2015, Vol. 36
2. 北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
2. Beijing Food Environment and Health Engineering Research Center, Beijing 100081, China
多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是联苯的1～10位上的氢原子被一个或多个氯原子取代后形成的氯代烃类化合物，其同分异构体和同系物多达209种[1]. PCBs具有良好的化学稳定性、 热稳定性、 阻燃性、 导热性和绝缘性[2]，长期以来被广泛用于变压器和电容器内的绝缘介质、 热交换剂、 润滑剂等[3]. 由于其具有生物毒性、 亲脂性、 难降解性、 半挥发性和高富集性等，极大地威胁了人类与动物的健康. 2001年在《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》中，PCBs被纳入优先控制的12类持久性有机污染物之一.
虽然在20世纪80年代中后期，世界各国已停止PCBs的生产和使用，但已有相当部分的PCBs进入环境，参与到全球的生物地球化学循环中[3]. PCBs中有12个单体被称为类二 英多氯联苯(dioxin-like PCBs，或DL-PCBs)，毒性因子较大，在环境介质中广泛存在并通过食物链生物浓缩、 放大后，对人类产生毒害作用[4].
目前，我国对于PCBs的研究主要集中在东部地区大气、 水、 土壤以及生态毒理方面，而对西南部高海拔地区少数民族人体暴露水平的研究还未见报道; 在检测人体PCBs水平上，主要利用静脉血、 脐带血、 母乳、 体脂[5, 6, 7, 8, 9, 10]等生物检测材料，很少使用头发. 但头发作为具有较高的脂肪含量的生物监测物[11,12]，适合用于检测人体中脂溶性持久性有机污染物. 同时有研究显示，对于普通人群，饮食是PCBs进入人体的主要途径，PCBs的污染水平与饮食具有相关性[11,13]. 凉山州是中国最大的彝族聚居区，本研究采样地(木里藏族自治县及西昌周边各县)的现代工业基本是空白，其发展也相当缓慢，工业污染程度轻. 同时，该地区长期生活的藏族和彝族的饮食差异较大，有利于进行不同民族PCBs浓度与饮食相关性的对比研究. 因此，为了解四川凉山彝族自治州PCBs的污染状况，同时探讨人体PCBs暴露水平与饮食、 性别的相关性，本研究分析了四川省凉山州地区青少年头发中PCBs的浓度及其主要同族体构成，并对比PCBs的浓度在藏族和彝族、 男性和女性青少年中的差异，以期为后续该地区的研究以及今后PCBs暴露途径的研究提供参考.
1 材料与方法 1.1 样品的采集及饮食情况调查
2013年2～4月，在四川省凉山州大兴乡、 木里县及西昌市周边各县采集了20份10～19岁彝族青少年(男性8份，女性12份)和19份11～19岁藏族青少年(男性11份，女性8份)后枕部头发，每份约2 g. 采集后，样品用洁净锡纸包好，于-20℃避光保存至分析.
采集头发的同时对被采样者进行饮食情况的问卷调查，问卷中包括性别、 年龄、 民族、 联系方式、 食肉种类及次数/周、 饮品种类及次数/周等，为分析PCBs污染水平与饮食情况的相关性提供依据.
1.2 主要试剂试剂: 甲苯(农残级，美国J. T. Baker)、 正己烷(农残级，北京北化精细化学品有限责任公司)、 二氯甲烷(农残级，北京北化精细化学品有限责任公司)、 丙酮(农残级，北京北化精细化学品有限责任公司)，硅胶(农残级，粒度: 100～200目，2倍体积的二氯甲烷浸泡后，4倍体积的二氯甲烷淋洗，之后置于120℃烘箱中12 h，密封备用，德国MERCK公司)，酸性硅胶(活化后的硅胶100 g在玻璃棒搅拌下缓慢滴入浓硫酸44 g制成)，碱性硅胶(活化后的硅胶100 g在玻璃棒搅拌下缓慢滴入1mol ·L-1 NaOH 30 g制成).
PCB混合标样: 多氯联苯(DL-PCBs)混合标样(IUPAC编号)含有13 C12-PCB-81、 -77、 -123、 -118、 -114、 -105、 -126、 -167、 -156、 -157、 -169、 -189购自Cambridge Isotope Laboratories. 12 C12-PCB-77、 -123、 -118、 -114、 -105、 -126、 -167、 -156、 -169、 -180、 -189购自Dr. Ehrenstorfer.
