浙江沿海貝類體內(nèi)有機錫化合物分布特征與風險評價

方 杰，母清林，張慶紅，王曉華

(浙江省海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 舟山 316021)

0 引言

在海洋航運及海上作業(yè)中常使用含有三丁基錫(TBT)和三苯基錫(TPT)等有機錫化合物(OTs)的涂料以防止海洋附著生物的污損[1]。研究表明，在水和沉積物中低濃度的三丁基錫和三苯基錫就可以對水生生物產(chǎn)生高毒性，導致海洋腹足類生物的性畸變[2-3]，被認為是迄今為止由人為因素大量進入海洋環(huán)境的最毒物質(zhì)之一[4]。許多國家已將TBT和TPT及其降解產(chǎn)物列入了優(yōu)先污染控制的黑名單中[5-6]。

目前，國內(nèi)對近岸海域有機錫污染的相關(guān)研究有很多，關(guān)注生物體中有機錫污染狀況的相關(guān)報道主要集中在渤海灣[7]、廈門海域[8-9]、深圳灣[10]、珠江三角洲[11]和香港[12-13]等區(qū)域。上述研究表明,我國部分近岸海域的貝類和腹足類生物均不同程度受到了有機錫的污染，而在船舶活動頻繁的港口碼頭和養(yǎng)殖區(qū)附近水域有機錫污染程度相對較高。

浙江省是我國重要的海洋漁業(yè)生產(chǎn)基地，沿海的船舶修造、航運業(yè)也十分發(fā)達。由于沿海養(yǎng)殖和船舶修造業(yè)涉及使用含有機錫的防污涂料，因此不可避免地會對海洋生物造成污染風險，但至今鮮有浙江沿海貝類生物有機錫污染的調(diào)查報道。本研究采用戊基化格氏衍生GC-FPD方法對浙江沿海雙殼貝類體內(nèi)的TBT和TPT，以及代謝產(chǎn)物一丁基錫(MBT)、二丁基錫(DBT)、一苯基錫(MPT)、二苯基錫(DPT)共6種OTs進行檢測分析，探討浙江沿海生物體有機錫的分布特征和健康風險狀況，以期為有機錫的污染控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為海洋生態(tài)環(huán)境保護提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域和海洋生物種類

2019年9月以定點方式從定海、普陀、象山、三門、瑞安和樂清等6個縣(市)7個采樣點(采樣站位見圖1，其中定海兩個采樣點編號分別為定海1和定海2)采集了6種21份雙殼貝類生物樣品，所選擇的雙殼貝類種類是浙江沿海具有種群代表性的生物種類(表1)。研究區(qū)覆蓋了浙江沿海的主要區(qū)域。采集的雙殼貝類樣品經(jīng)現(xiàn)場冷凍(-18 ℃)后帶回實驗室。

圖1 浙江沿海7個生物采樣站位分布Fig.1 Locations of the seven sampling sites along Zhejiang coastal area

表1 采集的雙殼貝類生物種類名稱及體長信息Tab.1 Information of identities and body lengths of collected bivalve mollusks

1.2 樣品預處理

樣品制備方法按海洋監(jiān)測規(guī)范(GB17378.6—2007)[14]進行。樣品解凍后，在取出生物組織前分別測量個體長度，取個體大小相近的20～30只貝類用塑料刀和鑷子取出其軟體組織并歸在一起放入勻漿機中勻化樣品。取勻化樣品作冷凍干燥處理(-40 ℃，0.12 mbar)數(shù)天。樣品冷凍干燥完全后在瑪瑙研缽中研磨成粉，最后將均質(zhì)化的樣品放入已凈化的玻璃瓶內(nèi)于-20 ℃的冰箱內(nèi)避光保存。

1.3 樣品分析和色譜條件

樣品前處理方法參照海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程(HY/T147.3—2013)[15]，稱取3.000～5.000克凍干樣品經(jīng)鹽酸/甲醇二次提取后，正戊基溴化鎂衍生化，弗羅里硅土凈化，濃縮定容至0.5 mL后待測。

色譜分析儀器采用日本島津GC2030氣相色譜儀(配FPD檢測器和610 nm錫濾光片)。HP-5 m色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度：280 ℃；柱溫：40 ℃保持3 min，然后以10 ℃/min升至220 ℃，再以20 ℃/min升至260 ℃，最后以3 ℃/min升至290 ℃。檢測器溫度：300 ℃；氫氣流量：40 mL/min；空氣流量：60 mL/min；尾吹氣流量：50 mL/min。載氣：高純氮氣，流速為1.0 mL/min。進樣量：1.0 μL(不分流進樣)。

