有机氯农药(OCPs)是持久性有机污染物，在土壤中残留时间长，并可通过生物链富集在动植物体内，而且在人体内可引起积蓄性中毒^[1-3]。虽然我国已禁用OCPs 30余年，但其挥发性低，化学性质稳定，不易分解，至今仍能在土壤、生物体内检出OCPs残留^[3]。我国是中药材生产大国，由于中药材的种植期较长，尤其是根类药材更易受到OCPs的污染^[4-5]，由此引起的中药材质量下降已成为制约我国中药材走向国际市场的“瓶颈”^[6]。《中华人民共和国药典》(2000年版) ^[7]首次规定了9种OCPs残留的检测方法，并对甘草、黄芪等少数药材品种规定了OCPs残留的限量标准，但对其余药材均未提出限量要求。

延胡索为大宗常用中药，是国内许多著名中成药的主要原料，现已经实现了大面积人工种植^[8]。据文献报道，目前仍然在延胡索中检出了OCPs残留^{[6, 9-11]}。延胡索在三峡库区已经具有一定的种植规模，为了进一步加强规范化生态种植，提高中药材质量，本课题组从浙江、安徽、陕西等地引种了延胡索，在重庆万州和开县建立了实验种植基地。这两个基地在三峡库区具有一定的典型代表性，通过试验种植，可以为三峡库区推广延胡索种植提供科学依据。但是目前对三峡库区土壤中农药残留的调查和研究还不够，仍然不清楚其OCPs残留的状况和分布、组成特征，以及土壤环境质量是否安全^[12-13]。因此，本文以两个实验基地引种的延胡索和土壤为研究对象，采用超声波辅助提取技术及固相萃取分离技术，使用毛细柱气相色谱仪(ECD检测器)检测了六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)残留量，分析其残留状况和组成特征，并结合相关标准和方法予以安全评价，以期为延胡索的质量监控和生态种植提供科学依据和理论指导。

1 材料与方法 1.1 仪器和试剂

7890A气相色谱仪(ECD检测器)(美国安捷伦公司)；TDZ5-WS型多管架自动平衡离心机(湖南赛特湘仪离心机仪器有限公司)；THZ-82型恒温振荡器(国华企业)；MTH-2800D型氮吹仪(天津奥特赛恩斯仪器有限公司)、SB-5200DTN型超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司)；CP225D型分析天平(德国Sartorius公司)；DZF-6050MBE型电热恒温真空干燥箱(上海博讯实业有限责任公司)。

α-HCH、γ-HCH、β-HCH、δ-HCH、4, 4'-DDE、4, 4'-DDD、0, 4'-DDT、4, 4'-DDT等8种有机氯标准品购于国家标准物质销售中心；弗罗里硅土小柱购于广州泛宏贸易有限公司；石油醚、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、氯化钠、硫酸钠均为分析纯；高纯氮气购于万州衡山氧气厂。

1.2 材料样品及预处理

万州实验基地地处108°27′06″ E，30°45′26″ N，海拔约400 m，属亚热带湿润型季风气候，年平均降雨量约1 000 ~ 1 300 mm。土壤有机质18.35 g/kg，全氮1.23 g/kg，水解氮12.58 mg/kg，速效钾50.34 mg/kg，有效磷11.34 mg/kg，pH 6.5。开县实验基地地处108°25′38″ E，31°17′23″ N，海拔约700 m，属亚热带湿润型季风气候，年平均降雨量约1 000 ~ 1 300 mm。土壤有机质27.65 g/kg，全氮0.24 g/kg，水解氮9.51 mg/kg，速效钾76.54 mg/kg，有效磷21.91 mg/kg，pH 7.0。

本研究在万州和开县实验基地划片种植了9个不同种源的延胡索，种源地分别为：重庆市开县大德镇(重庆大德)、重庆市开县郭家镇(重庆郭家)、陕西省汉中市周家山镇(陕西周家山)、安徽省芜湖县花桥镇(安徽花桥)、浙江省磐安县新渥镇(浙江新渥)、浙江省磐安县尚湖镇(浙江尚湖)、浙江省磐安县仁川镇(浙江仁川)、浙江省东阳市千祥镇(浙江千祥)、江苏省通州区张芝山镇(江苏张芝山)。

在每个种源片区，按照S形曲线采集延胡索块茎样品20个，均匀混合作为1个样品，按“基地名+种源地”分类标记。在实验室洗净，晾干，70℃烘干，用植物粉粹机粉碎，过60目筛，备用。

土壤样品采集点同延胡索样品，深度约10 ~ 15 cm，为延胡索块茎生长区，用塑料自封袋包装带回实验室，标记同前。在实验室中将土壤样品自然风干后研磨，过60目筛，备用。

