氯化石蜡(chlorinated paraffins，CPs)又称氯烃，是一类正构烷烃的氯代衍生物，被广泛运用于工业生产活动(如作为金属加工液、 阻燃剂和密封剂等)，具有电绝缘性、 耐火性、 稳定性和低挥发性^[1]. 相对于中链氯化石蜡(碳链长度为14~17)和长链氯化石蜡(碳链长度为18~30)，短链氯化石蜡(碳链长度为10~13，short-chain chlorinated paraffins,SCCPs)因其较强的生物累积特性和更高的毒性而受到公众的广泛关注. 已有的报道表明SCCPs在全球多地区生物和人类母乳样本中均有检出^[2,3,4]. 在高暴露剂量条件下，SCCPs可造成老鼠和虹鳟鱼肝损伤^[5,6]. 目前SCCPs已经被列入了斯德哥尔摩公约候选POPs名单.

作为世界上第一大氯化石蜡生产国，2007年中国氯化石蜡年产量已经增长到60万t，生产工厂超过140家^[7]. 近年来我国有关SCCPs环境行为研究逐渐增多，但主要集中在大气、 土壤、 底泥等环境介质中^{[8, 9]}，Zeng等^[10]发现污水处理厂是SCCPs的一个重要点源，在其下游湖中采集到的湖水、 底泥和水生生物样品中均检测到相对高含量的SCCPs. 但是对于我国居民膳食中SCCPs的研究仍非常缺乏. 有限的信息表明，2009年北京市日常食品中SCCPs的浓度相比于1993年提高了两个数量级^[11]. Yuan等^[12]调查了中国环渤海区域9个沿海城市软体动物样品中SCCPs浓度水平，发现其在我国海产品中可普遍被检出.

大连是中国重要的旅游和海港城市，海鲜等食品摄入是该区域居民主要的污染物暴露途径之一. 为进一步了解该区域近海海产品中SCCPs的累积和分布特征，笔者在大连市金石滩采集了鱼类、 虾蟹和贝类等样品，使用气相色谱-低分辨电子捕获负化学离子源质谱联用仪(GC/ECNI-LRMS)对这些海产品中SCCPs含量进行测定，以期评估我国居民通过膳食消费摄取SCCPs的潜在健康风险.

1 材料与方法 1.1 样品采集

2012年8月在大连市金石滩采集20种海产品(将大小和体重无明显差异的同种海产品混合均匀,共组成20个样品)，包括①鱼类：老板鱼(n=2)、 大黄鱼(n=15)、 黄鱼(n=6)、 黑鱼(n=4)、 鲶鱼(n=5)、 鳝鱼(n=2)； ②虾蟹类：海虾(n=10)、 飞蟹(n=5)、 花盖蟹(n=4)； ③贝类：毛蚶(n=4)、 小文蛤(～125 g肉质湿重，下同)、 白蛤(～97 g)、 黄蛤(～179 g)、 香螺(n=14)、 紫贻贝(～245 g)、 栉空扇贝(～251 g)、 日月贝(～315 g)； ④其它：章鱼(n=3)、 管蛆(～220 g)、 海胆(n=4). 样品采集后，用铝箔包好，装入自封袋中密封,运输途中用冰袋冷藏，返回实验室后于-20℃冷冻保存.

¹³ C₁₀-trans-chlordane(100 ng ·μL^-1,溶于环己烷)标准品购自Cambridge Isotope Laboratories(Andover,USA). 3种不同氯含量(质量分数：51.5%、 55.5%和63.0%)的SCCPs标准样品和ε-六氯环己烷(ε-HCH,10 ng ·μL^-1)均购自Ehrenstorfer GmbH(Augsburg,Germany).

实验所用的有机溶剂均为农残级. 二氯甲烷和正己烷购于Fisher (Hampton,NH)，环己烷购于Tedia Company Inc. (Fairfield,OH,USA). 浓硫酸(优级纯)购于北京化工厂. 无水硫酸钠(分析纯)购于天津津科精细化工研究所，使用前在马弗炉中660℃活化6 h. 硅胶(63~100 μm)和弗罗里土(150~250 μm) 均购于Merck公司 (Whitehouse Station,NJ)，使用前分别在马弗炉中550℃活化12 h和140℃活化7 h.

