海南罗非鱼肌肉中有机氯和重金属含量及食用风险评价

谢文平，郑光明，肖敬旺，马丽莎

中国水产科学研究院珠江水产研究所/农业部热带亚热带水产种质资源利用与养殖重点实验室/ 农业部水产品质量安全风险评估实验室，广东 广州 510380

有机氯农药（Organochlorine pesticides，OCPs）和重金属都属典型化学污染物，它们在环境中有持久性和易蓄积的特点，一旦进入污染水体中能对生态环境和人类生存发展构成巨大和持久性威胁（王薇等，2015）。有机氯农药是一类人工合成的持久性有机污染物，主要包括滴滴涕（DDTs）、六六六（HCHs）、狄氏剂和异狄氏剂等，作为第一代杀虫剂，有机氯农药具有高效、低成本、广谱的特点（华小梅等，2000），上个世纪在中国农业生产和家庭生活中曾被广泛使用（许妍等，2015；刘立丹等，2011），但由于其结构稳定，难以降解，毒性强，并能通过大气迁移的特点，能在环境广泛而持久存在，受到国内外广泛关注（Yohannes et al.，2014；Wang et al.，2015），2001被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中12类优先控制名录，中国于1983年停止生产，并于1986年在农业上全面禁止使用有机氯农药，但在禁用30余年后的今天，仍可从各种环境介质样品中检出有机氯农药的残留物（许思思等，2010）。重金属是环境中另一类典型污染物，主要源于矿物开采，工业污染及生活废水排放，在水环境中同样具有累积性、持久性和不可降解性等特性，也是生态环境中的潜在威胁（华小梅等，2000）。在水环境中，鱼类是河流、湖泊和池塘生态系统中较高级的消费者通过上行效应和下行效应与环境不同因子间存在着紧密的相互关系（许思思等，2010，刘恩生，2007）。有机氯和重金属污染物不仅可通过生物摄取和富集放大作用对水生生物的生存造成危害（吕振波等，2011；Irwandi et al.，2009），同时也影响水产品质量安全（王俊能等，2019），是水产品生产中重要的限制因素。重金属和有机氯等污染物经食用后，进入肌体后能损害人体肝、肾等内脏器官，产生潜在的致癌、致畸、致突变等作用（Luckey et al.，1978）。水产品质量的好坏直接影响到食用者的身体健康（张秀玲，2013），海南作为华南地区重要农业主产区，罗非鱼是其重要淡水养殖品种，在海南的不同水域都有较广泛的分布。目前，有机氯农药和重金属污染在全国许多地方鱼类等水产品残留都有见报告（刘华林等，2002；张小辉等，2014；王瑞霖等，2015；程国霞等，2016），但关于海南的有机氯农药和重金属污在淡水鱼中残留仍缺相关的数据报道。

本研究采集了海南14个采样点罗非鱼样品，涵盖了海南主要淡水养殖区域，并对罗非鱼肌肉中有机氯农药：六六六（HCHs）、滴滴涕（DDTs）、α-硫丹（Endosulfan Ⅰ）、β-硫丹（Endosulfan Ⅱ）、艾氏剂（Aldrin）、狄氏剂（Dieldrin）、异狄氏剂（Endrin）和Cr、Ni、Cu、Cd、Pb、As、Hg等7种重金属污染残留进行检测，采用安全限量标准及不同区域水产品中残留比较，分析不同区域环境中污染现况。同时采用多种食用安全评价方法对食用安全进行评价，为保障水产品安全生产，降低生态风险提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 样品采集

样品采集于海南11个县，共设置14个采样点，如图1所示，每个点于3个不同鱼塘分别采集罗非鱼3-5条，共计采集样品42份，罗非鱼体重和体长范围分别为0.5-1.0 kg和25.0-35.0 cm，取背部肌肉400 g，均质后混匀后，于聚乙烯袋中冷藏保存。

图1 海南采样点分布图 Fig. 1 Distribution of sampling sites in Hainan

1.2 测定与分析

1.2.1 仪器和试剂材料

仪器：旋转蒸发仪（德国Heidolph公司）、安捷伦6890气相色谱仪，安捷伦7500-CX电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）。