1.3 实验方法 1.3.1 样品前处理将采集的发样用超纯水超声清洗3次，每次10 min，自然风干至恒重并称量. 将样品转移至索式提取器中，加入80 mL正己烷/丙酮(1 ∶1，体积比)混合液以及16μg ·L-1 40 μL 13 C-PCBs内标，提取48 h. 然后将提取液旋转蒸发至2 mL，用复合硅胶柱(复合硅胶柱由下到上依次填充: 玻璃棉、 1.0 g中性硅胶、 4.0 g碱性硅胶、 1.0 g中性硅胶、 8.0 g酸性硅胶、 2.0 g中性硅胶、 4 g无水Na2SO4)净化，用50 mL正己烷活化并上样，18 mL正己烷预淋洗，加入100 mL正己烷/二氯甲烷(97 ∶3，体积比)洗脱; 将洗脱液进行旋转蒸发至2 mL，转移至10 mL离心管中，氮吹浓缩，并定容到进样小瓶中(80 μL)，待分析测定.
1.3.2 GC-MS实验条件样品用Agilent 6890N-5975气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司)测定.
色谱条件: DB-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm i. d.,膜厚0.1 μm，Agilent J&W)，进样口温度为300℃. 升温程序: 初始温度100℃保持3 min，以5 ℃ ·min-1升至270℃保持3 min. 载气为高纯氦气，柱流速为1.0 mL ·min-1，采用不分流进样.
质谱条件: 负化学电离源(NCI)，选择离子监测模式(SIM)，甲烷为反应气，离子源温度为150℃，四极杆温度为150℃. PCB-81、 -77扫描离子为m/z 290、 292; PCB-123、 -118、 -114、 -105、 -126扫描离子为m/z 326、 328; PCB-167、 -156、 -157、 -169扫描离子为m/z 360、 362; PCB-189扫描离子为m/z 394、 396; 13 C12-PCBs内标扫描离子m/z与12 C12-PCBs相对应依次增加12.
1.3.3 质量保证和质量控制(QA/QC)为保证样品分析流程的可靠性，尽量避免分析样品过程中可能造成的污染和损失，将39份样品分4批进行处理，每批样品做2个过程空白实验，样品中加入13 C12-PCB-77、 -81、 -105、 -114、 -118、 -123、 -126、 -156、 -157、 -167、 -169、 -189作为内标来检测回收率. 空白加标回收率为: 104.54%±11.26%，过程空白中所检出的目标物含量低于样品中含量的5%. 方法检出限为: 0.26～2.34 pg ·g-1.
2 结果与讨论 2.1 藏、 彝青少年头发中多氯联苯的浓度水平表 1为藏、 彝青少年头发中多氯联苯同族体的含量及检出率，∑DL-PCBs为9.6～991.6 pg ·g-1，对比欧洲以头发作为生物检测物的研究，凉山地区青少年头发中∑DL-PCBs的总浓度低于欧洲人发中的PCBs平均水平2～3个数量级(表 2); 而对比国内其他地区(表 2)，如北京地区儿童头发[18]、 吉林长春地区青少年头发[19]以及公主岭青少年头发[11]中PCBs的浓度，凉山地区也显著低于上述国内地区，表明当地青少年受到PCBs的污染程度较轻. 刘文杰[20]在对四川卧龙地区土壤和大气中PCBs的浓度水平进行研究时，发现PCBs浓度有随着海拔高度的升高而升高的趋势且具有“冷凝结”现象，PCBs会在高海拔地区某些环境介质中相对富集. 由于本实验采样地区为高海拔较偏远山区，几乎没有工业，而PCBs主要应用在印刷业、 工业和交通业，所以该地区PCBs最有可能为大气传输的外来贡献.
 | 表 1 藏、 彝青少年头发中DL-PCBs的浓度及检出率1) Table 1 Concentrations and detection rates of DL-PCBs in the adolescents hair of Tibetan and Yi nationality |
| 表 2 凉山青少年头发中PCBs的浓度水平与其他地区的对比1) Table 2 Comparison of theLevels of PCBs in hair samples between Liangshan and other regions/countries in the literature |
根据图 1可以看出PCB-77、 PCB-105、 PCB-118为凉山藏彝青少年头发中多氯联苯的主要同族体，占∑PCBs的84.7%，DL-PCBs单体中PCB-118的浓度最高，其对DL-PCBs浓度的贡献达46.2%，其次贡献较高的为PCB-105和PCB-77，贡献分别为24.6%、 13.9%，该结果与北京居民母乳[21]、 长春儿童和青少年头发[19]、 吉林公主岭青少年头发[11]中PCBs的主要同族体构成类似，为五氯联苯所占比率最大. 其中张利等[11]在对吉林公主岭青少年头发中PCBs污染水平进行研究时，分析了PCBs同族体构成与我国使用历史的相关性，发现五氯联苯主要用于油漆添加剂的制造，而油漆在我国使用广泛，这可能是造成我国PCBs的污染主要以低氯代多氯联苯为主的主要原因，同时，这与我国生产和使用的PCBs主要为低氯代的事实相符[22].