1.3 OCPs残留提取及分离净化

精密称取延胡索样品1.000 g(平行3个样品)，装于100 ml具塞锥形瓶中，加入10 ml去离子水和20.0 ml丙酮浸泡过夜。超声处理30 min，加入6 g氯化钠和15 ml二氯甲烷，超声15 min，静置，离心，将有机相移入100 ml具塞锥形瓶中，向锥形瓶中加入适量的无水硫酸钠，静置3 h。将上清液置于氮吹仪上浓缩，1 ml正己烷溶解残渣。

用10 ml正己烷活化弗罗里硅土小柱(1 g无水硫酸钠、5 g弗罗里硅土、1 g无水硫酸钠)，将提取液倾倒入柱内过柱，用10 ml正己烷-乙酸乙酯(85:15, V/V)淋洗小柱，将淋洗液收集于10 ml离心管中，离心10 min，取上清液置于氮吹仪上浓缩至1 ml以下，用正己烷定容至1.00 ml。

土壤样品制备同上。

1.4 OCPs标准品配制

准确量取8种OCPs对照品，分别用石油醚(沸程60 ~ 90℃)稀释成浓度为400 ~ 500 µg/L的单一标准品储备溶液。然后量取各标准品储备液适量，用石油醚(沸程60 ~ 90℃)稀释成浓度梯度为5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、200.0 µg/L的混合标准品溶液。

1.5 气相色谱条件

色谱柱为HP-5弹性石英毛细管柱，规格为(30 m × 0.32 mm，0.25 μm)；进样口温度为230℃，检测器温度300 ℃，不分流进样；载气流速：1 ml/min，恒流模式。升温程序：初始温度90℃，保持1 min后以3℃/min升温至120℃，保持3 min；再以10℃/min升温至180℃，保持4 min；然后以5℃/min升温至220℃，保持2 min。每次进样量4 μl，采用外标法定量。

2 结果与讨论 2.1 OCPs残留量公式推导

首先，分别对单一标准品溶液进行测试，得到各标准品的停留时间；然后，取200.0 µg/L的混合标准品溶液4.0 µl进行测试，得到标准样品气相色谱图，见图 1所示。按保留时间顺序依次是α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、4, 4'-DDE、4, 4'-DDD、0, 4'-DDT、4, 4'-DDT，对应峰分别为1、2、3、4、5、6、7、8。最后，分别取5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、200.0 µg/L的混合标准品溶液进行测试，得到不同浓度的标样色谱峰面积，以浓度对峰面积作回归分析，如表 1所示，峰面积(x)与浓度(y)呈现较好的线性关系，则样品中OCPs残留含量n(μg/kg)可表示为：n=y·V_样/m_样，式中，y为样品的农残浓度(μg/L)，V_样为样品农残提取净化后的定容体积(ml)，m_样为样品质量(g)。

2.2 土壤和延胡索中OCPs的残留量

万州、开县实验基地土壤样品和延胡索样品的HCHs和DDTs残留量见表 2。从表 2可以看出，土壤中OCPs残留的检出率相当高，DDTs的检出率为100%，HCHs的检出率为72.2%，说明三峡库区土壤中普遍存在OCPs残留。DDTs残留量显著大于HCHs，和对我国南方土壤的研究报道一致^{[1, 14]}。例如，苏南农田DDTs和HCHs平均残留量分别介于137 ~ 172 μg/kg和10 ~ 12 μg/kg^[1]，南京地区DDTs和HCHs残留量均值分别为64.1 μg/kg和13.6 μg/kg ^[14]。这是因为土壤中DDTs稳定性高于HCHs，其降解速率相对缓慢^[14-16]。另外，许峰和祁士华^[13]研究了三峡库区水体中OCPs残留，发现HCHs残留量大于DDTs，说明HCHs受雨水淋洗后流失较多，这可能是另外一个原因。从土壤样品的测试结果来看，万州、开县实验基地HCHs残留量分别介于1.51 ~ 20.85 μg/kg和1.69 ~ 31.79 μg/kg，DDTs残留量分别介于53.86 ~ 181.24 μg/kg和69.34 ~ 249.68 μg/kg，OCPs残留表现出了明显的区域差异性，即使在同一区域，也呈现出较大的离散性。这与安琼等^{[1, 14]}报道的：“苏南农田DDTs和HCHs残留量范围分别为17 ~ 1 115 μg/kg和5.6 ~ 22 μg/kg ^[1]，以及南京地区DDTs和HCHs残留量范围分别为6.3 ~ 1 050 μg/kg和2.7 ~ 130 μg/kg ^[14]”是一致的。万州实验基地的农药残留量小于开县实验基地，可能是万州基地处于城市边缘，土壤有机质含量较低；开县基地处于农村，经常施用农家肥导致土壤有机质含量高，土壤胶团对OCPs的吸附能力强一些^[14]。