1.4 標準物質(zhì)

6種有機錫氯化物標準品一丁基錫(MBT)、二丁基錫(DBT)、三丁基錫(TBT)、一苯基錫(MPT)、二苯基錫(DPT)、三苯基錫(TPT)和內(nèi)標化合物三戊基錫均購自美國AccuStandard Inc.，質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL。衍生化試劑正戊基溴化鎂購自北京百靈威科技有限公司，濃度為1.0 mol/L。

1.5 分析質(zhì)量保證

在生物樣品提取前，樣品中加入內(nèi)標化合物。每批樣品均帶有空白樣、平行樣和基體加標樣來進行分析的質(zhì)量控制。有機錫化合物均以回收內(nèi)標作回收校正計算。

校正曲線均采用五點濃度計算，各目標化合物的線性曲線相關(guān)系數(shù)(r2)在0.993～0.999之間。同時在樣品分析過程中，隨機插入校正曲線的中間濃度點以評價儀器的穩(wěn)定性(RPD < 20%)，丁基錫和苯基錫的檢出限范圍為(0.29～0.42) ng·g-1(以Sn計,干重)。

實際樣品的加標回收率：有機錫各組份的回收率為75%～108%，平均回收率為85.4%；平行樣的相對偏差均小于10.2%。

以下內(nèi)容除特別注明外，生物體中有機錫的含量單位均為ng·g-1(以Sn計,干重)。

2 結(jié)果與討論

2.1 浙江沿海貝類生物體內(nèi)有機錫的含量

浙江沿海貝類體內(nèi)有機錫含量、貝類體內(nèi)丁基錫和苯基錫含量范圍及檢出率見表2和表3。

表2 浙江沿海貝類體內(nèi)有機錫含量Tab.2 Concentrations of organotins in shellfishes from coastal areas of Zhejiang ng·g-1

表3 浙江沿海貝類體內(nèi)丁基錫和苯基錫含量范圍及檢出率Tab.3 Concentration ranges and detection rate of butyltins and phenyltins in shellfishes of Zhejiang coastal area

由結(jié)果可知，貝類體內(nèi)苯基錫的檢出率較高(52.4%)，含量介于nd～203.6 ng·g-1之間。除毛蚶外，苯基錫是貝類體內(nèi)主要的污染物，約占有機錫總含量的88.4%～100%。而DPT是主要的苯基錫污染物，約占42.2%～100%，含量范圍為nd～104.8 ng·g-1。丁基錫的檢出率為23.8%,含量范圍為nd～8.2 ng·g-1，以三丁基錫為主，而貝類體內(nèi)均未檢出MBT。

貝類體內(nèi)的丁基錫檢出率和含量均呈現(xiàn)TBT>DBT>MBT的變化規(guī)律。鄧利 等[10]在對深圳蛇口港及深圳灣潮間帶動物(牡蠣、貽貝等)檢測有機物污染時發(fā)現(xiàn)，所有站位采集的雙殼類體內(nèi)普遍檢測出TBT及其降解產(chǎn)物DBT，但均未檢測出MBT。趙孔祥 等[16]對來自大連、山東和天津沿海的貝類中的有機錫進行檢測時發(fā)現(xiàn)，主要以TBT為主。上述研究與本研究結(jié)果相似，說明研究區(qū)域貝類體內(nèi)的丁基錫主要以三丁基錫為主。

貝類體內(nèi)苯基錫含量呈現(xiàn)DPT>MPT>TPT的變化規(guī)律，顯示苯基錫主要以TPT的降解產(chǎn)物DPT和MPT為主。從含量水平來看，研究區(qū)域貝類體內(nèi)的苯基錫含量遠遠高于丁基錫含量。有報道稱[17],TPT除了可以用于防污涂料添加劑外，還廣泛地作為農(nóng)業(yè)殺蟲劑成分用于海水養(yǎng)殖的網(wǎng)箱中。另外，由于作為防污涂料成分的TPT價格低于TBT，這也使得漁民更傾向于使用含TPT的防污涂料[18]。貝類體內(nèi)較高的苯基錫含量可能與防污涂料中TPT的釋放輸出有關(guān)。

2.2 丁基錫和苯基錫在不同采樣點的分布特征

由于污染背景不同，不同采樣點采集的貝類動物體內(nèi)丁基錫和苯基錫含量往往差異很大。比較有機錫化合物在不同采樣點中的分布有利于分析其在各地的污染水平和可能的來源。

