄氏劑、異狄氏劑、異狄氏醛、硫丹硫酸鹽、異狄氏劑酮、甲氧滴滴涕、o,p′-DDE、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT 和滅蟻靈及外環(huán)氧七氯B。18 種PAEs 為DMP、DEP、DIBP、DBP、DMEP、BMPP、DEEP、DPP、DHXP、BBP、DBEP、DCHP、DEHP、DNOP、DNP、DINP、DPHP 和DAP。16 種PAES 內(nèi)標為D4-DMP、D4-DEP、D4-DIBP、D4-DBP、D4-DMEP、D4-BMPP、D4-DEEP、D4-DPP、D4-DHXP、D4-BBP、D4-DBEP、D4-DCHP、D4-DEHP、D4-DPHP、D4-DNOP和D4-DNP。

用于提取、純化POPs的乙腈（色譜純）、丙酮（色譜純）和正己烷（色譜純）購于安徽天地高純?nèi)軇┯邢薰?；異辛烷（色譜純）購于美國天地有限公司；NaCl、無水MgSO4、PSA（N-丙基乙二胺）、納米碳粉和無水Na2SO4購于上海麥克林生化科技股份有限公司；C18色譜柱、Florisil購于StanQuik公司。

1.2.2 試驗儀器

CE622-1CCN 電子天平購于賽多利斯科學儀器（北京）有限公司，用于樣品和藥品的稱量；TDZ5 高速離心機購于湖南赫西儀器裝備有限公司，用于離心樣品；M32 全自動高通量平行濃縮儀購于北京萊伯泰科儀器股份有限公司，用于提取樣品POPs時的快速濃縮；GCMS-TQ8050NX 氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS/MS）購于島津（香港）有限公司，用于樣品POPs 含量的測定。

1.3 檢測方法

依據(jù)《植物性食品中有機氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥多種殘留量的測定》（GB/T 5009.146—2008）[18]、《食品安全國家標準食品中指示性多氯聯(lián)苯含量的測定》（GB 5009.190—2014）[19]、《食品安全國家標準食品中多環(huán)芳烴的測定》（GB 5009.265—2021）[20]和《食品安全國家標準食品中鄰苯二甲酸酯的測定》（GB 5009.271—2016）[21]，建立普通油茶果和林地土壤POPs檢測的SOP方法。

1.3.1 樣品前處理

分別稱取研磨好的種皮、殼和籽仁10 g 放于50 mL離心管中，依次加入20 mL 乙腈溶液、約2 g NaCl用于鹽析；渦旋萃取，10 000 r/min 離心3 min，取上清液轉(zhuǎn)移至含有MgSO4、C18、PSA 和納米碳粉的離心管中，渦旋混合；將混合液10 000 r/min 離心3 min，取2 mL 上清液于40 ℃氮氣吹干；加入內(nèi)標溶液，再次于40 ℃氮氣吹干，用1 mL 丙酮-異辛烷溶液（V丙酮∶V異辛烷=1∶1）復(fù)溶，獲得待測種皮、殼和籽仁樣品。

稱取5 g 已過篩的土壤樣品放于50 mL 離心管中，用20 mL丙酮-正己烷溶液（V丙酮∶V正己烷=1∶1）超聲、渦旋混合萃取，10 000 r/min 離心3 min，取上清液轉(zhuǎn)移至復(fù)合固相萃取小柱（從下至上為Florisil、C18、PSA 和無水Na2SO4），收集淋洗液于40 ℃氮氣吹干；加入內(nèi)標溶液，再次于40 ℃氮氣吹干，用1 mL丙酮-異辛烷溶液（V丙酮∶V異辛烷=1∶1）復(fù)溶，得待測林地土壤樣品。

1.3.2 樣品檢測

將待測樣品過0.22 μm有機濾膜，采用GC-MS/MS測定。

GC 條件：Rtx-5MS 毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序為初始溫度60 ℃，以40 ℃/min 升溫至150 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min升溫至170 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min 升溫至220 ℃，保持1 min，最后以5 ℃/min升溫至310 ℃，保持3 min；進樣口溫度為290 ℃；載氣為高純氦氣（99.999%），載氣流速1.0 mL/min；不分流進樣，進樣量1.0 μL。

MS 條件：電子轟擊（EI）離子源，電離能量70 eV，離子源溫度280 ℃，傳輸線溫度290 ℃，溶劑延遲4 min。

48 個采樣點采集回來的土壤、種皮、殼和籽仁樣品各為1批次，每批次樣品均設(shè)置一組平行雙樣；林地土壤樣品設(shè)置1 組方法空白，普通油茶果樣品設(shè)置1組方法空白，采用內(nèi)標法定量樣品中的POPs，各POPs 單體的檢出限為0.27～60.00 μg/kg，在0～250 μg/kg范圍內(nèi)線性良好，R2均大于0.999。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 和Origin 2018 軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析；采用Excel 2016軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 普通油茶林地土壤與種皮、殼和籽仁POPs 污染水平

2.1.1 PAHs污染水平

林地土壤及種皮、殼和籽仁主要PAHs為苊、菲、熒蒽、苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（k）熒蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽和苯并（g,h,i）苝（圖1）。10種PAHs在普通油茶果內(nèi)的平均含量均較低，表明PAHs 在普通油茶果內(nèi)污染水平均較低。菲、熒蒽、苯并（b）熒蒽和苯并（g,h,i）苝主要分布在土壤中，說明普通油茶果中這些PAHs可能是從土壤中吸收而來。

