环鄱阳湖区蔬菜中有机氯农药的分布特征与健康风险评价
2010-04-23胡春华周文斌肖化云王毛兰陈文芳
胡春华 ,周文斌 ,肖化云 ,3,王毛兰 ,陈文芳
(1.南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,江西南昌,330029;2.南昌大学环境与化学工程学院;3.中国科学院贵阳地球化学研究所)
环鄱阳湖区蔬菜中有机氯农药的分布特征与健康风险评价
胡春华1,2,周文斌1,2,肖化云1,2,3,王毛兰1,2,陈文芳1,2
(1.南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,江西南昌,330029;2.南昌大学环境与化学工程学院;3.中国科学院贵阳地球化学研究所)
利用GC-ECD检测环鄱阳湖区各基地和农家蔬菜中的有机氯农药残留。研究结果表明,12种有机氯农药(OCPs)在所有蔬菜中均有检出,∑OCPs 的平均残留量为 4.84~81.22 μg/kg;从整体区域上来讲,六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)残留量的高低顺序为:九江市>南昌市>上饶市(鄱阳余干部分)。利用健康风险评价模型对该地区蔬菜中OCPs所致健康风险进行评价,结果表明,环鄱阳湖区蔬菜中OCPs对人体健康的风险处于较低水平,但HCHs远高于DDTs,且北部地区蔬菜中DDTs和HCHs的人均风险度均高于南部。
环鄱阳湖区;有机氯农药;蔬菜;分布特征;健康风险评价
我国有机氯农药的生产量和施用量均极大,有机氯农药曾大量广泛地使用于农业生产中。我国于1983年开始禁止生产和使用有机氯农药[1],虽被禁用了20 a,但由于有机氯农药具有毒性强、难降解、易于在生物体内富集等特性,其并没有在环境中完全消失,仍可在土壤[2~4]、水体[5~6]、沉积物[7~8]、蔬菜[9]中大量检测出,这极大地威胁了我国农产品的质量安全。环鄱阳湖区土地面积占全省的10%,人口占全省的14.98%,该区域蔬菜的质量安全关系着江西省14.98%人口的健康安全。同时环鄱阳湖经济圈的大力发展将促使鄱阳湖区工业化和城市化进程加快,城镇人口将大量增加,这使得对环鄱阳湖区蔬菜的质量安全的研究迫在眉睫。目前针对蔬菜中有机氯农药(OCPs)残留研究较多,但对环鄱阳湖区各地蔬菜中OCPs的研究则较少。本文对环鄱阳湖区3种蔬菜中有机氯农药残留分布特征及健康风险进行分析,从而对环鄱阳湖区蔬菜质量安全进行综合评价,以期为了解环鄱阳湖区蔬菜污染程度和制定人体健康安全保护措施提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
图1 样品采集点
有机氯农药标准物质:12种有机氯农药的各标样,由农业部环境保护科研监测所认证,溶剂为正己烷;石油醚60~90℃和丙酮均为分析纯,经重蒸;浓硫酸为优级纯;硅藻土为分析纯;活性炭为分析纯;无水碳酸钠为优级纯,在300℃的马弗炉中烘4 h备用。
气相色谱带ECD检测器:Agi1ant 6890N-59731,7694E自动进样器,63Ni电子捕获检测器;旋转蒸发器:RE52CS-2;电子天平:AR2140;超声波清洗器:KQ-100B;高速万能粉碎机:FW100;循环水式真空泵:SHZ-D(Ⅲ)。所有的玻璃器皿用重铬酸钾洗液浸泡12 h后,洗净、烘干,使用前用石油醚淋洗2次。
1.2 样品采集
根据环鄱阳湖区各区县的面积、人口及经济状况选取采样县区,分别选取:南昌市(包括南昌县和新建县)、永修县、德安县、星子县、九江市辖区、湖口县、都昌县、鄱阳县、余干县、进贤县(图1)。本次采样时间为2009年3月,分别采集各地基地和农家的白菜、萝卜、大蒜,共60个蔬菜样品,以达到全面表征该地区蔬菜中OCPs残留状况。每种蔬菜在同一地方的5个采样点各采0.5 kg,合为一个混合样。样品带回实验室后,用四分法保留1.0 kg,洗净、晾干、粉碎,在-20℃冰箱中保存,备测。
1.3 样品提取与净化
将粉碎的蔬菜样静置至室温,取10.00 g蔬菜样置于100 mL具塞锥形瓶中,再取2.00 g硅藻土混匀,加60 mL 1∶1的石油醚丙酮溶液,摇匀塞紧后用超声波清洗器在40℃时提取 40 min。萃取完后加1.00 g活性炭摇振1 min,后抽滤。将滤液转至分液漏斗中,加入50 mL 20 g/L Na2SO4·10H2O振荡1 min,弃去下层溶液;在提取液中加入4 mL浓硫酸,振荡1 min,重复此操作4~5次,直至提取液透明和硫酸层几乎无色且界面清晰时为止;再在提取液中加入 20 mL 20 g/L Na2SO4·10H2O, 摇振 10~20 次,重复此操作至呈中性为止。将提取液转入装有适量无水Na2SO4的筒形漏斗中脱水,在35℃的水浴条件下浓缩至2~3 mL,将浓缩液移入离心管中,定容至10 mL,备测。