 | 图 1 凉山藏、 彝青少年头发中DL-PCBs的中值 Fig. 1 Median levels of DL-PCBs in the adolescents hair of Tibetan versus Yi nationality |
根据潘静[23]对四川卧龙地区的土壤和牦牛肉脂肪中12种DL-PCBs的测定结果(表 3)，发现彝族发样与牦牛脂肪中PCBs(P=0.016<0.05)，藏族发样与牦牛脂肪中PCBs(P=0.000<0.01)，彝族发样与土壤中PCBs(P=0.000<0.01)，藏族发样与土壤中PCBs(P=0.002<0.01)，都存在着显著的相关性，说明该地区发样、 土壤、 脂肪中PCBs同族体的构成具有一致性.
| 表 3 四川地区土壤、 牦牛脂肪、 藏彝头发中DL-PCBs的浓度与同族体构成百分比1) Table 3 Concentrations and the percents of congeners of DL-PCBs in soil,yaks fat,adolescents hair of Tibetan and Yi nationality in Sichuan province |
有研究表明，由于PCBs的亲脂性和化学稳定性，其易通过食物链产生生物积累和放大效应，导致其随着营养级的升高浓度逐渐增大[24,25]，而人类作为食物链最顶端的消费者，受到环境中PCBs污染通过食物链蓄积和放大的影响最大，所以除职业暴露人群外，通过饮食大量摄取的PCBs是人体中PCBs暴露的主要来源[19, 17, 26].
尽管本研究样品采自同一地区，但由于当地不同少数的饮食结构有所差异，即采样地区彝族的食肉频度平均高于藏族，从表 1和图 1可以明显地看出，彝族发样的部分PCBs含量高于藏族，通过t-检验(independent sample t-test)表明藏、 彝两个民族发样中DL-PCBs浓度存在显著性差异(P<0.05). Chao等[27]及Bocio等[28]的研究发现，PCBs的主要贡献来源于肉类、 鱼类和奶制品，由于调查地区属于山区，参与调查者很少食用鱼类，所以本研究结合调查问卷的结果分析PCBs浓度与食肉、 饮奶次数的相关性(图 2)，并进行Pearson检验，结果发现彝族青少年头发中PCBs的浓度与每周食肉、 饮奶的次数(R2=0.286; P=0.015)、 藏族青少年头发中PCBs的浓度与每周食肉、 饮奶的次数(R2=0.328; P=0.010)均呈现出显著正相关性，表明饮食摄入可能是该地区藏、 彝青少年头发中PCBs的来源之一.
 | 图 2 藏、 彝青少年发样中DL-PCBs的浓度与食肉、 饮奶习惯散点图 Fig. 2 Scatter plots for concentrations of DL-PCBs in the adolescents hair of Tibetan and Yi nationality and eating habits of meat and milk |
从表 1和图 3可以明显看出,女性发样中PCB-77、 -105、 -118、 -156、 -157、 -167的浓度高于男性，t检验表明不同性别发样中PCBs浓度存在显著性差异(P<0.05)，且女性发样中PCBs浓度显著高于男性，而这与Altshul 等[29]对比男女头发与血液样本中PCBs含量，Liang等[19]对比吉林长春青少年男女头发中PCBs及PCBs指示同族体以及张利等[11]对比吉林公主岭青少年男女发样中PCBs污染水平时得到的研究结论一致. 这可能是由于当地少数民族女性蓄发时间较长，头发中的PCBs代谢和排泄缓慢，容易长期积累[11]，女性体脂含量较高，另外，当地主要是女性下厨的习俗[30]也可能使女性的头发更容易吸附含脂量高的油烟，从而导致其发样中PCBs含量显著高于男性.
 | 图 3 凉山地区不同性别青少年发样中DL-PCBs的中值 Fig. 3 Median levels of DL-PCBs in the hair of males versus females in Liangshan region |
(1)四川省凉山州藏、 彝青少年头发样品中PCBs的浓度低于国内外现有的头发中的水平，PCBs同族体以低氯联苯为主，高氯联苯含量较低，与我国生产和使用PCBs的种类事实相符.
(2)彝族青少年发样中的PCBs浓度显著高于藏族(P<0.05)，其浓度与每周食肉、 饮奶的次数均具有相关性(P=0.015; P=0.010)，表明通过饮食摄入的PCBs可能是该地区藏、 彝青少年头发中PCBs的来源之一.
(3)凉山地区青少年发样中PCBs的浓度与性别有关(P<0.05)，女性发样中的浓度显著高于男性.
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