贵州稻米滴滴涕及六六六暴露水平与风险评估

赵志燊，尚 静

(1.贵阳学院 贵州生态环境中优势农产品残留农药降解关键技术研究重点实验室，贵州 贵阳 550005； 2.贵阳学院 农产品无损检测工程研究中心，贵州 贵阳 550005)

滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)作为有机氯农药，在早期的农作物生产应用中对防治虫害起到了一定的作用，但两者均是环境中典型的持久性有机污染物[1-3]。我国于1983年禁止生产和使用DDTs与HCHs，但其残效期长，结构稳定，不易化学和生物降解，因而在环境中持久存在[4]。由于有机污染物具较强的脂溶性，使人类在摄入含有DDTs和HCHs食物的过程中，蓄积在脂肪组织内，对人体造成危害，其中，对中枢神经、肝脏、肾脏的损害并致癌尤为明显，因而被美国环保署(EPA)列为优先控制污染物[5]。水稻属于草本稻属，我国近65%的人口以稻米为主食的同时，亦被用为酿酒和制糖的工业原料[6-8]。中国是世界上主要的水稻生产国和消费国[9]，而贵州是其重要水稻种植基地。贵州省统计年鉴显示，至2017年底，水稻占贵州全年粮食总产量的35%以上，达423.7万t；水稻种植面积达66.1万hm2。贵州作为水稻种植的主要省份之一，各水稻产区生产的稻谷中DDTs和HCHs的含量目前缺乏相关的数据。鉴于此，对贵州省内9个地区(6个地级市行政区域，3个自治州行政区域)稻米中DDTs和HCHs残留浓度进行检测，并评估其人体暴露的健康风险，旨在为区域生态环境评价和食品安全提供科学数据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 稻米样品 检测稻谷样品采自贵州省9个地区(贵阳市、毕节市、六盘水市、遵义市、铜仁市、安顺市、黔南州、黔东南州、黔西南州)。2018年10月于水稻成熟期在贵州省9个地区分别进行田间采样，每个地区设置3个采样点，每个采样点按5点取样法采集稻谷共1 kg。稻谷样品在背光条件下自然风干，去壳，粉碎，经0.15 mm金属筛筛分，四分法缩分样品，储存于干燥器中，备用。

1.1.2 试剂 丙酮、正己烷、二氯甲烷、硅胶、氧化铝、无水硫酸钠(分析纯)均购自国药集团；正己烷(色谱纯,美国Tedia公司)、滴滴涕与六六六标准样品(p,p'-DDE、p,p'-DDD、o,p'-DDT、p,p'-DDT、α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH)、五氯联苯与四氯间二甲苯标准品均购自坛墨质检公司；实验室用水为Milli-Q超纯水。

1.1.3 仪器 层析柱(江苏天一玻璃仪器厂)，GC-2014C气相色谱仪(苏州岛津公司)，DB-1701色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm ，美国安捷伦)，SG2200H超声波清洗器(上海冠特超声仪器有限公司)，NDK200-2氮吹仪(杭州米欧仪器有限公司)，AL104电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)，AG1-100旋转蒸发仪(瑞士BUCHI Labortechnik公司)，SZF-06A索氏提取仪(上海华睿仪器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理 称取缩分稻米样品2.00 g置于棕色样品瓶中，加入回收率指示物五氯联苯与四氯间二甲苯，正己烷∶丙酮(1∶1)混合试剂20 mL超声提取2次，每次20 min。旋转蒸发仪将提取液浓缩至2～3 mL，待净化处理。

脱脂棉、硅胶、中性氧化铝采用二氯甲烷索氏抽提72 h，溶剂挥发后分别于80℃、180℃和250℃烘干。以3%超纯水去活化，平衡12 h后浸于正己烷中待用；无水硫酸钠450℃灼烧6 h，冷却后待用。

层析柱长20 cm、内径2 cm的玻璃柱，依次加入脱脂棉，对应长度4 cm硅胶、2 cm氧化铝、1 cm无水硫酸钠。将浓缩提取液通过填充完整的层析柱后，用50 mL正己烷∶二氯甲烷(1∶1)混合溶剂洗脱。将洗脱液在旋转蒸发仪上恒温28℃浓缩至1 mL左右，轻微N2吹扫至干，色谱级纯度正己烷100 μL定容，待GC分析。

1.2.2 仪器分析条件 岛津GC-2014C型气相色谱仪配电子捕获检测器(GC-ECD)，色谱柱为DB-1701。升温程序：初始温度为100℃，保持2 min，以5℃/min的速率升至280℃(保持2 min)。检测器温度为280℃，进样口温度为250℃，载气为高纯氮气，柱流速为0.7 mL/min，进样量为1 μL，不分流进样。

