稻米中多氯联苯及多溴联苯醚残留及风险评估

张 炜，杨永坛✉

（国家粮食和物资储备局科学研究院 粮油质量安全研究所，北京 100037）

持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是一系列具有长期残留性、高毒性、生物累积性和半挥发性的天然或人工合成的有机污染物，可以通过大气、水和生物等介质进行长距离迁移，对环境和生物体有严重危害性[1]。多氯联苯（Polychlorinated Biphenyl，PCBs）和多溴联苯醚（Polybrominated Diphenyl Ethers，PBDEs）是典型的持久性有机污染物。PCBs曾作为电容器和变压器的绝缘油、热交换剂、润滑油和阻燃剂，广泛应用在电力工业、化工业和冶金业等领域[2]。PBDEs是应用最广的添加型溴代阻燃剂，在20世纪70年代大量生产并商品化，广泛用于电子、化工、建材、纺织、石油、采矿等多个领域[3]。随着人们对PCBs和PBDEs的了解，发现这些物质具有神经毒性、肝毒性，会造成人和动物的内分泌失调，免疫障碍，而且可能导致癌症[4]。因此，世界各国相继停止 PCBs和 PBDEs的生产。2004年，PCBs被列入“斯德哥尔摩公约”的A类消除名单；之后，2009年和2017年，五溴联苯醚、八溴联苯醚以及十溴联苯醚也相继被列入A类名单，禁止生产和使用。

根据记载，我国在1965—1974年间曾生产1万余吨PCBs，其中9 000 t为三氯联苯，主要用于电容器浸渍剂，其余1 000多吨主要为五氯联苯，用于油漆添加剂；同时，也通过进口电容器的方式引入了其它类型的 PCBs。虽然 PCBs和PBDEs已被禁止生产，但由于其过去生产量巨大，在使用过程中不断渗漏到周围环境中，而且其分子结构稳定，在环境介质之中长期存在，并通过食物链进入生物体内进行蓄积，危害人体健康。人体对PCBs和PBDEs的主要曝露途径为食品摄入（约90%）[5-6]。因此，对食品中PCBs和PBDEs的含量分析和风险评价一直受到关注[7]。欧盟和我国均制定了法规和标准对食品中 PCBs的最高限量进行了规定，但其中均未包括稻米等谷物类食品。采用2011年欧盟法规[8]中对肉蛋奶类食品规定的指示型PCBs（Σ6 PCBs）最高限量值（0.8 ng/g）和我国国家标准GB2762—2017[9]中规定的水产品动物及其制品PCBs（Σ7 PCBs）限量标准（0.5 mg/kg），但稻米等主粮中并未制定相关的限量标准。

稻米是我国人们生活中最主要的主食之一[10]，稻米的质量安全关系到人们身体健康和社会稳定。水稻处于食物链最底层，直接与环境介质作用，环境中残留的PCBs和PBDEs可能通过根系吸收或空气沉积方式进入水稻，并传递到稻谷籽粒[11]。本研究通过对 45个稻米样品中的 7种指示性多氯联苯和12种代表性PBDEs的污染水平进行检测，评估相应的居民膳食暴露健康风险，以期为我国食品中持久性有机污染物的污染状况和风险评估及趋势分析提供科学数据。

1 材料与方法

1.1 试剂和样品

正己烷、乙酸乙酯、异辛烷（农残级）：百灵威科技有限公司；二氯甲烷（农残级）、44%硫酸酸化（m/m）硅胶：上海安谱公司；无水氯化钠无水硫酸镁（分析纯）：上海阿拉丁公司。

7种指示型多氯联苯单独标准溶液（浓度均为 100 μg/mL，溶于异辛烷）：PCB-28（2,4,4′-三氯联苯）、PCB-52（2,2′,5,5′-四氯联苯）、PCB-101（2,2′,4,5,5′-五氯联苯）、PCB-118（2,3′,4,4′,5-五氯联苯）、PCB-138（2,2′,3,4,4′,5′-六氯联苯）、PCB-153 （ 2,2′,4,4′,5,5′-六 氯 联 苯 ）、 PCB-180（2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯）：上海安谱公司。