圖2為浙江沿海貝類體內(nèi)有機錫含量的分布變化。普陀站貝類體內(nèi)的有機錫和苯基錫含量為最高，其次為定海兩個采樣點。象山站貝類中的丁基錫含量為最高，定海兩個采樣點的丁基錫含量水平相當，而普陀站、三門站和樂清站三地的貝類中丁基錫均未檢出。

圖2 浙江沿海各站位貝類中丁基錫和苯基錫平均含量分布Fig.2 Regional distribution of butyltins and phenyltins average concentration in shellfishes along Zhejiang coastal area

從不同區(qū)域貝類中有機錫含量的變化來看，各地有機錫含量水平差異較大。普陀站和定海站貝類中的有機錫含量明顯高于其它區(qū)域，說明貝類體內(nèi)有機錫含量與其棲息地有著較為緊密的關(guān)系，有機錫污染在海洋環(huán)境中的不均勻性導致了其在貝類體內(nèi)含量水平分布的不均勻性。WANG et al[19]對廈門海域的研究中發(fā)現(xiàn)，有機錫污染與海上航運關(guān)系密切。同樣，KEVIN et al[20]對香港海域疣荔枝螺(Reishiaclavigera)有機錫污染的長期時空變化趨勢進行了研究，發(fā)現(xiàn)在漁村和臺風避風地的疣荔枝螺體內(nèi)三苯基錫和總有機錫含量最高，認為海運可能是有機錫污染的主要來源之一。寧波舟山港作為中國沿海主要港口和國家綜合運輸體系的重要樞紐，是國內(nèi)重要的鐵礦石中轉(zhuǎn)基地、原油轉(zhuǎn)運基地、液體化工儲運基地和華東地區(qū)重要的煤炭、糧食儲運基地。2019年寧波舟山港的貨物吞吐量達到了11.2億噸[21](其中舟山港為7億噸[22])，而溫州港和臺州港貨物吞吐量分別為0.75億噸和0.49億噸[21]。不同區(qū)域貝類體內(nèi)有機錫含量從高到低呈現(xiàn)出：普陀站和定海站(舟山港)>象山站(寧波港)>樂清站和瑞安站(溫州港)>三門站(臺州港)的變化趨勢。由此可見，港口貨物吞吐量對貝類體內(nèi)有機錫含量具有重要的影響，說明海運船舶的防污涂料可能是貝類體內(nèi)有機錫的主要來源。

2.3 丁基錫和苯基錫在不同物種中的生物富集

不同生物種類對有機錫化合物的吸收、降解和代謝機制各有不同，導致其體內(nèi)有機錫水平往往產(chǎn)生很大差異。本研究共采集了6種不同的貝類生物，圖3為丁基錫和苯基錫在5種貝類體內(nèi)含量水平的分布情況(菲律賓蛤仔體內(nèi)因未檢出有機錫而不做統(tǒng)計;另外，MBT在所有貝類中均未檢出，也不作統(tǒng)計)。由圖可知，除毛蚶中丁基錫含量高于苯基錫外，其它4種貝類中苯基錫含量均高于丁基錫含量。從苯基錫化合物來看，貽貝對苯基錫富集能力最強，其次為青蛤，而泥蚶和縊蟶的含量水平相當，都較低。各站位毛蚶體內(nèi)均檢出丁基錫且含量為所有種類最高，其次為縊蟶，這可能與兩者棲息于潮間帶軟泥或含砂的泥質(zhì)環(huán)境，易蓄積丁基錫和對丁基錫的代謝能力較低等因素有關(guān)。

圖3 不同貝類體內(nèi)丁基錫和苯基錫平均含量分布Fig.3 Distribution of average levels of butyltins and phenyltins in shellfishes

綜合來看，貽貝對有機錫的富集能力最強，其體內(nèi)含量水平遠遠高于其它貝類，該結(jié)果與沈海濤 等[23]的研究結(jié)論相符。影響不同貝類體內(nèi)有機錫的富集水平除棲息環(huán)境中有機錫污染水平外，還取決于其它因素，如不同的攝食行為、不同的消除代謝行為和污染物在其體內(nèi)的儲存機制等[24]。由于目前國內(nèi)相關(guān)報道缺乏本研究中貝類種類的有機錫數(shù)據(jù)，加上有機錫計量方法的差異，因此無法與文獻數(shù)據(jù)作精確比較。

