稻米中多氯聯苯及多溴聯苯醚殘留及風險評估

張 煒，楊永壇?

（國家糧食和物資儲備局科學研究院 糧油質量安全研究所，北京 100037）

持久性有機污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是一系列具有長期殘留性、高毒性、生物累積性和半揮發性的天然或人工合成的有機污染物，可以通過大氣、水和生物等介質進行長距離遷移，對環境和生物體有嚴重危害性[1]。多氯聯苯（Polychlorinated Biphenyl，PCBs）和多溴聯苯醚（Polybrominated Diphenyl Ethers，PBDEs）是典型的持久性有機污染物。PCBs曾作為電容器和變壓器的絕緣油、熱交換劑、潤滑油和阻燃劑，廣泛應用在電力工業、化工業和冶金業等領域[2]。PBDEs是應用最廣的添加型溴代阻燃劑，在20世紀70年代大量生產并商品化，廣泛用于電子、化工、建材、紡織、石油、采礦等多個領域[3]。隨著人們對PCBs和PBDEs的了解，發現這些物質具有神經毒性、肝毒性，會造成人和動物的內分泌失調，免疫障礙，而且可能導致癌癥[4]。因此，世界各國相繼停止 PCBs和 PBDEs的生產。2004年，PCBs被列入“斯德哥爾摩公約”的A類消除名單；之后，2009年和2017年，五溴聯苯醚、八溴聯苯醚以及十溴聯苯醚也相繼被列入A類名單，禁止生產和使用。

根據記載，我國在1965—1974年間曾生產1萬余噸PCBs，其中9 000 t為三氯聯苯，主要用于電容器浸漬劑，其余1 000多噸主要為五氯聯苯，用于油漆添加劑；同時，也通過進口電容器的方式引入了其它類型的 PCBs。雖然 PCBs和PBDEs已被禁止生產，但由于其過去生產量巨大，在使用過程中不斷滲漏到周圍環境中，而且其分子結構穩定，在環境介質之中長期存在，并通過食物鏈進入生物體內進行蓄積，危害人體健康。人體對PCBs和PBDEs的主要曝露途徑為食品攝入（約90%）[5-6]。因此，對食品中PCBs和PBDEs的含量分析和風險評價一直受到關注[7]。歐盟和我國均制定了法規和標準對食品中 PCBs的最高限量進行了規定，但其中均未包括稻米等谷物類食品。采用2011年歐盟法規[8]中對肉蛋奶類食品規定的指示型PCBs（Σ6 PCBs）最高限量值（0.8 ng/g）和我國國家標準GB2762—2017[9]中規定的水產品動物及其制品PCBs（Σ7 PCBs）限量標準（0.5 mg/kg），但稻米等主糧中并未制定相關的限量標準。

稻米是我國人們生活中最主要的主食之一[10]，稻米的質量安全關系到人們身體健康和社會穩定。水稻處于食物鏈最底層，直接與環境介質作用，環境中殘留的PCBs和PBDEs可能通過根系吸收或空氣沉積方式進入水稻，并傳遞到稻谷籽粒[11]。本研究通過對 45個稻米樣品中的 7種指示性多氯聯苯和12種代表性PBDEs的污染水平進行檢測，評估相應的居民膳食暴露健康風險，以期為我國食品中持久性有機污染物的污染狀況和風險評估及趨勢分析提供科學數據。

1 材料與方法

1.1 試劑和樣品

正己烷、乙酸乙酯、異辛烷（農殘級）：百靈威科技有限公司；二氯甲烷（農殘級）、44%硫酸酸化（m/m）硅膠：上海安譜公司；無水氯化鈉無水硫酸鎂（分析純）：上海阿拉丁公司。

7種指示型多氯聯苯單獨標準溶液（濃度均為 100 μg/mL，溶于異辛烷）：PCB-28（2,4,4′-三氯聯苯）、PCB-52（2,2′,5,5′-四氯聯苯）、PCB-101（2,2′,4,5,5′-五氯聯苯）、PCB-118（2,3′,4,4′,5-五氯聯苯）、PCB-138（2,2′,3,4,4′,5′-六氯聯苯）、PCB-153 （ 2,2′,4,4′,5,5′-六 氯 聯 苯 ）、 PCB-180（2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯聯苯）：上海安譜公司。