试剂材料：标准物质有机氯购自美国SUPELCO公司，多金属元素混合标准溶液（GNM-0083，国家标准物质网）。二氯甲烷、丙酮、正己烷、浓硫酸、硝酸、过氧化氢均为色谱纯，无水硫酸钠在马弗炉内450 ℃条件下烘12 h后冷却待用。

1.2.2 样品前处理

有机氯检测前处理：准确称取10 g肌肉组织试样于50 mL离心管中，加入20 mL正己烷/二氯甲烷，超声20 min，4000 r·min-1离心8 min，再加入20 mL正己烷/二氯甲烷超声提取一次，合并上清夜后，过无水硫酸钠柱（2 cm×6 cm）后将提取液旋转蒸发至干，用3.5 mL正己烷溶解残渣，再将溶解液转移入25 mL离心管中，加入1 mL浓硫酸充分振荡，2000 r·min-1离心5 min，将正己烷移至另一离心管中，下层浓硫酸加2 mL正己烷振荡，离心，合并上清液，离心后将正己烷转移入玻璃管中，氮气浓缩定容1 mL，GC测定。

重金属检测前处理：准确称取样品2 g于聚四氟乙烯压力罐中，加入10 mL浓硝酸和2 mL 30%（ω）双氧水，盖紧罐盖，置于恒温干燥箱中。设定干燥箱温度120 ℃，保持4 h。消解完毕后，在箱内自然冷却至室温。将消解液移至25 mL容量瓶中，用去离子水定容。试样溶液置于4 ℃冰箱中保存备用，保存时间不超过48 h。无机砷检测前处理参照（杨俊等，2015）方法。

1.2.3 样品分析

有机氯：采用Agilent 6890气相色谱仪进行分析，仪器的配置与使用条件为：63Ni的电子捕获检测器（ECD），色谱柱型号Agilent DB-1701，长30 m、内径0.32 mm、固定相膜厚0.25 mm，柱前压50 KPa，载气为高纯氦气，流速5.5 mL·min-1。

柱升温程序为160 ℃，保持1 min，以10 ℃·min-1程序升温至180 ℃，保持1 min，再以10 ℃·min-1程序升温至210 ℃，保持2 min，后以20 ℃·min-1程序升温至280 ℃，气化室和检测器温度分别为280 ℃和300 ℃。采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法，在48 h内测定样品中的Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb的含量，采用原子荧光法测定As的含量（马文军等，2005；US EPA，2009；杨俊等，2015）。

1.3 质量控制

有机氯农药用混合标样对样品各峰进行外标法定性、定量，分析过程中同时进行方法空白、基质加标和样品重复检测）具体参照了（吴永宁等，2007）编制的检测方法，标准样品和加标样品图（图2），平均回收率为70.2%-105.3%，方法检限为0.07-0.30 ng·g-1；重金属质量保证和质量控制，所测样品的相对标准偏差小于10%，样品回收率为80%-120%之间。

1.4 罗非鱼食用安全评价

1.4.1 重金属残留健康风险评价

健康风险评价采用目标危险系数（THQ）法，THQ法是美国环境保护局提出的一种评估人体通过食物食用的方式判定重金属风险方法，通过假设人体摄入重金属剂量等于吸收剂量，以测定的摄入量与参考剂量的比值作为评价标准（US EPA，2009；余杨等，2013；Saha et al.，2013），具体计算公式为：

单一重金属风险计算公式：

多种重金属复合风险计算公式：

式中，EF为人群暴露频率（365 d·a-1），ED为暴露时间（取平均寿命70 a），FIR为食品摄入率（60.0 g·d-1）（杨斌，2006），C为食物中的重金属含量（mg·kg-1），RfD为口服参考剂量（mg·kg-1·d-1），WAB为人体平均体质量（60 kg），TA为平均暴露时间（d），取值为365 d·a-1×ED。THQ比值小于1时认为暴露人群无明显健康风险，反之，则认为存在健康风险。由于多种重金属可以共同作用对人体健康产生危害，重金属的总危险系数（TTHQ）等于各种重金属的危险系数之和。