圖1 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中多環(huán)芳烴分布情況Fig.1 Distributions of PAHs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.1.2 PCBs污染水平

普通油茶果和林地土壤的PCBs污染程度較輕，含量均在4 μg/kg 以下（圖2）。林地土壤的PCB 52和PCB 8 平均含量分別為1.55 和0.71 μg/kg，高于種皮、殼和籽仁（0.56～0.61、0.01～0.02 μg/kg），說明PCB 52和PCB 8在土壤中富集能力較大。林地土壤的PCB 28+PCB 31、PCB 3、PCB 18、PCB 44、PCB 101、PCB 194、PCB 209、PCB 153、PCB 138、PCB 180 和PCB 29 平均含量與種皮、殼和籽仁接近，表明普通油茶果可以富集這些物質(zhì)，林地土壤和普通油茶果中富集程度差不多。種皮、殼和籽仁的PCB 118 平均含量高于林地土壤，說明普通油茶果中的這種PCB可能不僅來源于土壤，也來源于大氣，在普通油茶果中容易富集。籽仁的PCB 149 和PCB 206 平均含量高于林地土壤、種皮和殼，表明PCB 149 和PCB 206可能具有親脂性，易在籽仁中富集。

圖2 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中多氯聯(lián)苯分布情況Fig.2 Distributions of PCBs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.1.3 OCPs污染水平

除了α-六六六，林地土壤及種皮、殼和籽仁中共檢測到22種OCPs（圖3）。在林地土壤及種皮、殼和籽仁中，六氯苯和狄氏劑的平均含量相近，說明這些OCPs富集程度相差不大。林地土壤主要OCPs為γ-六六六（林丹）、七氯、異狄氏醛和硫丹硫酸鹽，種皮、殼和籽仁主要OCPs均為γ-六六六（林丹）、七氯、p,p′-DDT和異狄氏酮。

圖3 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中有機氯分布情況Fig.3 Distributions of OCPs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.1.4 PAEs污染水平

林地土壤及種皮、殼和籽仁中均能檢測到DMP、DIBP、DBP 和DCHP，其中DBP、DCHP 和DIBP 平均含量均較高，需要持續(xù)關(guān)注其是否具有食用安全風險（圖4）。其他10 種PAEs 在林地土壤和普通油茶果中沒有檢出或者平均含量極低。殼、種皮和籽仁的PAEs 平均含量均低于林地土壤。

圖4 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中鄰苯二甲酸酯分布情況Fig.4 Distributions of PAEs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.2 普通油茶林地土壤與種皮、殼和籽仁不同POPs總含量

PAHs 總含量在林地土壤及種皮、殼和籽仁中的總含量分別為615.45、284.83、268.56 和235.65 μg/kg；PCBs 總含量分別為286.73、200.46、192.83 和172.39 μg/kg（圖5）。PAHs、PCBs 物質(zhì)在土壤中的總含量均高于種皮、殼和籽仁，說明這些污染物不容易在普通油茶果內(nèi)富集，不會對普通油茶果的食用安全造成影響。

圖5 普通油茶林地土壤及殼、種皮和籽仁中POPs總含量Fig.5 Total contents of POPs in C.oleifera forest soils,shells,seed coats and kernels

OCPs在林地土壤及種皮、殼和籽仁中的總含量分別為355.80、302.66、252.95 和367.69 μg/kg；林地土壤和籽仁的OCPs總含量較高。

PAEs在林地土壤及種皮、殼和籽仁的總含量分別為73.25×103、24.15×103、17.22×103和14.77×103μg/kg，PAEs 在4 種POPs 中含量最高，遠遠高于其他3種POPs。

3 結(jié) 論

本研究對廣西柳州市、百色市和來賓市3 個普通油茶主產(chǎn)區(qū)的林地土壤及種皮、殼和籽仁POPs污染水平進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PAHs、PCBs 物質(zhì)不易在種皮、殼和籽仁富集，但對于土壤中的含量應(yīng)加以控制。環(huán)境中的PAHs 來源于不充分燃燒的有機物[22]，林地附近應(yīng)減少有機物燃燒，降低多環(huán)芳烴污染程度。PCBs常被用作潤滑劑和增塑劑等，與生物質(zhì)炭易結(jié)合[23]；可增加炭基肥的施用量增強土壤的凈化能力。OCPs普遍存在于林地土壤及種皮、殼和籽仁，可能是使用含有機氯的農(nóng)藥、化肥及工業(yè)污染[24]；OCPs 的親脂性較強，最終積累在籽仁中。PAEs 在林地土壤及種皮、殼和籽仁中的含量均較高，這是由于主產(chǎn)區(qū)有塑料污染；在高溫多雨地區(qū)，塑料中的PAEs更容易向環(huán)境遷移[25]，在以后的研究中可進一步監(jiān)控PAEs的污染情況。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：黃小芮負責數(shù)據(jù)收集與分析、論文撰寫與修改和文獻檢索；劉曉玲負責研究計劃制定、試驗調(diào)查；欒潔負責文獻檢索；周靜宣負責樣品處理；曾永明負責研究計劃制定、數(shù)據(jù)收集與分析；陳松武負責研究計劃制定、統(tǒng)籌實施。