12種 PBDEs單獨標準溶液（濃度均為50 μg/mL 于異辛烷）：BDE-15（4,4′-二溴聯苯醚）、BDE-25（2,3′,4-三溴聯苯醚）、BDE-28（2,4,4′-三溴聯苯醚）、BDE-47（2,2′,4,4′-四溴聯苯醚）、BDE-99 （ 2,2′,4,4′,5-五 溴 聯 苯 醚 ）、 BDE-100（2,2′,4,4′,6-五溴聯苯醚）、BDE-153（2, 2′,4,4′,5,5′-六溴聯苯醚）、BDE-154（2,2′,4,4′,5,6′-六溴聯苯醚）、BDE-183（2,2′,3,4,4′,5′,6-七溴聯苯醚）、BDE-203（2,2′,3,4,4′,5,5′,6-八溴聯苯醚）、BDE-206（2,2′,3,3′,4,4′,5,5′,6-九溴聯苯醚）、BDE-209（十溴聯苯醚）：百靈威科技有限公司。

定量內標：PCB-156-d3（2,3,3′,4,4′,5-六氯聯苯-d3）（純度 98%，10.0 μg/mL 于正己烷）：上海安譜公司。

1.1.1 標準溶液配制和標準曲線

分別精確移取7種PCBs和12種PBDEs的標準溶液混合，以異辛烷進行稀釋，配制為混合標準儲備液，其中PCBs和BDE-3、15、25、28、47、99、100、153、154 的質量濃度為 2 μg/mL，BDE-183、203、206、209的質量濃度分別為4、6、8、10 μg/mL。定量內標以異辛烷進行稀釋，配置為質量濃度為100 ng/mL的工作液。所有儲備液和工作液在–18 ℃下避光保存。

將 19種持久性有機物的混合標準儲備液用異辛烷進行稀釋，并加入定量內標工作液，配制成10個濃度梯度的標準曲線溶液，濃度為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為2倍、BDE-203為3倍、BDE-206為4倍、BDE-209為5倍）；PCB-156-d3濃度為10 ng/mL。

1.1.2 樣品的提取和凈化

稻谷樣品經脫殼制成糙米后，用粉碎機粉碎成粉后裝入自封袋中常溫密封避光保存。準確稱取糙米粉10.0 g（精確至0.1 g），置于50 mL塑料離心管中，加入100 μL定量內標，振蕩均勻后放置2 h；加入10 mL水，充分振蕩水化后，加入15 mL乙酸乙酯，充分振搖3 min；依次加入3 g氯化鈉和3 g無水硫酸鎂，再次充分搖勻3 min；將混合物在10 ℃下，10 000 r/min離心5 min；取上清有機層；向剩余樣品中再次加入15 mL乙酸乙酯，充分振搖1 min，再次離心5 min（10 ℃，10 000 r/min），取上層有機層，合并有機提取液，待凈化。

將有機提取液在旋轉蒸發儀上蒸發近干，剩余油狀物使用約1 mL正己烷復溶后，采用酸性硅膠固相凈化柱凈化。固相柱由5 g 44%（m∶m）酸性硅膠裝填而成，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。上樣后，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）進行淋洗，收集上樣后所有淋洗液。將收集的淋洗液在旋轉蒸發儀上除去大部分溶劑至約0.5 mL，轉移至2 mL離心管中，使用1 mL正己烷/二氯甲烷（3/1，V/V）混合液洗滌雞心瓶，并與樣品合并。將溶劑經氮氣流吹干后，剩余物中加入1.0 mL異辛烷混勻后轉移至氣相進樣瓶中待分析。

1.2 儀器與設備

8890B氣相色譜-7000D三重四極桿質譜（GC-MS/MS）， DB-5MS 毛細管色譜柱(15 m×0.25 mm×0.1 m)，配有 MMI多功能進樣口及7693A自動進樣器：美國安捷倫公司；Practum213高精度天平（精度0.001 g）：德國賽多利斯公司；N-EVAP112氮吹儀：美國 Organomation公司；Rotavapor R-300旋轉蒸發儀：瑞士BUCHI公司；5810R低溫高速離心機：德國Eppendorf 公司；Fotector Plus自動固相萃取儀：?？乒?；Laboratory Mill 3310粉碎機：瑞典波通公司。

