全氟化合物(Perfluorinated compounds, PFCs)是一类含有极高化学键能(约110 kcal/mol)的C-F共价键的新型有机污染物(Persistent organic pollutants, POPs)，因其具有疏油、疏水特性，广泛用于纺织、造纸、包装、农药和消防等工业和民用领域，但这类化合物有极强的稳定性(Awad et al, 2011)，在热、光、化学和高等生物等条件下难以降解，易与蛋白质结合(Bischel et al, 2010)并随食物链的放大在生物体内富集(王亚群等, 2010)。杨帆等(2014)研究表明，PFCs具有持续性、生物积累毒性(Persistent, Bioaccumula tive, Toxicants, PBT)，尤其是对幼儿有潜在的发育神经毒性；另外，彭思远等(2012)研究发现，PFCs中的全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid, PFOA)及其盐类通过干扰众多的代谢途径从而破坏人体的正常生理机能；同时，Gulkowska等(2006)推断，饮食摄入是PFCs富集的主要途径。鉴于PFCs的危害，2011年3月，欧盟委员会发布了2010/161/EU号(2011)议案，提议对鱼、肉等各类动物源性食品开展全氟化合物(PFCs)的监控。
Haug等(2010)研究发现，水产品的消费是普通人群PFCs暴露的一个主要来源。Schuetze等(2010)对德国野生鱼类进行PFCs检测，发现全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanesulfonic acid, PFOS)浓度高达225 μg/kg；同年，Hradkova等(2010)对捷克市场上的鱼罐头和水产品进行检测发现，主要有PFOA和PFOS残留。Domingo等(2012)对西班牙加泰罗尼亚地区的水产品研究中检测出7种PFCs，浓度最高的是PFOS，浓度范围为0.35~5.55 μg/kg。He等(2015)对丹江口和汉江的鱼类进行检测，发现PFOS是鱼类肌肉及其肝脏的主要污染物，PFOS浓度范围为0.45~15.9 μg/kg。长江流域位于中国中部的中纬度亚热带地区，横贯中国的东西部，孕育了丰富的渔业资源和发达的渔业，长江流域淡水渔业产量一直占中国淡水渔业的60%以上(王利民等, 2004)。但近年来，由于环境破坏、工业化增加，导致养殖渔业环境恶化，鱼类污染严重。前期对长江流域水产品的PFCs残留研究发现，黄鳝(Monopterus albus)中PFCs检出率相对其他鱼类品种高出很多，其检出率为78.5%(周殿芳等, 2016)。
近几年，黄鳝养殖规模越来越大。据渔业信息报道，长江流域湖北省共有黄鳝养殖网箱448万口，养殖面积达到4.9万hm2，黄鳝总产量占全国总产量的一半；另外，黄鳝的平均收益是常规鱼类品种的2.5倍以上；因此，对黄鳝中PFCs的残留研究很有必要。黄鳝为底栖性鱼类，适应能力较强，在自然条件下，多栖息于河流、池塘、湖泊、水田和沟渠等静止水体的埂边钻洞穴居；在养殖环境中，大多采用网箱养殖。因这两种特殊的养殖方式，黄鳝中的PFCs污染来源复杂。但黄鳝是一种以动物性食物为主的杂食性鱼类，网箱养殖过程中，黄鳝驯化初期，主要摄食蚯蚓、蝌蚪、小杂鱼虾、螺丝、河蚌肉等，养殖后期大多采用白鲢鱼糜以及饲料拌喂养殖。因此，调查蚯蚓、白鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、土壤、饲料以及养殖环境中的PFCs能够更好地探明黄鳝中PFCs残留的污染来源。