12种 PBDEs单独标准溶液（浓度均为50 μg/mL 于异辛烷）：BDE-15（4,4′-二溴联苯醚）、BDE-25（2,3′,4-三溴联苯醚）、BDE-28（2,4,4′-三溴联苯醚）、BDE-47（2,2′,4,4′-四溴联苯醚）、BDE-99 （ 2,2′,4,4′,5-五 溴 联 苯 醚 ）、 BDE-100（2,2′,4,4′,6-五溴联苯醚）、BDE-153（2, 2′,4,4′,5,5′-六溴联苯醚）、BDE-154（2,2′,4,4′,5,6′-六溴联苯醚）、BDE-183（2,2′,3,4,4′,5′,6-七溴联苯醚）、BDE-203（2,2′,3,4,4′,5,5′,6-八溴联苯醚）、BDE-206（2,2′,3,3′,4,4′,5,5′,6-九溴联苯醚）、BDE-209（十溴联苯醚）：百灵威科技有限公司。

定量内标：PCB-156-d3（2,3,3′,4,4′,5-六氯联苯-d3）（纯度 98%，10.0 μg/mL 于正己烷）：上海安谱公司。

1.1.1 标准溶液配制和标准曲线

分别精确移取7种PCBs和12种PBDEs的标准溶液混合，以异辛烷进行稀释，配制为混合标准储备液，其中PCBs和BDE-3、15、25、28、47、99、100、153、154 的质量浓度为 2 μg/mL，BDE-183、203、206、209的质量浓度分别为4、6、8、10 μg/mL。定量内标以异辛烷进行稀释，配置为质量浓度为100 ng/mL的工作液。所有储备液和工作液在–18 ℃下避光保存。

将 19种持久性有机物的混合标准储备液用异辛烷进行稀释，并加入定量内标工作液，配制成10个浓度梯度的标准曲线溶液，浓度为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 ng/mL（其中BDE-183为2倍、BDE-203为3倍、BDE-206为4倍、BDE-209为5倍）；PCB-156-d3浓度为10 ng/mL。

1.1.2 样品的提取和净化

稻谷样品经脱壳制成糙米后，用粉碎机粉碎成粉后装入自封袋中常温密封避光保存。准确称取糙米粉10.0 g（精确至0.1 g），置于50 mL塑料离心管中，加入100 μL定量内标，振荡均匀后放置2 h；加入10 mL水，充分振荡水化后，加入15 mL乙酸乙酯，充分振摇3 min；依次加入3 g氯化钠和3 g无水硫酸镁，再次充分摇匀3 min；将混合物在10 ℃下，10 000 r/min离心5 min；取上清有机层；向剩余样品中再次加入15 mL乙酸乙酯，充分振摇1 min，再次离心5 min（10 ℃，10 000 r/min），取上层有机层，合并有机提取液，待净化。

将有机提取液在旋转蒸发仪上蒸发近干，剩余油状物使用约1 mL正己烷复溶后，采用酸性硅胶固相净化柱净化。固相柱由5 g 44%（m∶m）酸性硅胶装填而成，首先用10 mL正己烷/二氯甲烷混合液（3/1，V/V）和10 mL正己烷依次淋洗。上样后，再依次使用6 mL正己烷和20 mL正己烷/二氯甲烷混合液（3/1，V/V）进行淋洗，收集上样后所有淋洗液。将收集的淋洗液在旋转蒸发仪上除去大部分溶剂至约0.5 mL，转移至2 mL离心管中，使用1 mL正己烷/二氯甲烷（3/1，V/V）混合液洗涤鸡心瓶，并与样品合并。将溶剂经氮气流吹干后，剩余物中加入1.0 mL异辛烷混匀后转移至气相进样瓶中待分析。

1.2 仪器与设备

8890B气相色谱-7000D三重四极杆质谱（GC-MS/MS）， DB-5MS 毛细管色谱柱(15 m×0.25 mm×0.1 m)，配有 MMI多功能进样口及7693A自动进样器：美国安捷伦公司；Practum213高精度天平（精度0.001 g）：德国赛多利斯公司；N-EVAP112氮吹仪：美国 Organomation公司；Rotavapor R-300旋转蒸发仪：瑞士BUCHI公司；5810R低温高速离心机：德国Eppendorf 公司；Fotector Plus自动固相萃取仪：睿科公司；Laboratory Mill 3310粉碎机：瑞典波通公司。