1.3 氣相色譜-三重四極桿串聯質譜法分析條件

色譜條件參見本實驗室前期已經建立的方法[12]。色譜柱：DB-5MS 毛細管色譜柱(15 m×0.25 mm×0.1 μm)；載氣：氦氣，流速：1.2 mL/min；進樣方式：程序升溫加壓不分流模式，進樣口初始溫度150 ℃，保持0.1 min，以600 ℃/min的升溫速率升溫至310 ℃并保持至分析結束；進樣口壓力：25 psi，保持1.2 min；進樣量：2 μL；柱溫箱升溫程序：初始溫度90 ℃，保持0.5 min，以 5 ℃/min升至 190 ℃，再以 20 ℃/min升至320 ℃，保持5 min。

離子源：電子轟擊源；離子源溫度：300 ℃；質譜傳輸線溫度：290 ℃；Q1、Q3四極桿溫度：200 ℃；碰撞氣：氮氣，流速為1.5 mL/min；淬滅氣：氦氣，流速為2.25 mL/min；質譜采用動態多反應檢測模式（dynamic multiple reaction monitoring，dMRM），MRM質譜條件見表1；電子倍增器增益因子：15；掃描次數：5次/s。

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

1.4 分析方法和質量控制

樣品分析時，每分析15個樣品，加1個溶劑空白溶液和1個溶液混標以確定儀器正常和無殘留。采用內標法進行定量。7個指示型 PCBs和12個PBDEs的定量范圍，在稻米基質中的方法檢出限和定量限見表2。

表2 稻米中7種指示型PCBs和12種PBDEs的線性回歸方程、檢出限和定量限Table 2 Linear equations, LODs and LOQs of 7 indicative PCBs and 12 PBDEs in rice

1.5 檢測結果分析

GC-MS/MS分析結果采用 MassHunter Quantitative進行處理和濃度計算。采用內標進行回收率校正，之后根據取樣量計算樣品中的濃度。結果進行逐個樣品比對，當計算所得 PCBs和PBDEs單體濃度在相應方法定量限（LOQ）以上的樣品，采用校正曲線進行定量；計算結果在方法定量限以下的樣品，如果信噪比在2以上，判斷為陽性樣品，并以方法檢出限（LOD）為估計濃度。

1.6 膳食暴露風險評估

1.6.1 危害物每日膳食攝入評估

根據所測稻米中PCBs和PBDEs的含量，結合國家統計年鑒[10]和中國居民營養與健康狀況監測數據[13]，估算成人稻米攝入量，計算通過稻米每日攝入的污染物的量（Estimated Daily Intake，EDI）。計算公式為：

式中：EDI為PCBs或PBDEs的每日攝入量（pg/kg bw）；C為稻米中污染物的含量（pg/kg dw）；I為成人稻米攝入量（g/d，以200 g/d計）；BW 為成人消費者的平均體重（60 kg）[14]。

1.6.2 危害物暴露風險評估

參考美國環保局（U.S. Environmental Protection Agency，EPA）推薦的健康風險評價模型，通過暴露風險指數（Expose Risk Index，ERI）估算由稻米攝入PCBs和PBDEs的暴露風險[15]，計算公式為：

式中：ADI為危害物每日允許攝入量（WHO和歐盟建議PCBs每日允許最大攝入量為10 ng/kg bw[16]；美國有毒物質和疾病登記處（ASTDR）建議PBDEs每日允許最大攝入量為0.06 mg/kg bw[17]）。

ERI數值應遠小于1認為無暴露風險；ERI＞1時認為暴露可對人體產生慢性毒作用風險；ERI接近1（大于或等于0.9）時被認為“有風險”。

2 結果與討論

2.1 稻米中PCBs和PBDEs檢出情況

稻米樣品中PCBs和PBDEs檢測結果見表3和表4。42%稻米樣品中均檢出 PCBs；PCBs總體含量（Σ7 PCBs）在0～78 pg/g之間，平均值為5.6 pg/g。在 1個樣品中檢測到 PDBEs，總含量（Σ12 PBDEs）為 41 pg/g。

表3 稻米樣品中7種指示型PCBs污染狀況Table 3 The contamination level and risk of 7 indicative PCBs in rice

表4 稻米樣品中12種PBDEs的污染狀況Table 4 The contamination level and risk of 12 PBDEs in rice