本研究围绕长江中上游湖南(长沙、岳阳)、湖北(武汉、荆州)、江西(九江、南昌)、安徽(安庆、合肥)、四川(成都)和重庆10个城市，于2015~2016年分4个季度采集150份市售黄鳝样品，并对其PFCs的含量和残留特征进行分析；同时，在湖北省潜江市黄鳝养殖基地，追踪整个养殖过程中的PFCs残留，监测了土壤、池塘水、蚯蚓、白鲢, 和饲料中的PFCs残留，并对其进行分析。本研究的目的是探索黄鳝中PFCs的污染状况及其来源，从而为PFCs污染的削减与控制提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试剂与标准物质实验所用主要试剂均为色谱纯，试剂和标样以及标样配制方法参照周殿芳等(2016)。PFCs19种标准物质：全氟丁酸(Perfluorobutanoic acid, PFBA)、全氟戊酸(Perfluoropentanoic acid, PFPeA)、全氟己酸(Perfluorohexanoic acid, PFHxA)、全氟庚酸(Perfluoro- heptanoic acid PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(Perfluorononanoic acid, PFNA)、全氟癸酸(Perfluoro decanoic acid, PFDA)、全氟十一烷酸(Perfluoro undecanoic acid, PFUdA)、全氟十二烷酸(Perfluoro dodecanoic acid, PFDoA)、全氟十三烷酸(Perfluoro tridecanoic acid, PFTrDA)、全氟十四烷酸(Perfluoro tetradecanoic acid, PFTeDA)、全氟十六烷酸(Perfluoro hexadecanoic acid PFHxDA)、全氟十八烷酸(Perfluoro octadecanoic acid, PFODA)、全氟丁烷磺酸(Perfluoro butanesulfonic acid, PFBS)、全氟己烷磺酸(Perfluoro hexanesulfonic acid, PFHxS)、全氟庚烷磺酸(Perfluoro heptanesulfonic acid, PFHpS)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟癸烷磺酸(Perfluorodecanesulfonic acid, PFDS)、全氟辛烷磺酰胺(Perfluorodecanesulfonic acid, PFOSA) (Wellington Labortories公司)。
1.2 样品采集 1.2.1 市售黄鳝样品2015~2016年分别在长江中上游湖南(长沙、岳阳)、湖北(武汉、荆州)、江西(九江、南昌)、安徽(安庆、合肥)、四川(成都)和重庆共10个城市的农贸市场、批发市场、养殖基地和超市采集了黄鳝样品150个(5尾/个)，每个省份分4个季度均匀采集样品。
1.2.2 黄鳝养殖过程中PFCs污染来源样品在湖北省潜江市养殖基地设置3个网箱养殖黄鳝，分别检测黄鳝、水样、土壤以及黄鳝食物(蚯蚓、饲料和白鲢)中的PFCs，追踪黄鳝养殖过程中PFCs污染来源。
5~9月期间，每月每个网箱采集样品1次，每次1个网箱采集3个平行样品，每个平行样品采集黄鳝5尾。
设置2个采样地点(网箱养殖池塘和养殖池塘边上的沟渠)，均在入水口采集水样，5~9月期间，每月每个采样点采集3个平行样品，水样用500 ml聚丙烯管采集并存放，每个样品采集500 ml。
设置2个采样地点(池塘底部和池塘边田埂)，于5~9月期间，每月每个采样点采集3个平行样品，池塘底部用采泥器采集泥样。
黄鳝是杂食性鱼类，以鱼类拌饲料为主食，因此，选择蚯蚓、白鲢以及饲料，5~9月期间，每月隔10 d采集1次投喂的蚯蚓、白鲢以及饲料。
1.3 样品前处理 1.3.1 水样水样在采样后72 h内进行前处理，水样采用C18固相萃取柱进行净化，然后甲醇洗脱，氮气吹干，1 ml甲醇水(1：1, v/v)定容，以12000 r/min高速离心10 min，吸取上清液过0.22 μm滤膜，供HPLC-MS/MS分析。
1.3.2 黄鳝、蚯蚓、土壤和饲料黄鳝、蚯蚓、白鲢采集后，均质匀浆，即置于-20℃的冰柜中冷藏备用；土壤采集后，50℃恒温烘干，磨成粉末备用；饲料磨成粉末备用。土壤、饲料、蚯蚓和黄鳝样品按照周殿芳等(2015)进行前处理，并运用仪器检测。