1.4 气相色谱分析
色谱柱:HP-55%Pheny1 Methy1 Si1oxane 30 m×320 μm×0.25 μm; 载气:高纯 N2; 汽化温度:260℃;检测温度:300℃;进样量:1.0 μL;载气流速:1 mL/min;升温程序为:初始温度为90℃,保持2 min;以 25℃/min 升到 200℃,保持 5 min;然后以5℃/min升到270℃,保持10 min。
1.5 回收率试验
选择鄱阳基地白菜和星子基地白菜作为回收率试验样品,分别在这两种蔬菜上喷洒10 mL浓度为10 μg/L的混标溶液,密封在室温下保存24 h,以此来模拟老化的过程[10]。用上述方法提取、纯化和测定,经4次平行试验得平均回收率。试验结果表明,该方法对OCPs的回收率达81%~117%,符合美国环保局对OCPs分析回收率的要求[11]。相对标准偏差为4.1%~9.5%,各待测物的方法检测限为0.05~0.36 μg/kg。
2 结果与分析
2.1 环鄱阳湖区蔬菜中有机氯农药残留状况
①环鄱阳湖区蔬菜有机氯农药残留水平 蔬菜样品中能检测到 HCHs、DDTs、六氯苯(HCB)等有机氯农药,但不同种类农药含量差异较大(表1),3 种基地蔬菜中∑OCPs 总残留量为 16.74~77.05 μg/kg,而农家蔬菜为 22.17~41.09 μg/kg。 各种蔬菜OCPs残留量虽均低于国家最大残留限量,但也存在一定安全风险,需予以关注。其检出率为100%。
与我国其他地区蔬菜中DDTs、HCHs及∑OCPs的残留量相比,环鄱阳湖区蔬菜受有机氯农药污染的程度还属于较轻水平(表2)。环鄱阳湖区蔬菜中DDTs的平均残留量与泰安市差异不大,但远低于南京市和贵阳市;其HCHs的平均残留量与南京市差异不大,远低于贵阳市;∑OCPs的平均残留量远低于南京市和贵阳市。
表1 环鄱阳湖区不同蔬菜中有机氯农药残留量 μg/kg
表2 中国不同地区蔬菜中DDTs、HCHs和∑OCPs的残留量 μg/kg
②环鄱阳湖区蔬菜有机氯农药残留的空间分布特征 由图2可知,环鄱阳湖区的DDTs残留量在整体上仍处于较低水平。从其分布来看,DDTs最高残留量出现在九江市区,德安仅次于九江市区,而其他地方都较低且差别不大;从整个地域上来看,环鄱阳湖北部地区高于南部地区。原因可能为DDT是三氯杀螨醇的原料,其DDT的含量占其总量的15%左右,环鄱阳湖北部地区是江西省的棉花主产区,棉农曾大量使用三氯杀螨醇来防治红蜘蛛。另外,九江市、德安一带为南昌-九江工业走廊的重要组成部分,其工业发达,一些以DDT等为原料的生产企业也比较多,其生产废弃物中的DDT通过气相、土壤、液相转移,使周围土壤中DDT的含量升高,最终富集到蔬菜中。
由图3可知,环鄱阳湖区蔬菜受HCHs的污染程度较严重。除鄱阳、星子、南昌县的HCHs残留量较低外,其余地方的均较高。从其分布来看,HCHs最高残留量出现在永修,最低残留量在鄱阳。
环鄱阳湖区∑OCPs平均残留量为32.61 μg/kg(图4),从整体区域上来讲,九江市(德安、都昌、湖口、九江、星子、永修)>南昌市(南昌、新建、进贤)>上饶市(鄱阳、余干),且除鄱阳、星子、南昌县的∑OCPs的平均残留量相对较低外,其余地方均较高。
2.2 环鄱阳湖区各地DDTs和HCHs的健康风险评价
①健康风险评价方法 根据污染物的种类和为害特点,本文试图用化学非致癌物质人体健康危害风险度计算模型[14~18]来评价该地区蔬菜中OCPs对当地居民的健康风险,该方法把环境污染与人体健康联系起来,定量地描述污染对人体产生的健康风险,具有简单、明了的优点。此健康风险度计算模型为:
式①中:Rign为化学非致癌物i经食入途径的人均健康风险度(a-1);Rn为综合风险度(a-1)。 式②中Dig为化学非致癌物i经食入途径的单位体重暴露剂量(mg·kg-1·d-1);RfD 为非致癌污染物 i的食入途径参考剂量(mg·kg-1·d-1);70为人均寿命(a)。式③中的500为人均日蔬菜最大摄入量 (g);Ci为化学致癌物 i浓度(μg/kg);70 为人均体重(kg)。
②模式应用 结合江西省具体情况,本文对部分参数进行了相应的修正[19]。由江西省统计局数据显示,江西省人均寿命为72.25岁,江西省人均日蔬菜摄入量为377.29 g;参考国家统计局数据,江西省人均体重为63.957 kg。 故将公式修正为:
注:参考EPA标准,HCH的RfD值为8×10-4mg·kg-1·d-1,DDT 的 RfD 值为 5×10-4mg·kg-1·d-1[20]。