1.4.2 有机氯农药（OPCs）致癌及接触风险评价

图2 有机氯农药标样色谱图（a）和有机氯农药样品加标色谱图（b） Fig. 2 Chromatogram of organochlorine pesticides standards (a) and chromatogram of organochlorine pesticides spiked samples (b)

表1 致癌强度系数和危害剂量参考值 Table 1 Carcinogenic risk index and reference harm dosage of HCHs and DDTs

根据化学物质的致癌强度系数CSF（表1），水产品每天每千克体质量日均消费量CW（d-1），估算化学物质的致癌风险系数（CRI）。当CRI≤10-4为可接受的致癌风险，即是安全的（US EPA，2004；US EPA，2009；许妍等，2015）；根据化学物质的危害剂量参考值RHD（表3），计算接触风险指数（ERI），当人体对某种化学物的接触量不超过危害剂量参考值ERI≤1，认为接触风险可以接受（US EPA，2004；US EPA，2009；许妍等，2015），可接受的致癌风险和接触风险指数计算公式如下：

式中，Ci为鱼体体内某一污染物质的浓度（ng·g-1），CSFi为致癌斜率因子，RHDi为参考剂量，CW为鱼类每天每千克体质量消费量（g·kg-1·d-1）。研究按成人体质量为60 kg计算（孟祥周，2007），根据调查统计数据，海南居民的鱼类消费量为（60.0 g·d-1）（杨斌，2006）。一般认为，CRI≤10-4则认为致癌风险可接受。当计算多种物质综风险时，一般先分别计算单独风险再相加，不考虑污染物之间的协同作用和拮抗作用ERI≤1时即认为安全可接受。

2 结果与分析

2.1 海南罗非鱼肌肉中重金属含量

对海南罗非鱼样品检测分析显示，7种典型重金属的含量范围（表2），Cr、Ni、Cu、As、Cd、Hg和Pb在鱼体肌肉中含量分别为0.033-0.537、0.0017-0.357、0.10-0.788、0.031-0.586、nd-0.020、nd-0.007和0.007-0.263 mg·kg-1，平均值分别为0.178、0.081、0.294、0.180、0.006、0.004和0.090 mg·kg-1。重金残留量大小依次为；Cu＞As＞Cr＞Pb＞ Ni＞Cd＞Hg，以《食品中污染物限量》GB 2762—2017对检测结果进行评价，所测样品均未超标标准值，海南罗非鱼肌肉中重金属残留相对较低。

表2 罗非鱼肌肉中重金属元素质量分数 Table 2 The content of heavy metals in tilapia muscles

2.2 罗非鱼肌肉中有机氯农药含量及分布

罗非鱼肌肉中的有机氯农药含量（表3）六氯苯、艾氏剂、α-硫丹、β-硫丹、狄氏剂、异狄氏剂、HCHs和DDTs分别为：（nd-6.19 ng·g-1，0.57 ng·g-1），（nd-2.70 ng·g-1，0.86 ng·g-1），（nd-2.23 ng·g-1，0.27 ng·g-1），（nd-4.86 ng·g-1，1.06 ng·g-1），（nd-1.33 ng·g-1，0.69 ng·g-1），（nd-1.20 ng·g-1，0.54 ng·g-1），（0.29-20.06，6.68 ng·g-1）和（nd-22.40，5.45 ng·g-1）。检出率超50%的有六氯苯（71.4%）、α-硫丹（64.3%）、α-HCH（50.0%）、γ-HCH（85.7%）、β-HCH（57.1%）、δ-HCH（57.1%）、pp′-DDE（78.6%）、pp′-DDD（57.1%）和pp′-DDT（85.7%），艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂检出率相对较低。比较不同化合物在罗非鱼肌肉中残留量的大小（中间值）依次为：DDTs＞HCHs＞艾氏剂＞六氯苯＞β-硫丹＞α-硫丹＞狄氏剂＞异狄氏剂。罗非鱼肌肉中含量较高的采样点主要分布于海南岛内东北部及中部养殖水域，西部含量较低（图3）。