海产品室温下解冻后用二次蒸馏水清洗干净，取其肉质冷冻干燥至恒重，用高速粉碎机磨成粉末. 各种海鲜样品含水率(M,%)的计算如式(1)

准确称1 g鱼类或虾蟹/0.5 g贝类和10 g无水硫酸钠混合均匀，加入10 μL ¹³ C₁₀-trans-chlordane (0.1 ng ·μL^-1,溶于环己烷)作为回收率内标. 使用加速溶剂萃取仪(ASE350,Dionex)对样品进行萃取，条件如下：萃取溶剂为正己烷/二氯甲烷(1 ∶1,体积比)混合溶液； 萃取温度100℃； 系统压力1 500 psi； 加热时间5 min； 静态时间10 min； 循环3次； 冲洗体积60%； 吹扫时间120 s. 萃取结束后，往提取液中加入适量的酸性硅胶(40%,质量分数)除去脂肪，然后通过5 g无水硫酸钠小柱进行过滤. 滤液旋转蒸发至约2 mL，转移至复合硅胶柱(内径1 cm)进一步净化. 其中复合硅胶柱从下往上依次为3 g弗罗里土，2 g中性硅胶，5 g酸性硅胶(30%,质量分数)，4 g无水硫酸钠. 加样前用50 mL正己烷对柱子进行预淋洗. 上样后先用35 mL正己烷进行预淋洗，然后用100 mL正己烷/二氯甲烷混合溶液(1 ∶1,体积比)进行洗脱. 洗脱液旋转蒸发浓缩至约2 mL,氮吹定容为200 μL，转换溶剂为环己烷并转移至进样小瓶中. 仪器分析前加入10 μL ε-HCH (1 ng ·μL^-1,溶于环己烷)进样内标，涡轮振荡均匀.

使用重量法测定海鲜产品的脂肪含量^[13]. ①取干净圆底烧瓶记录空瓶重量. ②将样品萃取液转移至圆底烧瓶中经旋转蒸发、 氮吹吹干，然后待圆底烧瓶平衡至恒重记录此时的重量. ③前后重量差即为可提取脂肪含量.

气相色谱(Agilent 7890A),色谱柱为HP 5-MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm，J&W Scientific),进样口温度250℃,进样体积1 μL，不分流模式. 升温程序：柱箱初始温度100℃,保持1 min； 以30℃ ·min^-1升至160℃,保持5 min； 最后以30℃ ·min^-1升至310℃,保持17 min. 高纯氦气作为载气，恒流模式，载气流速为36cm ·s^-1.

三重四级杆质谱(Agilent 7000A),电子捕获负化学离子源模式(ECNI)，甲烷作为反应气，离子源温度200℃，传输线温度275℃. 使用选择性离子监测模式(SIM)检测¹³ C₁₀-trans-chlordane离子、 ε-HCH离子和SCCPs相对丰度较高的[M-Cl]^-离子.

参考文献^{[12, 14]}的方法对SCCPs进行定量，其中SCCPs总响应因子与ECNI-LRMS测得的氯含量显著线性相关(R2=0.97). 所有玻璃仪器使用前均在400℃烘6 h并用二氯甲烷清洗3次. 前处理过程中每批样品(8个)包括一个实验空白(10 g无水硫酸钠)用于检测可能存在的实验室空白. 结果表明生物样品¹³ C₁₀-trans-chlordane回收率在73%～89%之间. 平行样实验(n=3)用于评价样品分析的精确性，标准偏差为±5%，表明所采用的方法重现性良好. 方法检测限(MDL)定义为平均空白加上3倍标准偏差约为48 ng ·g^-1,C₁₀ (46%) 和C₁₁ (30%) 为主要背景干扰物，实际样品报道结果均经过空白校正.

2 结果与讨论 2.1 各类海产品中∑SCCPs∑的含量

∑SCCPs∑在所有海产品中均有检出，其干重浓度范围为77～8 250 ng ·g^-1,含水率为74%～88%,氯含量介于59.9%～63.8%之间，如表 1所示.