1.3 气相色谱-三重四极杆串联质谱法分析条件

色谱条件参见本实验室前期已经建立的方法[12]。色谱柱：DB-5MS 毛细管色谱柱(15 m×0.25 mm×0.1 μm)；载气：氦气，流速：1.2 mL/min；进样方式：程序升温加压不分流模式，进样口初始温度150 ℃，保持0.1 min，以600 ℃/min的升温速率升温至310 ℃并保持至分析结束；进样口压力：25 psi，保持1.2 min；进样量：2 μL；柱温箱升温程序：初始温度90 ℃，保持0.5 min，以 5 ℃/min升至 190 ℃，再以 20 ℃/min升至320 ℃，保持5 min。

离子源：电子轰击源；离子源温度：300 ℃；质谱传输线温度：290 ℃；Q1、Q3四极杆温度：200 ℃；碰撞气：氮气，流速为1.5 mL/min；淬灭气：氦气，流速为2.25 mL/min；质谱采用动态多反应检测模式（dynamic multiple reaction monitoring，dMRM），MRM质谱条件见表1；电子倍增器增益因子：15；扫描次数：5次/s。

表1 PCBs和PBDEs的GC-MS/MS参数Table 1 GC-MS/MS parameters of the target PCBs,PBDEs and the internal standard

1.4 分析方法和质量控制

样品分析时，每分析15个样品，加1个溶剂空白溶液和1个溶液混标以确定仪器正常和无残留。采用内标法进行定量。7个指示型 PCBs和12个PBDEs的定量范围，在稻米基质中的方法检出限和定量限见表2。

表2 稻米中7种指示型PCBs和12种PBDEs的线性回归方程、检出限和定量限Table 2 Linear equations, LODs and LOQs of 7 indicative PCBs and 12 PBDEs in rice

1.5 检测结果分析

GC-MS/MS分析结果采用 MassHunter Quantitative进行处理和浓度计算。采用内标进行回收率校正，之后根据取样量计算样品中的浓度。结果进行逐个样品比对，当计算所得 PCBs和PBDEs单体浓度在相应方法定量限（LOQ）以上的样品，采用校正曲线进行定量；计算结果在方法定量限以下的样品，如果信噪比在2以上，判断为阳性样品，并以方法检出限（LOD）为估计浓度。

1.6 膳食暴露风险评估

1.6.1 危害物每日膳食摄入评估

根据所测稻米中PCBs和PBDEs的含量，结合国家统计年鉴[10]和中国居民营养与健康状况监测数据[13]，估算成人稻米摄入量，计算通过稻米每日摄入的污染物的量（Estimated Daily Intake，EDI）。计算公式为：

式中：EDI为PCBs或PBDEs的每日摄入量（pg/kg bw）；C为稻米中污染物的含量（pg/kg dw）；I为成人稻米摄入量（g/d，以200 g/d计）；BW 为成人消费者的平均体重（60 kg）[14]。

1.6.2 危害物暴露风险评估

参考美国环保局（U.S. Environmental Protection Agency，EPA）推荐的健康风险评价模型，通过暴露风险指数（Expose Risk Index，ERI）估算由稻米摄入PCBs和PBDEs的暴露风险[15]，计算公式为：

式中：ADI为危害物每日允许摄入量（WHO和欧盟建议PCBs每日允许最大摄入量为10 ng/kg bw[16]；美国有毒物质和疾病登记处（ASTDR）建议PBDEs每日允许最大摄入量为0.06 mg/kg bw[17]）。

ERI数值应远小于1认为无暴露风险；ERI＞1时认为暴露可对人体产生慢性毒作用风险；ERI接近1（大于或等于0.9）时被认为“有风险”。

2 结果与讨论

2.1 稻米中PCBs和PBDEs检出情况

稻米样品中PCBs和PBDEs检测结果见表3和表4。42%稻米样品中均检出 PCBs；PCBs总体含量（Σ7 PCBs）在0～78 pg/g之间，平均值为5.6 pg/g。在 1个样品中检测到 PDBEs，总含量（Σ12 PBDEs）为 41 pg/g。

表3 稻米样品中7种指示型PCBs污染状况Table 3 The contamination level and risk of 7 indicative PCBs in rice

表4 稻米样品中12种PBDEs的污染状况Table 4 The contamination level and risk of 12 PBDEs in rice

