廣西普通油茶果及林地土壤持久性有機(jī)污染物分布特征

黃小芮，劉曉玲，欒 潔，周靜宣，曾永明，陳松武

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002）

普通油茶（Camelliaoleifera）為山茶科（Theaceae）常綠小喬木，是我國(guó)南方丘陵地區(qū)特有的油料資源樹(shù)種[1]。普通油茶果富含油脂且含有大量易吸收的類黃酮物質(zhì)，具有預(yù)防高血壓、心血管疾病、抗衰老和提高機(jī)體免疫力等功效，還可作為潤(rùn)滑油、防銹油[2-3]。作為廣西近年主要栽培的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種之一，普通油茶種植面積位列全國(guó)第3[4]。截至2021年，廣西普通油茶林面積達(dá)55萬(wàn)公頃，普通油茶籽年產(chǎn)量達(dá)30萬(wàn)噸[5]。土壤可為普通油茶的生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分，化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被大量使用，導(dǎo)致部分區(qū)域土壤存在污染風(fēng)險(xiǎn)[6]。為降低普通油茶產(chǎn)地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，保障普通油茶果的產(chǎn)量與品質(zhì)，開(kāi)展普通油茶果及林地土壤污染物的污染水平研究，有助于更好地了解廣西普通油茶產(chǎn)地污染現(xiàn)狀。

持久性有機(jī)污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是一類能通過(guò)空氣、水流和土壤等途徑在環(huán)境中實(shí)現(xiàn)遷移和生物積累的有機(jī)污染物，易積累且難降解[7]。POPs 包括多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）、多氯聯(lián)苯（Polychlorinated Biphenyls，PCBs）、有機(jī)氯（Organochlorine Pesticides，OCPs）和鄰苯二甲酸酯（Phthalic Acid Esters，PAEs）等。食品中的POPs 含量易在植物生長(zhǎng)和加工過(guò)程中因污染而積累，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。POPs易在油脂豐富的植物中積累，隨普通油茶種植面積的快速增長(zhǎng)，普通油茶產(chǎn)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)逐漸上升，普通油茶的POPs含量也引起了研究人員的關(guān)注。目前，相關(guān)研究表明普通油茶籽和成品油茶籽油中均有POPs 檢出；湖南省、江西省和浙江省的普通油茶果、林地土壤中均可檢測(cè)出PAHs、PCBs 和OCPs[8-9]，普通油茶籽油和成品茶油中均檢測(cè)出PAHs[10-12]、PAEs[13-16]。

鑒于普通油茶存在潛在的POPs污染風(fēng)險(xiǎn)，本研究選取廣西普通油茶果及林地土壤為研究對(duì)象，在廣西普通油茶產(chǎn)地內(nèi)選擇48個(gè)采樣點(diǎn)，采用氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS）建立74 種POPs 同時(shí)檢測(cè)的SOP 方法。將POPs 分為PAHs、PCBs、OCPs 和PAEs 4 大類，分析POPs 在普通油茶果及林地土壤的分布特征，以期更好地了解廣西普通油茶產(chǎn)地的污染狀況，并為普通油茶的質(zhì)量研究提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和制備

在廣西普通油茶主產(chǎn)區(qū)柳州市、來(lái)賓市和百色市，分別選擇1 個(gè)距離工業(yè)污染區(qū)較近的普通油茶種植區(qū)域，以污染最嚴(yán)重區(qū)域設(shè)為污染源（圓心），采用同心圓布點(diǎn)法[17]，距離污染源半徑10 km區(qū)域?yàn)轭A(yù)計(jì)重度污染區(qū)域（A）；距離污染源半徑10～30 km區(qū)域?yàn)轭A(yù)計(jì)中度污染區(qū)域（B）；距離污染源半徑30～50 km 區(qū)域?yàn)轭A(yù)計(jì)輕度污染區(qū)域（C）；距離污染源半徑50～100 km 區(qū)域?yàn)轭A(yù)計(jì)安全區(qū)域（D），在每個(gè)區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)的下風(fēng)向分散設(shè)置4 個(gè)采樣點(diǎn)（表1）。采樣點(diǎn)的土壤采集深度為0～15 cm；將土壤帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，粉碎后過(guò)100 目篩，常溫保存。采集新鮮普通油茶果，帶回實(shí)驗(yàn)室，將其分離成種皮、殼和籽仁，打碎，冷凍保存。3 個(gè)城市共計(jì)采集48 個(gè)采樣點(diǎn)的48批普通油茶果及其對(duì)應(yīng)的土壤，普通油茶果分離后分別得到48份種皮、殼和籽仁。