表 1(Table 1)

表 1 大连市金石礁海产品脂肪含量、 含水率、 氯含量、 ∑SCCPs∑和各碳原子同族体干重浓度水平 /ng ·g-1 Table 1 Lipid content,moisture content,chlorine content and concentrations of ∑SCCPs∑ and their congener groups in seafood collected from Golden Pebble Beach,Dalian (dry weight)/ng ·g-1 样品种类 脂肪含量/% 含水率/% 氯含量/% ∑ C10 C11 C12 C13 SCCPs∑ 老板鱼 4.2 78 60.5 28.5 26.7 25.4 29.4 110 大黄鱼 10.8 77 60.8 30.2 33.5 16.6 19.7 100 黄鱼 9.7 77 61.1 401 386 370 232 1 390 黑鱼 18.2 74 61.0 46.4 25.5 17.5 14.7 104 鲶鱼 20.9 74 61.2 75.4 42.7 31.8 23.2 173 鳝鱼 44.5 76 63.5 776 1 840 1 690 1 060 3 510 海虾 4.4 76 61.5 153 156 148 126 394 飞蟹 10.4 78 59.9 854 718 1 920 3 770 5 440 花盖蟹 16.5 77 61.5 665 886 898 828 2 210 毛蚶 4.6 84 61.3 2 160 2 760 3 920 3 330 8 250 小文蛤 9.0 88 63.4 1 030 739 348 267 1 560 白蛤 5.0 78 62.5 2 850 2 910 2 400 1 880 6 660 黄蛤 4.7 86 63.5 977 687 268 204 1 400 香螺 3.1 80 61.3 54.6 27.3 18.1 11.0 77 紫贻贝 10.6 85 63.8 905 596 246 186 1 260 栉空扇贝 10.1 83 63.8 880 594 232 180 1 230 日月贝 11.5 81 62.5 441 241 86.1 56.6 1 010 章鱼 7.6 86 61.3 1 780 2 300 2 350 1 700 8 130 管蛆 8.0 83 61.8 2 430 2 730 2 690 2 280 7 040 海胆 25.1 79 63.8 198 139 37.5 30.2 262

表 1 大连市金石礁海产品脂肪含量、 含水率、 氯含量、 ∑SCCPs∑和各碳原子同族体干重浓度水平 /ng ·g-1 Table 1 Lipid content,moisture content,chlorine content and concentrations of ∑SCCPs∑ and their congener groups in seafood collected from Golden Pebble Beach,Dalian (dry weight)/ng ·g-1

6种鱼类的鱼肉中∑SCCPs∑干重浓度范围为100～3 510 ng ·g^-1，平均值为898 ng ·g^-1，顺序为：鳝鱼＞黄鱼＞鲶鱼＞老板鱼＞黑鱼＞大黄鱼. 该区域鱼体内∑SCCPs∑平均浓度低于Zeng等^[10]报道的高碑店湖中鱼类∑SCCPs∑平均浓度范围(1 000～3 500 ng ·g^-1). 如果利用含水率进行校准，鱼类∑SCCPs∑的湿重浓度范围则为23～842 ng ·g^-1，平均值为214 ng ·g^-1，高于来自北欧地区鱼类肌肉中∑SCCPs∑湿重浓度(7~13 ng ·g^-1)^[15]. 在虾蟹类样品中,海虾∑SCCPs∑干重浓度为394 ng ·g^-1. 而飞蟹和花盖蟹中∑SCCPs∑浓度明显高于海虾，分别为5 440 ng ·g^-1和2 210 ng ·g^-1. 采集到的8种贝类中∑SCCPs∑干重浓度介于77～8 250 ng ·g^-1之间，其平均值为2 680 ng ·g^-1，顺序为：毛蚶＞白蛤＞小文蛤＞黄蛤＞紫贻贝＞栉空扇贝＞日月贝＞香螺. 整体上贝类中∑SCCPs∑平均浓度与之前Yuan等^[12]的结果相当，香螺中∑SCCPs∑浓度最低为77 ng ·g^-1，但本研究所采集的毛蚶和白蛤中∑SCCPs∑浓度(8 250 ng ·g^-1和6 660 ng ·g^-1)比文献2009年的样品有明显增加. 章鱼、 管蛆和海胆这3种海产品中∑SCCPs∑干重浓度分别为8 130、 7 040和262 ng ·g^-1. 以上结果显示，不同种类海产品∑SCCPs∑含量有很大的差异，其原因可能是由于它们各自有着不同的栖息场所和捕食习惯. Houde等^[16]调查了安大略湖和密歇根湖中几种水生生物体内SCCPs、 PCBs和OCPs的浓度分布，发现样品中∑SCCPs∑的浓度要远低于∑PCBs∑和∑DDT∑. 然而与其它持久性有机污染物(OCPs、 PCBs和PBDEs)相比，大连市软体动物中∑SCCPs∑呈现出更高的浓度水平，这可能和SCCPs在中国生产和使用量有关，也可能是因为各类POPs环境调查采用了不同的实验方法导致结果差异^[17].