称取5.00 g匀质试样，于50 ml聚丙烯(PP)离心管中，加入内标物(13C4-全氟辛酸1 ng、13C4-全氟辛烷磺酸5 ng，13C8-全氟辛烷磺酰5 ng)，再加入超纯水5 ml，涡旋混匀后再加入2%甲酸乙腈10 ml，涡旋均质1 min，再加入4 g无水MgSO4、1 g NaCl，立即涡旋混匀(避免MgSO4结块)，以8000 r/min离心5 min，上清液移至15 ml聚丙烯离心管中，待净化。
往15 ml聚丙烯离心管中加入200 mg C18填料粉末、100 mg石墨化碳黑(GCB)和1.5 g无水MgSO4，充分涡旋后，8000 r/min离心5 min，上清液于玻璃氮吹管中，45℃氮吹至干，加入1 ml甲醇水(1：1，v/v)定容，以12000 r/min高速离心10 min，吸取上清液过0.22 μm滤膜后，供HPLC-MS/MS分析。
1.4 样品检测液相色谱条件：Thermo Hypersll GOLD色谱柱(2.1 mm × 100 mm, 5 µm)；Thermo Hypersll GOLD色谱柱(2.1 mm × 50 mm, 5 µm)；柱温：40℃；流速：0.20 ml/min；进样量：25 µl；流动相：A为5 mmol/L乙酸铵水溶液，B为甲醇；洗脱梯度：0~8 min，40%~95%甲醇；8~11 min，95%甲醇；11~11.01 min，95%~40%甲醇；11.01~15 min，40%甲醇。
质谱条件：电喷雾离子源(ESI)，多反应监测(SRM)，负离子模式；喷雾电压：3000 kV；鞘气：30 L/min；辅助气：20 L/min；离子传输毛细管温度：270℃。
2 结果与分析 2.1 检测方法的评价为保证实验结果的准确性，实验过程中所使用器皿均选择聚丙烯材质，同时，使用前用甲醇和超纯水淋洗，另外，每种基质进行3个不同浓度的加标回收率实验，结果见表 1。以3倍信噪比计算仪器检出限，另外，由仪器检出限和样品用量计算出方法检出限，结果见表 1。
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表 1 方法的检出限及回收率 Table 1 LOD and recovery of this method |
长江流域黄鳝中∑PFCs含量见图 1。污染最严重的是湖北省黄鳝，武汉市黄鳝的∑PFCs(以湿重计，下同)含量值为8.38 μg/kg，荆州市黄鳝为6.86 μg/kg。其次是江西省黄鳝，南昌和九江黄鳝的∑PFCs值分别为6.59和6.24 μg/kg；安徽省安庆和合肥采集的黄鳝中∑PFCs值相较低于江西省，分别为5.95和5.14 μg/kg；而四川成都市采集的黄鳝中∑PFCs处于中间水平，为4.58 μg/kg。重庆市和长沙市黄鳝中∑PFCs浓度值一样，为3.78 μg/kg，岳阳市黄鳝的∑PFCs值最低，为3.26 μg/kg。同时，重庆、长沙和岳阳的浓度值比武汉市的一半还低。Wang等(2010)研究表明，武汉是PFOS的主要生产基地，国内70% PFOS来源于武汉；同时，武汉市废水中的高浓度PFCs污染，可以合理解释武汉市黄鳝的高∑PFCs污染残留。
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图 1 长江流域黄鳝中∑PFCs的浓度(μg/kg, 湿重) Figure 1 The concentration of ΣPFCs in M. albus of the Yangtze River (μg/kg, wet weight) |