海南罗非鱼肌肉中的有机氯残留与其他水域生物残留比较（表4），DDTs含量（nd-22.40 ng·g-1），低于和明显低于汉江（12.03-45.75 ng·g-1）及长江口滨岸鱼类（10.7-159.4 ng·g-1），与鄱阳湖康山鱼、贝类（0.56-18.76 ng·g-1），太湖梅梁湾鱼类（1.36-21.90 ng·g-1）和粤西海域生物体DDTs含量（0.6-18.40 ng·g-1）相当（施震等，2010）属中低水平；HCHs含量（0.29-20.06 ng·g-1）仅低于长江口滨岸鱼类（19.6-77.0 ng·g-1）高于汉江、鄱阳湖康山等国内大多数采样点残留。目前，中国水产品中HCHs和DDTs的残留限量值分别为0.1 mg·kg-1和0.5 mg·kg-1（GB 2762—2017），海南罗非鱼肌肉中所测样品HCHs和DDTs残留都在安全值内范围内。

表3 罗非鱼肌肉中有机氯农药质量分数 Table 3 The content of organochlorine pesticides in muscle of tilapia

图3 海南不同区域罗非鱼肌肉中有机氯农药含量 Fig.3 Contents of organochlorine pesticides in tilapia muscles in different regions of Hainan

表4 不同区域水产品中BCH和DDT残留量 Table 4 The residues BCHs and DDTs in aquatic products from different regions (by wet mass, ng·g-1)

2.3 罗非鱼肌肉中BHCs，DDTs和重金属残留食用安全风险评估

2.3.1 罗非鱼重金属残留食用安全风险评价

文章采用美国EPA的目标危害系数（THQ）评价单一金属元素污染的程度和多种金属复合暴露的健康风险。本研究中当地居民通过摄入水产品暴露重金属的THQ评价值如表5所示。单一重金属的THQ从高到低的顺序依次为：As＞Cu＞Ni＞Hg＞ Pb＞Cd＞Cr，As的THQ值为0.601，对TTHQ的贡献率达69.65%，其余元素THQ值低于0.1，可得出结论海南罗非鱼重金残留能对人们食用产生健康风险的元素为As，其余单一重金属不会对健康的产生危害。

表5 海南罗非鱼肌肉中重金属目标危害系数 Table 5 Target hazard quotients of heavy metals in muscle of tilapia from in Hainan

2.3.2 海南罗非鱼肌肉中有机氯农药残留食用安全风险评价

采用USEPA健康风险评价模型对样品中α-HCH、β-HCH、γ-HCH、pp′-DDE、op′-DDT、pp′-DDD和pp′-DDT的致癌风险指数（CRI）（表6），变化范围在0.002×10-6-6.615×10-6之间，总值变化范围为0.218×10-6-7.531×10-6，罗非鱼接触风险指数（ERI）（表6），可见α-HCH、β-HCH、γ-HCH、pp′-DDE、的ERI变化范围为0.010×10-3-14.438×10-3，ERI总值变化范围为3.158×10-3-14.897×10-3，均小于1。因此，人们食用罗非鱼对α-HCH、β-HCH、γ-HCH、pp′-DDE接触剂量远低于危害剂量参考值，即认为可接受的接触风险。