所检测样品中，鳝鱼脂肪含量最高达到44.5%，香螺脂肪含量最低只有3.1% (表 1). 除鳝鱼外，其它鱼类脂肪含量范围为4.2%～20.9%，贝类脂肪含量介于3.1%～11.5%之间，虾蟹脂肪含量为4.4%～16.5%，与以前的报道结果处于同一水平^[18,19]. 大量研究已经表明生物体内PCBs、 PBDEs等高辛醇-水分配系数(lgKow)的亲脂性POPs浓度与脂肪含量有着很好的相关性^[18,20]. Higler等^[21]测定人工合成SCCPs的lgKow范围在4.10～8.67之间，暗示SCCPs也是一类亲脂性化合物，具有较大的生物富集潜力. 尽管鱼类样品中∑SCCPs∑干重浓度与脂肪含量没有显著的相关性(Spearman R=0.371，P=0.47，图 1)，但随着脂肪含量的增加，鱼体内∑SCCPs∑呈现上升的趋势，表明脂肪含量可能是影响∑SCCPs∑在鱼类体内富集的重要因素. 同样地，采集的贝类样品中∑SCCPs∑干重浓度与脂肪含量也没有显著相关性(P=0.96)，这可能是受到生物体种间差异的影响.

图 1

Fig. 1

图 1 鱼类脂肪含量与∑SCCPs∑干重浓度相关性 Fig. 1 Relationship between lipid content and ∑SCCPs∑ levels (dry weight) in fish samples

如图 2所示，不同海产品中SCCPs碳原子同族体组成存在差异.在鱼类(除老板鱼和鳝鱼)、 贝类(除毛蚶)和海胆中，C₁₀和C₁₁为其主要碳原子同族体，平均约占总量的42.1%和29.5%. 然而在虾蟹和其他海产品中，C₁₂和C₁₃的比例有了明显的提高，其在海产品中的百分比含量与∑SCCPs∑干重浓度具有一定正相关性(Spearman R=0.502，P<0.05 图 3). 相对于低浓度的海产品，高浓度海产品(∑SCCPs∑>2 000 ng ·g^-1)中C_12-13的比例有了明显提高，平均百分比含量可达54.7%，与以前的研究结果相一致^[12]，这表明在类似的近海区域中，∑SCCPs∑富集能力强的鱼、 虾蟹和贝类等海洋生物可能倾向于累积更多碳链长度更长的SCCPs(C₁₂和C₁₃).

图 2

Fig. 2

图 2 海产品中SCCPs碳原子同族体(C10~C13)和氯原子同族体(Cl5~Cl10)组成图 Fig. 2 Composition profiles for SCCP carbon homologues (C10-C13) and chlorine homologues (Cl5-Cl10) in seafood 红线代表C10-11或Cl6-8平均百分比含量

图 3

Fig. 3

图 3 海产品中∑SCCPs∑干重浓度与C12-13百分比含量相关性 Fig. 3 Correlation between ∑SCCPs∑ concentrations (dry weight) and the percentages of C12-13 in seafood