所有黄鳝样品中∑PFCs总含量均值为5.59 μg/kg。与国内其他省份进行比较发现，黄鳝∑PFCs残留低于国内青藏高原几大淡水湖(Shi et al, 2010)、江苏、浙江和福建(Wu et al, 2012)以及香港和厦门(Zhao et al, 2011)的鱼类，但高于黄河(Peng et al, 2010)以及辽宁和山东(Wu et al, 2012)的鱼类。同时，He等(2015)研究发现，丹江口鱼体内的∑PFCs为8.76 μg/kg，黄鳝体内相对低些。而Gulkowska等(2006)检测我国广州和舟山的海产品中的PFCs，发现所有样品中均含有PFCs，而且浓度最高的是广州的口虾蛄(Oratosquilla oratoria)，其值为3.17 μg/kg。相比较，黄鳝体内高些。
2.3 长江流域黄鳝中PFCs的残留特征由表 4和图 2可知，在所有被检测的19种PFCs中，共检出8种物质，分别是PFOA、PFNA、PFDA、PFUdA、PFDoA、PFTrDA、PFOS和PFOSA。湖北省黄鳝中8种物质均有检出；江西、安徽黄鳝中的PFCs残留物是PFOA、PFDA、PFNA、PFOS、PFUdA、PFDoA和PFTrDA。四川、湖南以及重庆黄鳝中主要PFCs残留物是PFDA、PFOA、PFNA、PFUdA和PFOS。
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表 3 与其他地区鱼类的PFCs浓度对比(μg/kg, 湿重) Table 3 Comparison of PFCs in fish of other areas (μg/kg, wet weight) |
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表 4 长江流域黄鳝中PFCs的含量(μg/kg, 湿重) Table 4 The content of PFCs in M. albus of the Yangtze River (μg/kg, wet weight) |
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图 2 长江流域黄鳝中PFCs的组成 Figure 2 Composition of PFCs in Monopterus albus of the Yangtze River |
湖北省黄鳝∑PFCs污染最严重，54.6%的黄鳝中检出PFOS，含量范围为n.d.~30.7 μg/kg，平均含量为5.42 μg/kg，是5个省份中最高的；其次是江西省，黄鳝PFOS含量范围为n.d.~21.76 μg/kg，平均含量为5.17 μg/kg；同时，其PFOA污染仅次于四川省，含量范围为n.d.~ 8.04 μg/kg，平均含量为2.72 μg/kg；安徽和湖南黄鳝主要的污染物也是PFOS；重庆黄鳝主要污染物是PFOA和PFOS，它们百分含量相当，分别为1.46和2.31 μg/kg。值得注意的是，四川省黄鳝最主要的污染物是PFOA，49.8%的样品中均检出，其相应范围为n.d.~13.5 μg/kg，平均值为3.66 μg/kg。其原因可能有：一是吴江平等(2010)研究指出，四川的地形是盆地，其温度、光照强度等环境特征更有利于有机污染物在山区沉降或者储存；二是邢新丽(2009)研究发现，四川的工业化程度和经济水平相对落后，可能未使用环保的物质来代替PFCs，而PFOA及其盐类是PTEE、含氟塑料以及其他表面活性剂等生产的一种过程酸，因此，四川省中PFOA的污染较为严重，黄鳝在这种相对高污染PFOA环境下养殖，导致其残留比其他地区较高。
2.4 黄鳝养殖过程中PFCs污染来源本研究尝试追踪整个养殖过程的环境以及投喂食物中的PFCs来探讨黄鳝中PFCs的污染来源。在潜江选定了实验池塘，按照实验设计设置3个网箱养殖黄鳝，按照规定时间采集样品并进行分析，结果见图 3和图 4。
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图 3 养殖过程中各介质∑PFCs含量 Figure 3 The content of ΣPFCs in the breeding process |
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图 4 养殖过程中各介质PFOA和PFOS的含量 Figure 4 The content of PFOA and PFOS in the breeding process |