环鄱阳湖区各地DDTs人均健康风险度为19.39×10-11·a-1(图 5),其中九江的最高,余干的最低;环鄱阳湖区区各地HCHs人均健康风险度为 200.00×10-11·a-1(图 6),其中永修的最高,鄱阳的最低。从地域上来看,环鄱阳湖北部地区蔬菜中的DDTs和HCHs的人均健康风险度均高于南部地区。与国际辐射防护委员会推荐的最大可接受值相比,DDTs和HCHs的人均健康风险度均远低于其最大可接受值。但由于此类农药可以通过食物链进行传递和放大,故此状况也应引起当地有关部门的重视。
3 结论
①环鄱阳湖区基地和农家3种蔬菜中有机氯农药残留检出率为100%,其残留量均低
于国家残留限量。从整体区域上来讲,HCHs和DDTs残留量的高低顺序均为:九江市>南昌市>上饶市(鄱阳余干部分)。
②环鄱阳湖区北部地区蔬菜中DDTs和HCHs的人均健康风险度均高于南部地区,且HCHs比DDTs高出许多。环鄱阳湖区蔬菜中OCPs的人均健康风险度仍处于较低水平,但由于其具有高富集性及可通过食物链传递和放大,仍对蔬菜的质量安全和人体健康存在潜在的威胁。
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Distribution Features and Health Risk Assessment of the Organochlorine Pesticides in Vegetables around the District of Poyang Lake
HU Chunhua1,2,ZHOU Wenbin1,2,XIAO Huayuan1,2,3,WANG Mao1an1,2,CHEN Wenfang1,2
(1.Key Lab of Lake Eco1ogy and Bio-resource Uti1ization of Poyang Lake,Ministry of Education,Nanchang University,Nanchang 330031;2.Department of Environmenta1 and Chemica1 Engineering,Nanchang University;3.Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guiyang)
Using GC-ECD detect the organoch1orine pesticide residues of the farm and base vegetab1es around the district of Poyang Lake.The resu1ts showed that,12 kinds of OCPs in vegetab1es were a11 seized out,tota1 OCPs residues in the vegetab1es ranged between 4.84 and 81.22 μg/kg.In the who1e area,the concentration of HCHs and DDTs in turn is:Jiujiang>Nanchang>Shangrao (Poyang&Yugan county).Based on the mode1 of hea1th risk assessment,the resu1ts of hea1th risk assessment indicated that the hea1th risk caused by the OCPs was 1ow in the vegetab1es of the district of Poyang Lake,but the hea1th risk caused by the district of Poyang Lake was higher than that in South China.
Poyang Lake district;Organoch1orine pesticide residues;Vegetab1es;Distribution features;Hea1th risk assessment
10.3865/j.issn.1001-3547.2010.16.023
国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008zx07526-008-03),国际科技合作资助项目(2006DFB91920),“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2007BAB23CO2),国家自然科学基金(40672159),江西省教育厅科学技术研究项目(赣教技字[2005]05号),南昌大学分析测试中心测试基金联合资助项目
胡春华(1976-),男,博士研究生,研究方向为水环境化学,E-mai1:ouyangyinghui@126.com
2009-11-02
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