总体上，所有海产品中SCCPs碳原子同族体平均相对丰度顺序为C₁₀＞C₁₁＞C₁₂≈C₁₃，C_10-11约占总量的61.1%. Coelhan^[22]曾发现在市场采购的鱼类样品中，C₁₀是其主要SCCPs同族体. 然而在底特律河、 波罗的海及北海采集的鱼和贝类样品中C₁₁和C₁₂为其主要SCCPs同族体^[2,23]. 这种区域间的差异很可能是由于当地排放源不同或各地区使用不同类型的氯化石蜡混合物造成. 中国主要使用的工业CPs混合物为CP-42、 CP-52和CP-70，其中CP-42和CP-52占到生产总量的80%以上^[24]. Gao等^[25]报道了CP-42、 CP-52和CP-70中SCCPs分布，发现C₁₀是其主要碳原子同族体，这与大连市海产品中的调查结果相一致. 海产品SCCPs氯原子同族体组成比例十分接近. 总体而言，Cl₇、 Cl₈和Cl₆是最主要的同族体，其平均比例分别达到了39.8%、 23.9%和23.8%，Cl_6-8约占总量的87.6%. 其次，Cl₉、 Cl₅和Cl₁₀的平均百分比含量分别为5.6%、 5.6%和1.2%. 海产品中SCCPs同族体组成与中国各地区大气监测结果相似^[26,27]，Tomy等^[28]也发现海洋哺乳动物体内更短碳链同族体(C₁₀和C₁₁)在∑SCCPs∑中占有更高的比重，这可能是由于C₁₀和C₁₁有着更高的蒸气压，便于长距离传输.

为了分析海产品中SCCPs各同族体间内在关系，对各同族体干重浓度进行了Spearman相关性分析. 如表 2所示，各碳原子同族体间均存在显著正相关性(P<0.01)，相关系数(r)范围为0.839～0.979，C₁₀、 C₁₁、 C₁₂和C₁₃相邻同族体相关系数分别为0.919、 0.959和0.979. 除Cl₅与Cl₁₀，各氯原子同族体间也存在显著正相关(P<0.01),相关系数在0.620～0.977之间，Cl₅、 Cl₆、 Cl₇、 Cl₈、 Cl₉及Cl₁₀相邻相关系数分别为0.820、 0.971、 0.977、 0.959和0.881. 有研究报道活性污泥中SCCPs碳(氯)原子同族体之间存在很强线性相关性(r为0.90～0.97，P<0.05)^[29]. Li等^[26]调查了东亚地区大气SCCPs浓度分布，发现中国大气中SCCPs各碳原子同族体之间存在显著相关性(r为0.732～0.971，P<0.01),这可能与SCCPs在中国大量生产使用以及氯化石蜡工业混合物中包含各种SCCPs单体有关. 海产品中SCCPs同族体之间显著相关性表明它们可能拥有相同的来源和相似的生物蓄积以及迁移转化过程.

表 2(Table 2)

表 2 海产品中SCCPs各碳(氯)原子同族体之间Spearman相关性分析1) Table 2 Spearmans correlations among different SCCP homologues in seafood Cl6 Cl7 Cl8 Cl9 Cl10 0.820** 0.789** 0.713** 0.620** 0.394 Cl5 C11 0.919** 0.971** 0.944** 0.883** 0.687** Cl6 C12 0.877** 0.959** 0.977** 0.950** 0.797** Cl7 C13 0.839** 0.929** 0.979** 0.959** 0.809** Cl8 C10 C11 C12 0.881** Cl9 1)黑体数字代表SCCPs各碳原子同族体之间相关系数,非黑体数字为SCCPs各氯原子同族体之间相关系数，** 表示P<0.01

表 2 海产品中SCCPs各碳(氯)原子同族体之间Spearman相关性分析1) Table 2 Spearmans correlations among different SCCP homologues in seafood

(1)大连市金石礁海产品∑SCCPs∑干重浓度范围在77～8 250 ng ·g^-1，鱼、 虾蟹和贝类等样品中∑SCCPs∑浓度存在较大的差异，这可能是由于它们各自不同的栖息场所和生活习惯所导致.

(2)海产品中SCCPs以短碳链长度(C_10-11)和中等氯代(Cl_6-8)单体为主，∑SCCPs∑含量越高的物种倾向于累积更高比例的C_12-13.

(3)该区域海产品中SCCPs各碳(氯)同族体之间显著相关性，表明它们可能有着相同的来源和相似的生物蓄积以及迁移转化过程.