养殖黄鳝样品中主要的污染物是PFOA和PFOS，PFNA、PFDA、PFUdA和PFDoA残留有少量检出。蚯蚓中的主要污染物也是PFOA和PFOS：养殖初期，蚯蚓中PFOA和PFOS均比黄鳝体内的高；养殖后期，黄鳝中PFOA缓慢增加，而PFOS则呈直线增加。所采集的土壤和池塘水在养殖过程中一直存在PFCs污染，主要污染物是PFOA和PFOS。
整个养殖过程中所采集的蚯蚓，其∑PFCs值是所有介质中最高的，而在黄鳝养殖驯化初期(5~6月)，主要以摄食蚯蚓为主。因此，随着食物链放大从而在黄鳝体内富集，黄鳝在养殖初期其体内的∑PFCs残留可能来源之一为蚯蚓。黄鳝养殖后期主要以饲料和白鲢为主，饲料和白鲢在整个养殖过程中∑PFCs没有明显变化，检出值很低(约0.1 μg/kg)，饲料和白鲢对黄鳝中PFCs污染贡献相对不明显，但∑PFCs逐渐增加，而池塘水和土壤中均有PFCs残留。因此，在这种养殖环境下，后期黄鳝中PFCs的污染可能主要来源于池塘水和土壤。
3 讨论黄鳝中PFCs残留可能主要来源于蚯蚓以及养殖环境池塘水和土壤。究其原因，可能如下：
一是与黄鳝的摄食方式有关。黄鳝是杂食性鱼类，主要以饲料、鱼糜、河蚌肉和蚯蚓等为食，而Wu等(2012)和Zhang等(2011)分别对我国6个省份和11个地区的鱼类样品中PFASs进行研究，发现这17个地区都检出了PFCs残留；另外，林钦等(2014)检测发现，饲料中主要有全氟壬酸、全氟辛烷磺酸钾和全氟辛酸的污染。因此，黄鳝在摄食过程中，鱼类和饲料的PFCs污染在黄鳝体内富集，从而引起黄鳝体内PFCs污染。
二是与黄鳝的养殖环境有关。黄鳝一般都栖息在池塘、水田和沟渠等地，而PFOA广泛存在于水环境介质中，水生生物直接靠体表吸收，从而在生物体内蓄积放大；土壤是PFCs在环境及其他介质中重要的归趋地，PFCs能够通过雨水、大气干湿沉降、点源污染以及地表径流等方式进入土壤(Milinovic et al, 2015; Li et al, 2010)。同时，何娜等(2012)发现，短链PFCs易于存在于水环境中，长链PFCs易分配在沉积物中(Vanderoost et al, 2003)。因此，在有PFCs污染的土壤和池塘水养殖环境下，因食物链的传递，导致黄鳝中PFCs污染。
三是与长江流域的PFCs污染水平以及工业化发展带来的环境污染有关。So等(2007)在检测珠江和长江流域的14种全氟化合物时发现，PFOA是长江流域水样中的主要PFCs污染物。另外，金一和等(2006)研究发现，长江三峡库区江水和武汉地区地面水中均广泛存在着PFOS和PFOA污染。所以，长江流域的黄鳝在养殖过程中易受到PFCs污染。
四是与黄鳝体内的PFCs自身降解以及前体物质的迁移转化规律有关。PFOS和PFOA有非常稳定的化学性质，是大部分PFCs降解产物；同时，陈清武等研究(2012)发现，PFOS可降解形成短链PFCs和PFOA。另外，张长等(2011)研究发现，PFOA在紫外光照射下能够进一步降解为短链PFCs。
五是与黄鳝体内的PFCs生物富集能力有关。吴江平等(2010)研究发现，PFCs因碳链长度、与蛋白质结合能力以及在环境介质中的分配行为不同，导致它们在生物体内的富集能力也不同，短中链PFCs的生物富集能力相对大于长链(Renner et al, 2001)。
4 结论本研究主要对长江流域5个省份黄鳝中PFCs含量和残留特征进行分析，同时，追踪黄鳝整个养殖过程中的PFCs残留，从而探究黄鳝中PFCs的来源。结果发现，长江流域黄鳝中PFCs共8种物质残留，主要污染物是PFOA和PFOS，黄鳝中PFCs残留主要来源于蚯蚓以及养殖环境池塘水和土壤。但由于渔业环境的复杂性，现阶段较难确定黄鳝中PFCs的来源规律，在今后的工作中，需要进一步研究PFCs在各类基质中的分布和转移机制。
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