3 讨论

海南罗鱼肌肉中重金属含量以《食品中污染物限量》GB 2762—2017对检测结果进行评价，未见超标准值，明显优国内其他区域水产品，如北京市市售4种鱼类中存在铅、镉和砷3种重金属超标，超标率分别为14.6%、5.2%和10.4%（刘平等，2011）；台海浅滩渔场水产品Cd超标率为9.7%，广西刁江野生鱼类As，Pb超标率分别为64.56%、5.06%（杜冰等，2016；王俊能等，2019），赤水河、滦河、湘江等流域中的野生鱼类监测数据表明Pb、Cr和Cd的污染程度较突出（王瑞霖等，2015；蔡深文等，2017），海南罗非鱼重金残留相对较低。这可能与海南主要以农业和旅游业为主的产业结构有关，重金属在鱼体中残留Cu在鱼体内含量高于其他元素，一方面可能与养殖过程硫酸铜作为杀菌药物的使用导致养殖环境中Cu相对偏高有关，另一方面，Cu为必须元素是肌体正常生理活动不可缺少的组成部分，鱼体有较强的吸收能力（Sun et al.，2002），Cr、Ni、As、Cd和Pb为非必须元素，他们不参与生理活动，进入体内能体产生较强的毒性，鱼体中含量较低（Farag et al.，2006）。通过THQ健康风险评估计算，单一元素均值均未造成罗非鱼食用健康风险，As在个别采样点有较高风险值，不同元素叠加效应，海口，文昌采集样品TTHQ高于其他区域可能与该区域人口和工业相对较集中有关。

表6 罗非鱼肌肉中有机氯农药致癌风险指数（10-6）和接触风险指数（10-3） Table 6 Carcinogenic risk index (10-6) and exposure risk index (10-3) of pesticides in muscle of tilapia

HCH，DDT组成特征，可用于评价有机氯农药残留种类输入的方式，BHCs曾以2种形态被使用，一种工业品BHCs含有4种形态的BHCs，其含量分为α-HCH（65%-70%）、γ-HCH（12%-14%）、δ-HCH（6%）、β-HCH（5%-6%）（Walker et al.，1999），另一种俗称林丹，γ-HCH含量高达99%以上。因此环境样品中BHCs残留输入状况通常以α/γ比值作为评价，样品中HCH的α/γ比值在4-7之间，则说明源于工业品，若比值接近于0，则说认为是林丹（γ-HCH）残留；对不同样品分析，γ-HCH检出率为92.3%，有7个采用点γ-HCH占比例超50%，α-HCH检出率为76.9%，但仅有一个采样点所比例超50%。α/γ比值范围在0.0039-2.208之间，超1的区域仅有陵水（1.90）和乐东（2.20），表明HCHs在环境中残留已经发生了变化，残留主要以林丹输入为主，乐东、陵水样品中存在工业六六六，为历史残留和林丹混合源。DDTs的4种同分异构体在罗非鱼肌肉中的含量百分比表现为：pp′-DDT (71.34%)＞pp′-DDE (17.45%)＞op′-DDT (2.37%)＞pp′-DDD (2.35%)。在工业品DDTs由大于70%的pp′-DDT、约15%的op′-DDT、5%的pp′-DDE和其他（＜5%）组成（龚香宜等，2015）。对DDT/(DDD+DDE)分析在所检出的样品中比值范围为0.19-4.23，80%的比值大于1，说明养殖环境中仍有新输入或工业用品DDT残留存在。

海南罗非鱼肌肉中主要残留的有机氯农药为HCHs、DDTs和艾氏剂。据（吴东明等，2014）报道，海南省瓜菜田土壤中有机氯农药残留表明81.8%土壤中的DDTs是历史上输入残留，HCHs主要来自林丹的使用，艾氏剂可能主要来源于大气输送和干湿沉降或是流落民间的违禁农药的违规使用（吴东明等，2014）。

4 结论

（1）海南罗非鱼肌肉中重金属和有机氯农药均有不同程度的检出，但未超《食品中 农药最大残留限量》（GB2763—2017）标准值。有机氯农药残留量较高的区域为海南岛东北部采样点及琼中，环境中存在林丹及新的DDTs输入，乐东、陵水HCHs主要以历史残留为主。

（2）罗非鱼重金属残留食用安全风险评价，单一重金属不会对食用健康的产生风险，但As的THQ值为0.601，对TTHQ的贡献率达69.65%，是造成重金属食用健康综合风险主要元素，有机氯农药致癌风险指数（CRI），明显低于致癌风险指数评价值，为可接受致癌风险，α-HCH、β-HCH、γ-HCH、PP′-DDE的ERI指数评价值，为可接受的接触风险。