1.2.3 质量控制与保证 对前处理方法进行空白加标与样品基质加标回收率测定，6个平行样对应2个空白样。以浓度分别为40 ng/mL、80 ng/mL、120 ng/mL、160 ng/mL和200 ng/mL标准样品绘制标准浓度曲线进行定量分析。以20 ng/mL低浓度连续进样6次，所得标准偏差的3.36倍作为检出限，以2倍检出限作为定量检测限。空白加标对应各目标化合物回收率为67%～127%；基质加标对应各目标化合物回收率为61%～126%。

1.2.4 风险评估 利用美国环保署推荐的健康风险评估模型计算[10]。

式中，CDI为长期日暴露量[mg/(kg·d)] ，C为贵州9个地区大米中污染物的平均含量(mg/kg)，IR为日均摄入量(kg/d)，参考贵州省农村居民膳食消费与营养状况分析的普定县2010年人均大米摄入量取0.253[11]；EF为暴露频率(d/a)，取值为365；ED为暴露持续时间(a)，取值为70；BW为平均人体质量(kg)，取值为60；AT为终身平均作用时间(d)，取值为25 550。

致癌风险计算模型

RI=CDI×SF

式中，RI为致癌风险指数，SF为致癌斜率因子[kg/(d·mg)]。

非致癌风险计算模型

式中，HI为非致癌风险危险指数，RfDi为非致癌污染物i的参考剂量[mg/(kg·d)]。

HCHs和DDTs的致癌斜率因子和参考剂量值见表1[12]。此外，考虑美国环保署推荐健康风险评估模型，采用平均年龄对应平均体重，并以70年作为终身平均作用时间，忽略不同年龄对应不同体重与不同摄入量，在此补充对应不同年龄和性别人群的日均摄入量(ADI)与GB2763-2019《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》的对比。不同年龄、性别人群的大米日均摄入量见表2[13]。

表1 HCHs和DDTs的致癌斜率因子(SF)和非致癌参考剂量(RfDi)

Table 1 Data for SF and RfDi of the DDTs and HCHs

表2 不同年龄和性别人群的平均体重与每日谷类食物消费量

Table 2 Average body weight and daily cereal consumption in different age and gender groups

年龄/岁Age体重/kgWeight男女每日谷类消费量/gDaily cereal consumption男女2～717.917.9228.3228.38～1233.133.1372.7372.713～1956.450.0523.2422.320～5063.056.0530.3453.551～6565.058.0522.1443.1>6559.552.0456.5365.7

2 结果与分析

2.1 贵州稻米DDTs和HCHs的检出率

从图1看出，在贵州9个地区的稻米中，∑HCHs和∑DDTs的检出率均为100%，与上海市青浦区、崇明区中稻米的检出率相同，高于江西环鄱阳湖区稻米中∑HCHs和∑DDTs的检出率(91%，82%)[14-15]。HCHs中，α-HCH的检出率最高，为75.6%；β-HCH最低，为11.1%。DDTs中，p,p’-DDE的检出率最高，为77.8%；o,p'-DDT的检出率最低，为17.8%。

2.2 贵州各地区稻米中DDTs和HCHs的残留量

从表3看出，δ-HCH在黔西南州稻米中平均残留量最高，毕节市与贵阳市地区稻米中的平均残留量相近；β-HCH在铜仁市和六盘水市稻米中平均残留量均未超过0.01 ng/g；β-HCH仅在安顺市稻米残留，平均残留量未超过0.01 ng/g；γ-HCH在黔西南州、铜仁市和贵阳市的稻米中平均残留量均低于检测限。p,p'-DDD和p,p'-DDT在黔西南州和铜仁市稻米中平均残留量均低于检测限；p,p'-DDE在六盘水市、黔南州和毕节市稻米中的平均残留量相近，均低于0.02 ng/g；o,p'-DDT在黔西南州、铜仁市、安顺市、黔东南州、毕节市和贵阳市6个地区的稻米中平均残留量均低于检测限。整体看，贵州各地区稻米中HCHs和DDTs的平均残留量均明显低于江西环鄱阳湖区稻米中的平均残留量[15]。

表3 贵州各地区稻米中滴滴涕和六六六的残留量

注：ND表示未检测出，

Note:ND and

从表4看出，在黔西南州、铜仁市与毕节市稻米的∑HCHs平均残留量高于∑DDTs；安顺市稻米中的∑HCHs平均残留量与∑DDTs相接近；黔南州稻米中∑HCHs平均残留量与∑DDTs相差较大。黔西南州稻米的∑HCHs平均残留量在贵州9个地区中处于最高水平，但也略低于上海崇明稻米中∑HCHs的残留量(0.55 ng/g)[14]，显著低于江西环鄱阳湖区稻米中∑HCHs的残留量(9.16 ng/g)[15]。黔南州稻米中∑DDTs平均残留量最高，接近1 ng/g，但也显著低于上海青浦区(3.23 ng/g)和江西环鄱阳湖区(4.65 ng/g)[14-15]。总体看，贵州各地区稻米中∑HCHs和∑DDTs的残留浓度均符合最新国家食品中农药最大残留限量标准(∑DDTs≤100 ng/g；∑HCHs≤50 ng/g)[16]。