根据检出单体的分布，PCB-28单体检出率最高，为42%；其中，4个样品中的PCB-28的含量水平（11～23 pg/g）略高于方法定量限；其余阳性样品为估计浓度。16%的样品中检出 PCB-52单体，但只有1个样品的含量（12 pg/g）略高于方法定量限，其余样品均根据质谱色谱图判断为阳性并估计浓度。所有检出 PCB-52的样品中均同时检出PCB-28。在一个样品中，检出所有目标PCBs单体，各单体浓度均略高于相应方法检出限；该样品中同时检出4个PBDEs单体，分别为BDE-15、25、28、47，其中 BDE-15、28和 47含量水平（11～23 pg/g）略高于相应方法定量限，BDE-25含量为估算值。

2.2 人群膳食指示性PCBs和PBDEs日摄入量评估和暴露风险评估

以稻米中 PCBs总体均值计算人群日摄入量（EDIΣ7PCBs）为18.6 pg/kg bw，相应暴露风险指数（ERIΣ7PCBs）为 0.002（表3）。稻米中只有一个样品检测出PBDEs，以Σ12 PBDEs合计值计算人群日摄入量（EDIΣ12PBDEs），为 136.6 pg/kg bw，相应暴露风险指数（ERI）为0.002（表4）。

2.3 讨论

本研究结果显示，稻米中PCBs和PBDEs的含量较低。与其它国家的研究结果比较，本研究所得稻米中PCBs的含量与日本[18-19]、西班牙[20-21]、意大利[22]的调查结果处于相同水平，低于韩国[23]和巴基斯坦[24-25]稻米中 PCBs的含量。稻米中PBDEs含量与西班牙[26]和芬兰[27]的调查结果持平，低于巴基斯坦[28]稻米中 PBDEs含量。国内针对稻米中PCBs和PBDEs污染水平的研究主要集中于受污染地区稻米样品中污染物含量的分析[29-38]，本研究所得的结果均远低于这些地区稻米样品中PCBs或PBDEs的含量，与未受污染地区稻米中污染物的含量相当[39]。

在本研究中，稻米中主要PCBs单体为2,4,4′-三氯联苯（PCB-28）和 2,2′,5,5′-四氯联苯（PCB-52），其单体组成和含量水平与我国PCBs生产历史和环境背景值基本相符，说明稻米中的 PCBs应为我国生产的 PCBs在环境介质中的痕量残留物，没有新的污染出现。我国虽然曾经大量生产PBDEs，但仅为十溴联苯醚，未生产过其它PBDEs工业品，本研究仅在 1个样品中检出痕量 BDE-15、25、28、47四种低取代溴联苯醚单体，未检出十溴联苯醚 BDE-209说明该样品所在地曾经可能受到电子垃圾的轻度污染。我国稻米总体未受到PBDEs的污染。

WHO与欧洲国家建议每日PCBs摄入最高限值为10 ng/kg bw[16]；美国有毒物质和疾病登记处（ASTDR）[17]建议每日最高低取代 PBDEs的限量值为0.06 mg/kg。根据本研究结果，PCBs通过稻米的人均日摄入量（Σ7 PCBs）约为18.6 pg/kg bw，远低于 WHO与欧洲国家建议的PCBs摄入最高限值。PBDEs通过稻米的人均日摄入量（Σ12 PBDEs）最高为136.6 pg/kg bw，远低于ASTDR的建议限量值。稻米中PCBs和PBDEs的暴露风险指数（ERI）均远小于1，表明其对人体无健康风险。

3 结论

通过对我国45份稻米中PCBs和PBDEs污染水平的检测，我们发现虽然42%稻米样品中均检出PCBs，1份样品中检出PDBEs，但是PCBs和 PBDEs在稻米中的污染水平均比较低，PCBs总体含量（Σ7 PCBs）在0～78 pg/g之间，平均值为 5.6 pg/g，PBDEs总含量（Σ12 PBDEs）为 41 pg/g。经过膳食风险评估，未发现稻米中此两种持久性有机污染物对人群存在膳食曝露风险。在后续研究中，需要进一步扩展监测污染物目标范围，同时扩大稻米样品采集地区和样品数量，从而更为全面有效地对稻米中持久性有机污染物进行监测和管理，为保障粮食质量安全，维护我国民众的身体健康提供依据。