延胡索中OCPs残留的检出率也相当高，HCHs的检出率为100%，DDTs的检出率为83.3%，说明延胡索药材中普遍存在OCPs残留，这与从晓东等^[4]、邹耀华^[5]、黄卫平等^{[6, 10]}研究报道的结果较为一致。延胡索中DDTs残留量显著高于HCHs以及开县基地延胡索中OCPs平均残留量大于万州基地延胡索，表明土壤中农药残留量对延胡索影响较大。延胡索样品中DDTs残留有较大的离散性，而HCHs残留离散性较小。延胡索中DDTs残留小于土壤DDTs残留，而HCHs残留大于土壤HCHs残留，表明延胡索对HCHs的生物富集作用大于DDTs。本次检测表明，11%的延胡索样品的DDTs残留量超过了100 μg/kg，绝大部分延胡索符合《药用植物及制剂外经贸委绿色行业标准WM/T-2004》中规定的“ HCHs≤100 μg/kg，DDTs≤100 μg/kg”标准要求。

2.3 土壤和延胡索中OCPs残留的组成 2.3.1 土壤中OCPs残留的组成

万州、开县实验基地土壤样品的α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、4, 4'-DDE、4, 4'-DDD、0, 4'-DDT、4, 4'-DDT残留量见表 3。从表 3可以看出，α-HCH和β-HCH是土壤中HCHs残留的主要成分，二者的检出率分别为66.7%和33.3%，平均残留量分别占80.8%和19.2%。α-HCH残留量分别介于1.92 ~ 18.60 μg/kg和1.69 ~ 27.73 μg/kg，表现出较大的离散性和一定的区域差异性。β-HCH残留量分别介于1.25 ~ 2.25 μg/kg和1.75 ~ 4.06 μg/kg，离散性较小。

土壤中DDTs残留量较大，4, 4'-DDE的检出率为100%，0, 4'-DDT为16.7%，4, 4'-DDD为11.1%。其中4, 4'-DDE残留量分别介于49.39 ~ 181.24 μg/kg和69.34 ~ 249.68 μg/kg，表现了较大的离散性和区域差异性。4, 4'-DDE是DDTs的主要残留物，与前期报道较为一致^{[1, 14]}，例如南京地区4, 4'-DDE占50.6%^[14]，苏南农田4, 4'-DDE占47%^[1]。虽然4, 4'-DDE在DDTs原药中含量很低，但实验基地气温高、雨量大，土壤中微生物十分活跃，且基地土壤属于旱地，长期处于好氧状况。这些因素使得大部分DDT在好氧条件下转化为DDE，小部分在厌氧条件转化为DDD；而DDE几乎不为生物和环境所降解，能够长期稳定存在^[16-17]。本次检测结果表明，4, 4'-DDT/(4, 4'-DDE+ 4, 4'-DDD)的比值远小于1，说明DDTs已降解为4, 4'-DDE和4, 4'-DDD，土壤中的DDTs来源于历史的施用，没有新的污染源^[15]。

2.3.2 延胡索中OCPs残留的组成及生物富集

表 4显示了两个基地不同种源延胡索样品的8种OCPs残留量。由于延胡索有机物成分复杂^[18]，影响了OCPs残留提取和净化效果，测试精度有所降低，误差略大于土壤样品。

从表 4可以看出，延胡索中α-HCH的检出率均为100%，4, 4'-DDE在开县基地延胡索中检出率为100%，万州基地中略有下降为67%；β-HCH在开县基地延胡索中检出率为67%，但在万州基地中却只有33%；其他组成几乎没有检出。α-HCH是延胡索中HCHs残留的主要成分，平均残留量占82.3%；4, 4'-DDE是DDTs残留的主要成分，平均残留量占70%。α-HCH残留量分别介于4.46 ~ 17.87 μg/kg和3.10 ~ 19.24 μg/kg，具有一定的离散性；4, 4'-DDE残留量分别介于7.99 ~ 107.21 μg/kg和14.42 ~ 298.33 μg/kg，离散性较大；而β-HCH残留量差别较小。从平均残留量来看，4, 4'-DDE占OCPs残留61%，α-HCH占10.4%，4, 4'-DDE是延胡索OCPs残留的主要成分。

虽然延胡索中4, 4'-DDE残留量明显高于α- HCH，但相对土壤而言，延胡索中α-HCH残留检出率明显提高，而且残留量也较高。这说明延胡索对α-HCH的生物富集作用大于4, 4'-DDE，本文分别计算了α-HCH和4, 4'-DDE的生物富集因子(bioconcen tration factors，简称BCF，定义为平衡时化合物在生物体内与环境中浓度的比值，BCF=C_f/C_w)^[19-20]，见表 5，均以干重计。如果某个样品中没有检测出农药残留，则代入平均值来计算。