2.4 浙江沿海貝類中有機錫對人體的健康風險評價

本研究中所采集的貝類均為人們喜愛食用的海產(chǎn)品，對于丁基錫和苯基錫具有較強的富集能力。有研究報道，海洋貝類對TBT的生物富集因子(BCF)可達5 000～10 400[25]。即使環(huán)境中的丁基錫和苯基錫含量很低，貝類生物也可以通過生物富集作用將有機錫污染物積蓄到一個很高的水平，進而通過食物鏈威脅到人類健康。人們食用了含有有機錫化合物的水產(chǎn)品可能會產(chǎn)生暈眩、惡心等癥狀[26]。暴露于TBT、DBT和苯基錫后會急劇地削弱NK細胞殺死腫瘤的功能，并對人體NK細胞的功能產(chǎn)生不可逆的抑制作用[25-28]。本研究參考FENNER et al[29]對NPnEOs進行風險評價的風險系數(shù)法對有機錫對人體的健康風險作初步的探討。

風險系數(shù)法計算公式如下

(1)

式中：RQmix為多個污染物的總風險系數(shù),PECx為污染物x的預測環(huán)境含量；PNECx為污染物x的預測無影響含量；RQx為污染物x的風險系數(shù)。

本研究將TBT和TPT及其降解產(chǎn)物風險系數(shù)的總和作為評價標準。當RQmix<0.1時，貝類體內(nèi)的有機錫未對人體健康產(chǎn)生風險；當RQmix為0.1～1.0時，表明有機錫的風險程度較低；當RQmix>1.0時,表明有機錫對人體健康產(chǎn)生一定的風險，應考慮采取必要的控制措施。

目前我國尚未制定生物體中有機錫的評價標準，而且也沒有比較全面的貝類中有機錫的統(tǒng)計資料，因此PEC采用了貝類體內(nèi)有機錫的實測含量,PNEC采用了高俊敏[30]提出的渤海地區(qū)海產(chǎn)品可容忍的平均殘留量(TARLs, Tolerable Average Residue Levels)作為本文的PNEC值,有機錫化合物MBT、DBT、TBT、MPT、DPT、TPT的PNEC值分別為1 707.3、511.9、68.3、3 170.7、905.6和115.9 ng·g-1(濕重)。由公式(1)計算貝類中的有機錫RQ結(jié)果見圖4(樣品的平均含水率以85%計)，其中9個貝類樣品中的有機錫和所有樣品中的MBT因未檢出而未納入風險系數(shù)計算。

圖4 浙江沿海貝類中有機錫的風險系數(shù)Fig.4 Risk quotients of organotins in shellfishes of Zhejiang coastal area

由圖4可知，研究區(qū)域所有樣品的有機錫總風險系數(shù)RQmix均小于0.1，表明貝類中的有機錫未對人體健康產(chǎn)生風險，浙江沿海貝類對食用人群的健康是安全的。從5種有機錫組分對RQmix的貢獻來看，TPT的貢獻率最大(平均可以達到36.3%)，其次是DPT(33.1%)和TBT(26.6%)。而從貝類種類來看，普陀站貽貝的RQmix值最高(0.07)，主要是由于其TPT和DPT的RQ值較高。上述結(jié)果顯示對人體健康可能產(chǎn)生潛在風險的有機錫主要組分是DPT、TPT和TBT，因此還需要在今后的研究中進一步加以關(guān)注。

3 結(jié)論

(1)浙江沿海貝類體內(nèi)以苯基錫為有機錫主要污染物，含量范圍為nd～203.6 ng·g-1，苯基錫又以DPT為主。丁基錫含量范圍為nd～8.2 ng·g-1，以TBT為主。貝類體內(nèi)的丁基錫和苯基錫分別呈現(xiàn)TBT>DBT>MBT和DPT>MPT>TPT的變化規(guī)律。

(2)由不同區(qū)域貝類中的有機錫含量與港口貨物吞吐量的比較可以看出，浙江沿海貝類中有機錫主要來源于海運船舶的防污涂料。

(3)從不同貝類富集有機錫的能力來看，貽貝對有機錫化合物的富集能力最強，其體內(nèi)含量水平高于其它貝類。貝類體內(nèi)有機錫的含量水平可能與其棲息環(huán)境和代謝能力等因素有關(guān)。

(4)采用風險系數(shù)法評價了有機錫對人體的健康風險，結(jié)果表明，浙江沿海貝類中的有機錫未對人體健康產(chǎn)生風險。