南渡河沿岸水稻田土壤有机氯农药污染及健康风险评价_王璟.pdf

第 3 期收稿日期：2022-09-01基金项目：广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金青年基金项目（2019A1515110888）；岭南师范学院大学生创新创业训练计划项目（X202110579021）作者简介：王璟（2000-），女，广东湛江人，在读本科生，研究方向为自然地理学，（电话）13428128356（电子信箱）；通信作者，陈碧珊（1982-），女，广东汕头人，副教授，博士，主要从事土壤地理学、环境演变与对策研究，（电话）18219102410（电子信箱）。第 62 卷第 3 期2023 年 3 月湖北农业科学Hubei Agricultural SciencesVol.62 No.3Mar.，2023王璟，陈碧珊，叶林海，等.南渡河沿岸水稻田土壤有机氯农药污染及健康风险评价 J.湖北农业科学，2023，62（3）：149-156南渡河沿岸水稻田土壤有机氯农药污染及健康风险评价王璟，陈碧珊，叶林海，卢芷晴，钟诗明，李炎松，李烨，冯婷婷，宋军霞（岭南师范学院地理科学学院，广东 湛江524048）摘要：采集雷州市南渡河上、中、下游26个土壤样品，利用气相色谱法测定残留在土壤中的有机氯农药，并利用健康风险评价模型和主成分分析对广东省雷州市南渡河沿岸水稻田土壤中有机氯残留所致风险进行评价。结果表明，南渡河沿岸水稻田土壤中六氯苯、o，p-滴滴伊、p，p-滴滴伊、o，p-滴滴滴、p，p-滴滴滴、o，p-滴滴涕、-666 等均有检出，其中六氯苯检出率最高，为 96.15%，p，p-滴滴伊检出率为92.31%，p，p-滴滴滴和o，p-滴滴涕检出率分别为84.62%和76.92%。这些成分是农用地土壤有机氯残留的主要污染来源，其中DDT异构体p，p-滴滴滴、o，p-滴滴涕、p，p-滴滴伊、o，p-滴滴伊、o，p-滴滴滴5个变量在第一主成分上有较高载荷，可能与过去喷施三氯杀螨醇有关。流域内有机氯农药残留差异明显，总体表现为中游下游上游。健康风险评价结果显示，各类有机氯污染对人体的健康风险较低，属于可接受水平。关键词：有机氯农药污染；水稻田；土壤；健康风险；雷州市南渡河中图分类号：X820.4文献标识码：A文章编号：0439-8114（2023）03-0149-08DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.03.024开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Soil organochlorine pesticide pollution and health risk assessmentin paddy field along Nandu RiverWANG Jing，CHEN Bi-shan，YE Lin-hai，LU Zhi-qing，ZHONG Shi-ming，LI Yan-song，LI Ye，FENG Ting-ting，SONG Jun-xia（School of Geographical Sciences，Lingnan Normal University，Zhanjiang 524048，Guangdong，China）Abstract：26 soil samples were collected from the upper，middle and lower reaches of Nandu River in Leizhou City，Guangdong Province，and the residual organochlorine pesticides in soil were determined by gas chromatography.The health risk assessment model andprincipal component analysis were used to evaluate the risk caused by organochlorine residues in rice soil along the Nandu River inLeizhou City，Guangdong Province.The results showed that hexachlorobenzene，o，p-DDE，p，p-DDE，o，p-DDD，p，p-DDD，o，p-DDT，-HCH were detected in rice fields and soils along the Nandu River.The detection rate of hexachlorobenzene was thehighest，which was 96.15%，and the detection rate of p，p-DDE was 92.31%.The detection rates of p，p-DDD and o，p-DDT were84.62%and 76.92%，respectively.These components were the main pollution sources of organochlorine residues in agricultural soil.Among them，DDT isomer p，p-DDD，o，p-DDT，p，p-DDE，o，p-DDE，o，p-DDD had a higher load on the first principal component，which might be related to the past application of dicofol.There was a significant difference in organochlorine pesticide residues in the basin，and the overall performance was middle reaches lower reaches upper reaches.Health risk assessment resultsshowed that all kinds of organochlorine pollution to human health risk was low，and belonged to the acceptable level.Key words：organochlorine pesticide pollution；rice fields；soil；health risks；Nandu River in Leizhou City湖北农业科学2023 年有机氯农药（Organochlorine pesticides，OCPs）具有高效、低成本、广谱杀虫和使用方便等特点。