表1 采樣點(diǎn)分布Tab.1 Distributions of sample sites

1.2 試驗(yàn)試劑和儀器

1.2.1 試驗(yàn)試劑

本試驗(yàn)使用74 種POPs 及其內(nèi)標(biāo)，包含了16 種PAHs、17 種PCBs、23 種OCPs 和18 種PAEs 及5種PAHs 氘代內(nèi)標(biāo)、PCB 198（內(nèi)標(biāo)）、外環(huán)氧七氯B（內(nèi)標(biāo)）和16種PAEs 內(nèi)標(biāo)，均購(gòu)于北京曼哈格生物技術(shù)公司。

16種PAHs和其內(nèi)標(biāo)為萘（Nap）、苊烯（Acy）、苊（Ace）、芴（Flu）、菲（Phe）、蒽（An）、熒蒽（Fl）、芘（Pyr）、苯并（a）蒽（BaA）、屈（Chr）、苯并（b）熒蒽（BbF）、苯并（k）熒蒽（BkF）、苯并（a）芘（BaP）、茚并（1,2,3-cd）芘（InP）、二苯并（a,h）蒽（DahA）和苯并（g,h,i）苝（BghiP）及萘-D8、苊-D10、菲-D10、屈-D12和芘-D12。17種PCBs和其內(nèi)標(biāo)為PCB 3、PCB 8、PCB 18、PCB 29、PCB 50、PCB 28+PCB 31、PCB 52、PCB 44、PCB 101、PCB 149、PCB 118、PCB 153、PCB 138、PCB 180、PCB 194、PCB 206 和PCB 209 及PCB 198。23 種OCPs 和其內(nèi)標(biāo)為六氯苯、α-六六六、δ-六六六、γ-六六六（林丹）、β-六六六、七氯、艾氏劑、反-氯丹、順-氯丹、α-硫丹、β-硫丹、狄氏劑、異狄氏劑、異狄氏醛、硫丹硫酸鹽、異狄氏劑酮、甲氧滴滴涕、o,p′-DDE、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT 和滅蟻靈及外環(huán)氧七氯B。18 種PAEs 為DMP、DEP、DIBP、DBP、DMEP、BMPP、DEEP、DPP、DHXP、BBP、DBEP、DCHP、DEHP、DNOP、DNP、DINP、DPHP 和DAP。16 種PAES 內(nèi)標(biāo)為D4-DMP、D4-DEP、D4-DIBP、D4-DBP、D4-DMEP、D4-BMPP、D4-DEEP、D4-DPP、D4-DHXP、D4-BBP、D4-DBEP、D4-DCHP、D4-DEHP、D4-DPHP、D4-DNOP和D4-DNP。

用于提取、純化POPs的乙腈（色譜純）、丙酮（色譜純）和正己烷（色譜純）購(gòu)于安徽天地高純?nèi)軇┯邢薰荆划愋镣椋ㄉV純）購(gòu)于美國(guó)天地有限公司；NaCl、無(wú)水MgSO4、PSA（N-丙基乙二胺）、納米碳粉和無(wú)水Na2SO4購(gòu)于上海麥克林生化科技股份有限公司；C18色譜柱、Florisil購(gòu)于StanQuik公司。

1.2.2 試驗(yàn)儀器

CE622-1CCN 電子天平購(gòu)于賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司，用于樣品和藥品的稱量；TDZ5 高速離心機(jī)購(gòu)于湖南赫西儀器裝備有限公司，用于離心樣品；M32 全自動(dòng)高通量平行濃縮儀購(gòu)于北京萊伯泰科儀器股份有限公司，用于提取樣品POPs時(shí)的快速濃縮；GCMS-TQ8050NX 氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS/MS）購(gòu)于島津（香港）有限公司，用于樣品POPs 含量的測(cè)定。

1.3 檢測(cè)方法

依據(jù)《植物性食品中有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥多種殘留量的測(cè)定》（GB/T 5009.146—2008）[18]、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中指示性多氯聯(lián)苯含量的測(cè)定》（GB 5009.190—2014）[19]、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多環(huán)芳烴的測(cè)定》（GB 5009.265—2021）[20]和《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鄰苯二甲酸酯的測(cè)定》（GB 5009.271—2016）[21]，建立普通油茶果和林地土壤POPs檢測(cè)的SOP方法。