根據檢出單體的分布，PCB-28單體檢出率最高，為42%；其中，4個樣品中的PCB-28的含量水平（11～23 pg/g）略高于方法定量限；其余陽性樣品為估計濃度。16%的樣品中檢出 PCB-52單體，但只有1個樣品的含量（12 pg/g）略高于方法定量限，其余樣品均根據質譜色譜圖判斷為陽性并估計濃度。所有檢出 PCB-52的樣品中均同時檢出PCB-28。在一個樣品中，檢出所有目標PCBs單體，各單體濃度均略高于相應方法檢出限；該樣品中同時檢出4個PBDEs單體，分別為BDE-15、25、28、47，其中 BDE-15、28和 47含量水平（11～23 pg/g）略高于相應方法定量限，BDE-25含量為估算值。

2.2 人群膳食指示性PCBs和PBDEs日攝入量評估和暴露風險評估

以稻米中 PCBs總體均值計算人群日攝入量（EDIΣ7PCBs）為18.6 pg/kg bw，相應暴露風險指數（ERIΣ7PCBs）為 0.002（表3）。稻米中只有一個樣品檢測出PBDEs，以Σ12 PBDEs合計值計算人群日攝入量（EDIΣ12PBDEs），為 136.6 pg/kg bw，相應暴露風險指數（ERI）為0.002（表4）。

2.3 討論

本研究結果顯示，稻米中PCBs和PBDEs的含量較低。與其它國家的研究結果比較，本研究所得稻米中PCBs的含量與日本[18-19]、西班牙[20-21]、意大利[22]的調查結果處于相同水平，低于韓國[23]和巴基斯坦[24-25]稻米中 PCBs的含量。稻米中PBDEs含量與西班牙[26]和芬蘭[27]的調查結果持平，低于巴基斯坦[28]稻米中 PBDEs含量。國內針對稻米中PCBs和PBDEs污染水平的研究主要集中于受污染地區稻米樣品中污染物含量的分析[29-38]，本研究所得的結果均遠低于這些地區稻米樣品中PCBs或PBDEs的含量，與未受污染地區稻米中污染物的含量相當[39]。

在本研究中，稻米中主要PCBs單體為2,4,4′-三氯聯苯（PCB-28）和 2,2′,5,5′-四氯聯苯（PCB-52），其單體組成和含量水平與我國PCBs生產歷史和環境背景值基本相符，說明稻米中的 PCBs應為我國生產的 PCBs在環境介質中的痕量殘留物，沒有新的污染出現。我國雖然曾經大量生產PBDEs，但僅為十溴聯苯醚，未生產過其它PBDEs工業品，本研究僅在 1個樣品中檢出痕量 BDE-15、25、28、47四種低取代溴聯苯醚單體，未檢出十溴聯苯醚 BDE-209說明該樣品所在地曾經可能受到電子垃圾的輕度污染。我國稻米總體未受到PBDEs的污染。

WHO與歐洲國家建議每日PCBs攝入最高限值為10 ng/kg bw[16]；美國有毒物質和疾病登記處（ASTDR）[17]建議每日最高低取代 PBDEs的限量值為0.06 mg/kg。根據本研究結果，PCBs通過稻米的人均日攝入量（Σ7 PCBs）約為18.6 pg/kg bw，遠低于 WHO與歐洲國家建議的PCBs攝入最高限值。PBDEs通過稻米的人均日攝入量（Σ12 PBDEs）最高為136.6 pg/kg bw，遠低于ASTDR的建議限量值。稻米中PCBs和PBDEs的暴露風險指數（ERI）均遠小于1，表明其對人體無健康風險。

3 結論

通過對我國45份稻米中PCBs和PBDEs污染水平的檢測，我們發現雖然42%稻米樣品中均檢出PCBs，1份樣品中檢出PDBEs，但是PCBs和 PBDEs在稻米中的污染水平均比較低，PCBs總體含量（Σ7 PCBs）在0～78 pg/g之間，平均值為 5.6 pg/g，PBDEs總含量（Σ12 PBDEs）為 41 pg/g。經過膳食風險評估，未發現稻米中此兩種持久性有機污染物對人群存在膳食曝露風險。在后續研究中，需要進一步擴展監測污染物目標范圍，同時擴大稻米樣品采集地區和樣品數量，從而更為全面有效地對稻米中持久性有機污染物進行監測和管理，為保障糧食質量安全，維護我國民眾的身體健康提供依據。