从表 5可知，延胡索对α-HCH、4, 4'-DDE的平均生物富集因子分别约为1.8和0.65，对α-HCH的富集作用大于4, 4'-DDE，与前期对胡萝卜、萝卜等的研究报道一致^[19-20]。例如，南京市郊胡萝卜对HCHs和DDTs的生物富集因子分别为1.1和0.8，萝卜分别为0.9和0.4^[19]；我国中部某污水灌溉区胡萝卜对HCHs和DDTs的生物富集因子分别为1.95和0.03，萝卜分别为1.89和0.012^[20]。同时，两个基地延胡索的生物富集因子非常接近，说明延胡索对OCPs的生物富集作用受环境的影响较小。

2.4 土壤中OCPs残留的污染指数评价

本研究所测土壤样品的OCPs残留全部低于《土壤环境质量标准GB15618-1995》二级限量(≤500 μg/kg)，其中HCHs残留全部低于一级限量(≤50 μg/kg)标准，但DDTs残留全部高于一级限量(≤50 μg/kg)标准，表明实验基地土壤具有一定的OCPs污染风险，因此参照GB 15618-1995《土壤环境质量标准》的二级限量(≤500 μg/kg)进行污染指数评价。

单因子污染指数的计算方法为^[21]：

$ {P_i} = {C_i}/{S_i} $

(2)

式中：P_i为土壤中污染物i的污染指数；C_i为土壤中污染物i的实测浓度，单位为μg/kg；S_i为污染物i的评价标准，单位为μg/kg。

内梅罗综合污染指数法的计算方法为^[21]：

$ PN = {\{ {\rm{ }}[{({C_i}/{S_i})_{{\rm{ave}}}}^2 + {({C_i}/{S_i})_{{\rm{max}}}}^2]/2\} ^{1/2}} $

(3)

式中：PN为综合质量指数；(C_i/S_i)_ave²为单项质量指数的平均值；(C_i/S_i)_max为单项质量指数的最大值。按照《土壤综合污染指数分级标准》，一级(PN≤0.7)清洁(安全)，二级(0.7 < PN≤1.0)尚清洁(警戒限)，三级(1 < PN≤2.0)轻度污染，四级(2 < PN≤3.0)中度污染，五级(PN > 3)重污染。

由于农药残留量的离散性较大，对于同一实验基地，本文按照HCHs和DDTs的最大残留量(max)、平均残留量(ave)、最小残留量(min)进行评价分析(仅统计有检出量的样品)，评价结果列于表 6。

从表 6可以看出，HCHs和DDTs的单因子指数均小于1，说明土壤样品中HCHs和DDTs的含量符合二级标准。从内梅罗综合指数来看，PN均小于0.7，土壤环境质量属于安全水平。同时，土壤质量也符合《中药材生产质量管理规范(试行)》要求的二级标准(≤500 μg/kg)。但也有学者指出，中国现行的GB15618-1995《土壤环境质量标准》已无法满足当前土壤环境保护与质量安全管理的需求^[22]。如果以HJ/T 332-2006《食用农产品产地环境质量评价标准》(≤100 μg/kg)作为评价标准，土壤的OCPs残留风险等级就处于警戒限或轻度污染水平。

3 结论

1) 万州、开县实验基地土壤中仍然有OCPs残留，DDTs的检出率为100%，HCHs的检出率为72.2%。DDTs的残留量明显大于HCHs，占OCPs残留量的90%以上。其中，4, 4'-DDE的检出率为100%，α-HCH为66.7%，其他成分的检出率较低；4, 4'-DDE约占OCPs残留量的86.8%，α-HCH约占7.6%。土壤OCPs残留表现出一定的区域差异性和较大的离散性。污染指数评价表明，万州、开县实验基地土壤的环境质量符合《土壤环境质量标准》二级要求，处于安全水平。

2) 在延胡索样品中均检出了OCPs残留，HCHs的检出率为100%，DDTs的检出率为83.3%。DDTs残留量高于HCHs，占OCPs残留量的约83%。其中，α-HCH的检出率为100%，4, 4'-DDE为77.8%，β-HCH为55.6%，其他成分的检出率较低；4, 4'-DDE约占OCPs残留61.1%，α-HCH约占10.4%，β-HCH约占2.2%。延胡索中OCPs残留具有较大的离散性，但区域差异性不明显。延胡索对α-HCH和4, 4'-DDE有很强的生物富集作用，检测结果表明存在OCPs残留，但残留量符合《药用植物及制剂外经贸委绿色行业标准》要求。