1.3.1 樣品前處理

分別稱取研磨好的種皮、殼和籽仁10 g 放于50 mL離心管中，依次加入20 mL 乙腈溶液、約2 g NaCl用于鹽析；渦旋萃取，10 000 r/min 離心3 min，取上清液轉(zhuǎn)移至含有MgSO4、C18、PSA 和納米碳粉的離心管中，渦旋混合；將混合液10 000 r/min 離心3 min，取2 mL 上清液于40 ℃氮?dú)獯蹈桑患尤雰?nèi)標(biāo)溶液，再次于40 ℃氮?dú)獯蹈桑? mL 丙酮-異辛烷溶液（V丙酮∶V異辛烷=1∶1）復(fù)溶，獲得待測(cè)種皮、殼和籽仁樣品。

稱取5 g 已過(guò)篩的土壤樣品放于50 mL 離心管中，用20 mL丙酮-正己烷溶液（V丙酮∶V正己烷=1∶1）超聲、渦旋混合萃取，10 000 r/min 離心3 min，取上清液轉(zhuǎn)移至復(fù)合固相萃取小柱（從下至上為Florisil、C18、PSA 和無(wú)水Na2SO4），收集淋洗液于40 ℃氮?dú)獯蹈桑患尤雰?nèi)標(biāo)溶液，再次于40 ℃氮?dú)獯蹈桑? mL丙酮-異辛烷溶液（V丙酮∶V異辛烷=1∶1）復(fù)溶，得待測(cè)林地土壤樣品。

1.3.2 樣品檢測(cè)

將待測(cè)樣品過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜，采用GC-MS/MS測(cè)定。

GC 條件：Rtx-5MS 毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0 ℃，以40 ℃/min 升溫至150 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min升溫至170 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min 升溫至220 ℃，保持1 min，最后以5 ℃/min升溫至310 ℃，保持3 min；進(jìn)樣口溫度為290 ℃；載氣為高純氦氣（99.999%），載氣流速1.0 mL/min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0 μL。

MS 條件：電子轟擊（EI）離子源，電離能量70 eV，離子源溫度280 ℃，傳輸線溫度290 ℃，溶劑延遲4 min。

48 個(gè)采樣點(diǎn)采集回來(lái)的土壤、種皮、殼和籽仁樣品各為1批次，每批次樣品均設(shè)置一組平行雙樣；林地土壤樣品設(shè)置1 組方法空白，普通油茶果樣品設(shè)置1組方法空白，采用內(nèi)標(biāo)法定量樣品中的POPs，各POPs 單體的檢出限為0.27～60.00 μg/kg，在0～250 μg/kg范圍內(nèi)線性良好，R2均大于0.999。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 和Origin 2018 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析；采用Excel 2016軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 普通油茶林地土壤與種皮、殼和籽仁POPs 污染水平

2.1.1 PAHs污染水平

林地土壤及種皮、殼和籽仁主要PAHs為苊、菲、熒蒽、苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（k）熒蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽和苯并（g,h,i）苝（圖1）。10種PAHs在普通油茶果內(nèi)的平均含量均較低，表明PAHs 在普通油茶果內(nèi)污染水平均較低。菲、熒蒽、苯并（b）熒蒽和苯并（g,h,i）苝主要分布在土壤中，說(shuō)明普通油茶果中這些PAHs可能是從土壤中吸收而來(lái)。

圖1 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中多環(huán)芳烴分布情況Fig.1 Distributions of PAHs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.1.2 PCBs污染水平

普通油茶果和林地土壤的PCBs污染程度較輕，含量均在4 μg/kg 以下（圖2）。林地土壤的PCB 52和PCB 8 平均含量分別為1.55 和0.71 μg/kg，高于種皮、殼和籽仁（0.56～0.61、0.01～0.02 μg/kg），說(shuō)明PCB 52和PCB 8在土壤中富集能力較大。林地土壤的PCB 28+PCB 31、PCB 3、PCB 18、PCB 44、PCB 101、PCB 194、PCB 209、PCB 153、PCB 138、PCB 180 和PCB 29 平均含量與種皮、殼和籽仁接近，表明普通油茶果可以富集這些物質(zhì)，林地土壤和普通油茶果中富集程度差不多。種皮、殼和籽仁的PCB 118 平均含量高于林地土壤，說(shuō)明普通油茶果中的這種PCB可能不僅來(lái)源于土壤，也來(lái)源于大氣，在普通油茶果中容易富集。籽仁的PCB 149 和PCB 206 平均含量高于林地土壤、種皮和殼，表明PCB 149 和PCB 206可能具有親脂性，易在籽仁中富集。