表4 贵州各地区稻米中∑HCHs和∑DDTs残留水平

Table 4 Residues level of ∑HCHs and ∑DDTs in rice samples from 9 areas in Guizhou ng/g

2.3 贵州稻米中DDTs和HCHs组成特征

从图2看出，HCHs组成中，以δ-HCH为主，占比为70.4%；β-HCH占比低于5%；比例顺序为δ-HCH>α-HCH>γ-HCH >β-HCH。β-HCH在工业生产的HCHs产品中，所占比例一般为5%～12%[17]。γ-HCH相对其他3种异构体，挥发性更强，这从HCHs的生产工艺和理化性质上能够解释其所占比例的合理性。此外，根据WALKER等[18]研究的理论中，α-HCH/γ-HCH的值用于判断HCHs的来源，若该比值小于1，则表明该地区近期有林丹使用；4～7范围内，源于历史残留的工业HCHs排放与使用。研究显示，α-HCH/γ-HCH的值为1.42，表明该地区近期有少部分林丹使用。DDTs组成中，p,p'-DDT占比高于50%，比例顺序为p,p'-DDT>p,p'-DDE>o,p'-DDT>p,p'-DDD。与国内其他研究相比[14-15]，p,p'-DDT占比较高，这可能是由于该地区的环境条件导致p,p'-DDT降解相对较慢所致。在碱性条件下，DDT可失去一分子的氯化氢而生成DDE。对于贵州来说，早期大量含硫煤的燃烧，排放的二氧化硫等酸性气体通过湿沉降排入土壤，致使土壤呈酸性[19-21]，DDT的降解相对缓慢，这可能是贵州稻米样品中p,p’-DDT含量较高导致。此外，o,p'-DDT/p,p'-DDT的值为0.21，低于HARNER等[22]对三氯杀螨醇使用判断阈值1.3，符合工业DDTs中0.2～0.3范围值。表明DDTs在该地区的使用过程中，主要以工业产品为主，仅极少量三氯杀螨醇投入使用。

Fig.2 Composition proportion of HCHs and DDTs in Guizhou Rice

2.4 贵州稻米中DDTs与HCHs的健康风险评估

2.4.1 风险指数评估 根据美国环保署的健康风险评估方法，采用美国环保署与国标辐射委员会提供的评估参数，致癌风险指数(RI)以1.0×10-6作为安全阈值，非致癌风险指数(HI)以1作为安全阈值[10，23]。研究结果(图3)显示，β-HCH的致癌风险最低，α-HCH最高，但α-HCH、β-HCH、γ-HCH和∑DDTs的致癌风险值均未超过安全阈值，属于可接受范围。非致癌风险评估结果显示，γ-HCH指数显著低于∑DDTs，γ-HCH与∑DDTs的指数均低于安全阈值，其对应的非致癌风险在可接受范围。

图3 贵州省稻米中DDTs和HCHs的致癌风险(RI)及非致癌风险指数(HI)

Fig.3 RI and HI of DDTs and HCHs in rice samples from Guizhou

2.4.2 摄入量风险评估 与国家标准规定人均单日摄入量比较(ADI∑HCHs≤0.005 mg/kgbw；ADI∑DDTs ≤0.01 mg/kg bw)，贵州对于稻米∑HCHs和∑DDTs的日均暴露量中，2～7岁年龄组的儿童最高，但所有年龄组的人群暴露量均低于《GB 2763-2019》规定的安全阈值(图4)，说明贵州稻米的摄入不会带来健康危害。

3 结论与讨论

对贵州省内9个地区(贵阳市、毕节市、六盘水市、遵义市、铜仁市、安顺市、黔南州、黔东南州、黔西南州)稻米中DDTs和HCHs残留浓度进行检测，并评估其人体暴露的健康风险。研究结果表明，贵州省9个地区的稻米中，α-HCH和p,p'-DDE分别在HCHs和DDTs中的检出率最高。贵州稻米中HCHs和DDTs的污染程度显著低于上海青浦、崇明和江西环鄱阳湖地区。p,p'-DDT和p,p'-DDE的富集程度高于o,p'-DDT和p,p'-DDD。贵州9个地区生产的稻米中∑HCHs和∑DDTs残留浓度均符合国家最大残留限量相关标准。

贵州9个地区生产的稻米中残留HCHs以δ-HCH为主，α-HCH与γ-HCH平均残留量比值显示近期有少部分林丹的释放。DDTs组成中，以p,p'-DDT和p,p'-DDE为主，2种化合物平均残留量的比值证明只有少量三氯杀螨醇在该地区投入使用。贵州土壤偏酸性条件可能是造成p,p'-DDT浓度比例较高的原因之一。

通过美国环保署的健康风险评估结果显示，贵州稻米中HCHs和DDTs均未引起致癌与非致癌风险，且稻米中残留DDTs与HCHs含量以及对不同年龄与性别人群的日均暴露量均符合国家标准。