OCPs在中国 20 世纪 50 年代之后大量使用1，因其结构独特，化学性质稳定2，在环境中难以生物降解，且具高毒性、易通过食物链生物富集等特点，对环境污染严重3-5。难降解的有机氯农药在土壤中残留期可达二三十年之久，自1983年中国禁止生产和使用有机氯农药至今，有机氯农药仍普遍存在于国内土壤中，其不仅对生态环境及人体健康造成危害，也会改变污染土壤的工程性质进而影响上部建筑物安全，是土地开发利用过程中不可忽视的重要问题6。农田土壤质量好坏直接影响作物的质量和数量，进而通过食物链影响人体健康。农药是一类有毒化学品，虽然它的使用可以提高作物产量，但对环境及人体健康产生的危害也相应而生7。有机氯农药作为持久性有机污染物（Persistent organic pollutants，POPs）的一种，由于其具有致癌、致畸、致突变效应8，引起了全球性关注。在生态环境部、科学技术部、国家自然科学基金委员会等组织的高度关注和积极推动下，开展了一系列POPs监测技术研发的科研项目，突破了衡量 POPs监测的技术难题9，中国的POPs监测技术日益成熟。在土壤环境中，有机氯农药通过食物链生物的富集现象更加明显。有机氯农药进入人体，可以积累、富集在人体组织器官中，给人体带来健康危害问题10。土壤中的有机氯农药被生长中的农作物吸收，这些农作物被人类食用后，它的危害成倍数放大11。不同人群出现的健康状况不同，如食用有机氯农药超标食物的女性人群，患乳腺癌、子宫癌等生殖器官恶性肿瘤和子宫内膜疾病的概率显著增大。怀孕期间的女性食用被有机氯农药污染的食物，胎儿的智力发育与神经系统易受到影响，可能会导致所生胎儿智力障碍。对于男性群体而言，暴露在有机氯农药环境或食用被有机氯农药污染的食物，可能会影响其生殖机能，甚至造成胚胎发育障碍、子代发育不良等现象11。雷州半岛地处中国大陆南端，属于热带季风气候北缘，作物熟制一年两熟至三熟，土壤肥沃，是中国传统的农业高产区。过去大量使用有机氯农药，使该地区农产品安全性问题受到广泛关注，因而对雷州半岛典型区域土壤有机氯农药污染状况进行调查研究有重要意义12。南渡河发源于广东省遂溪县坡仔村，横贯雷州半岛，西达北部湾，东入南海。南渡河是雷州市的重要供水源地，河畔的1.47104hm2粮区是素有“广东粮仓”之称的雷州东西洋，自西向东奔流 88 km 的南渡河水量充沛，是连片高产农田的主要灌溉水源，确保了粮田的丰收，也是雷州市生活备用水源，更是解决雷州半岛西南部干旱问题的希望之源13。本研究对广东省雷州市南渡河沿岸水稻田有机氯农药污染状况进行调查，明确其分布特征及主要来源，并对南渡河沿岸土壤有机氯农药污染的生态风险和健康风险状况进行评价，以期为水稻田土壤污染修复和管理提供数据支撑；同时为南渡河沿岸建设、发展高效优质的水稻种植业提供科学依据。1材料与方法1.1样品采集本研究于2021年7月在广东省雷州市南渡河沿岸水稻田进行野外考察并采集土壤样品，样品采集采用梅花型布点法，采样过程中避开秸秆焚烧及施用大量家禽粪便的水稻田，使用 PVC 管、不锈钢铁铲、塑料胶锤等器具采集表土，每个土壤取样点采集深度为 020 cm，并进行均匀混合。共采集土壤表土样点 26个，采样时均使用 GPS定位，样点分布如图 1所示，土壤样品使用密封袋装袋后带回土壤实验室。1.2样品处理在土壤实验室将土壤样品自然风干，剔除植物根系、石块等杂物，采用石英研钵将土壤研磨充分，过100目筛后送往黑龙江省农业科学院农产品质量安全研究所（农业农村部谷物及制品质量监督检验测试中心）进行有机氯农药含量测试分析。样品测试采用气相色谱法，主要测试步骤如下：取2份10 g的土壤样品，一份加入无水硫酸钠进行脱水处理，另外一份用来测定干物质含量。将土壤样品转移到萃取罐中，加入 30 mL丙酮-正己烷混合溶液，微波萃取后收集提取液。继续将样品分别进行索氏提取与加压流体萃取，收集提取液。在玻璃漏斗中垫一层玻璃纤维滤膜，加入5 g无水硫酸钠，将提取液经漏斗加入到浓缩装置中，再用10 mL丙酮-正己烷混合溶液洗涤容器，同样经漏斗倒入浓缩装置中。在45 条件下将提取液浓缩至 1 mL。用滴管将提取液转移至硅酸镁固相萃取柱上，弃去流出液，加入2 mL丙酮-正己烷混合溶剂，收集洗脱液，继续洗涤小柱，直到收集的洗脱液为 10 mL为止。将洗脱液浓缩定样后进行进样、检测，记录目标物的保留时间、峰高或峰面积，空白试样的测定按照与试样测定相同的仪器分析条件进行测定，以确保试验精度。1.3主成分分析主成分分析是利用“降维”的思想，考虑各变量之间的相互关系，将多个指标转换为少数几个互不相关的指标，用较少的变量去解释原始数据中的大150第 3 期部分变异。主成分分析的优点是每个主成分均是原始变量的线性组合，且各主成分之间互不相关，减少了信息的交叉14，这就使得主成分比原始变量具有某些更优越的性能。主成分分析的方法普遍运用在科学研究中15，16。本研究利用 SPSS 25软件对南渡河沿岸26个水稻田土壤样品中14种OCPs进行了主成分分析，分析水稻田土壤有机氯农药残留状况。1.4土壤污染的人体健康风险评价使用PBCA（Risk-based corrective action）模型作为健康风险评价方法，