圖2 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中多氯聯(lián)苯分布情況Fig.2 Distributions of PCBs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.1.3 OCPs污染水平

除了α-六六六，林地土壤及種皮、殼和籽仁中共檢測(cè)到22種OCPs（圖3）。在林地土壤及種皮、殼和籽仁中，六氯苯和狄氏劑的平均含量相近，說(shuō)明這些OCPs富集程度相差不大。林地土壤主要OCPs為γ-六六六（林丹）、七氯、異狄氏醛和硫丹硫酸鹽，種皮、殼和籽仁主要OCPs均為γ-六六六（林丹）、七氯、p,p′-DDT和異狄氏酮。

圖3 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中有機(jī)氯分布情況Fig.3 Distributions of OCPs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.1.4 PAEs污染水平

林地土壤及種皮、殼和籽仁中均能檢測(cè)到DMP、DIBP、DBP 和DCHP，其中DBP、DCHP 和DIBP 平均含量均較高，需要持續(xù)關(guān)注其是否具有食用安全風(fēng)險(xiǎn)（圖4）。其他10 種PAEs 在林地土壤和普通油茶果中沒(méi)有檢出或者平均含量極低。殼、種皮和籽仁的PAEs 平均含量均低于林地土壤。

圖4 普通油茶林地土壤及種皮、殼和籽仁中鄰苯二甲酸酯分布情況Fig.4 Distributions of PAEs in C.oleifera forest soils,seed coats,shells and kernels

2.2 普通油茶林地土壤與種皮、殼和籽仁不同POPs總含量

PAHs 總含量在林地土壤及種皮、殼和籽仁中的總含量分別為615.45、284.83、268.56 和235.65 μg/kg；PCBs 總含量分別為286.73、200.46、192.83 和172.39 μg/kg（圖5）。PAHs、PCBs 物質(zhì)在土壤中的總含量均高于種皮、殼和籽仁，說(shuō)明這些污染物不容易在普通油茶果內(nèi)富集，不會(huì)對(duì)普通油茶果的食用安全造成影響。

圖5 普通油茶林地土壤及殼、種皮和籽仁中POPs總含量Fig.5 Total contents of POPs in C.oleifera forest soils,shells,seed coats and kernels

OCPs在林地土壤及種皮、殼和籽仁中的總含量分別為355.80、302.66、252.95 和367.69 μg/kg；林地土壤和籽仁的OCPs總含量較高。

PAEs在林地土壤及種皮、殼和籽仁的總含量分別為73.25×103、24.15×103、17.22×103和14.77×103μg/kg，PAEs 在4 種POPs 中含量最高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他3種POPs。

3 結(jié) 論

本研究對(duì)廣西柳州市、百色市和來(lái)賓市3 個(gè)普通油茶主產(chǎn)區(qū)的林地土壤及種皮、殼和籽仁POPs污染水平進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PAHs、PCBs 物質(zhì)不易在種皮、殼和籽仁富集，但對(duì)于土壤中的含量應(yīng)加以控制。環(huán)境中的PAHs 來(lái)源于不充分燃燒的有機(jī)物[22]，林地附近應(yīng)減少有機(jī)物燃燒，降低多環(huán)芳烴污染程度。PCBs常被用作潤(rùn)滑劑和增塑劑等，與生物質(zhì)炭易結(jié)合[23]；可增加炭基肥的施用量增強(qiáng)土壤的凈化能力。OCPs普遍存在于林地土壤及種皮、殼和籽仁，可能是使用含有機(jī)氯的農(nóng)藥、化肥及工業(yè)污染[24]；OCPs 的親脂性較強(qiáng)，最終積累在籽仁中。PAEs 在林地土壤及種皮、殼和籽仁中的含量均較高，這是由于主產(chǎn)區(qū)有塑料污染；在高溫多雨地區(qū)，塑料中的PAEs更容易向環(huán)境遷移[25]，在以后的研究中可進(jìn)一步監(jiān)控PAEs的污染情況。

利益沖突：所有作者聲明無(wú)利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：黃小芮負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集與分析、論文撰寫與修改和文獻(xiàn)檢索；劉曉玲負(fù)責(zé)研究計(jì)劃制定、試驗(yàn)調(diào)查；欒潔負(fù)責(zé)文獻(xiàn)檢索；周靜宣負(fù)責(zé)樣品處理；曾永明負(fù)責(zé)研究計(jì)劃制定、數(shù)據(jù)收集與分析；陳松武負(fù)責(zé)研究計(jì)劃制定、統(tǒng)籌實(shí)施。