华北典型污灌区有机氯农药残留特征及健康风险评价

席北斗，虞敏达,3，张媛，高如泰，张慧，李丹，檀文炳，侯浩波，余红

1. 中国环境科学研究院 环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012 2. 中国环境科学研究院 地下水环境系统创新基地，北京 100012 3. 常州大学 环境与安全工程学院，常州 213164 4. 武汉大学 环境学院，武汉 430072



华北典型污灌区有机氯农药残留特征及健康风险评价

席北斗1,2，虞敏达1,2,3，张媛1,4，高如泰1,2，张慧1,2，李丹1,2，檀文炳1,2，侯浩波4，余红1,*

1. 中国环境科学研究院 环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012 2. 中国环境科学研究院 地下水环境系统创新基地，北京 100012 3. 常州大学 环境与安全工程学院，常州 213164 4. 武汉大学 环境学院，武汉 430072

在我国华北地区由于水资源的匮乏及农业生产的需要，采用污水灌溉与施用有机氯农药(OCPs)结合的农业管理方式普遍存在。大量OCPs则被引入到当地环境中，进而可能对该地区的居民产生潜在的健康风险。本研究分析石家庄市汪洋沟污灌区OCPs的残留状况，探讨污水灌溉条件下土壤-作物系统OCPs残留对土壤质量影响，并评价经口摄入及皮肤接触两种暴露途径下对人体产生的健康风险。结果表明：汪洋沟污灌区地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中检出了14种OCPs，其平均残留浓度分别为36.5 ng·L-1、62.9 ng·g-1、57.3 ng·g-1和27.0 ng·g-1，滴滴涕(DDTs)是其最主要的污染物，占OCPs的73%以上，其次是六六六(HCHs)和甲氧滴滴涕。р,р'-DDT是DDTs的最主要成分，其主要来源于污水灌溉或近期DDTs的使用。γ-HCH是环境HCHs残留的主要成分，其主要来源于林丹的输入和使用。此外，在该地区污灌条件下OCPs残留对土壤中C、N循环及有机S的矿化产生一定的负面影响。研究区OCPs残留对人体产生的非致癌风险和致癌风险均不超过控制标准，但经口摄入所引致的非致癌风险应予以关注，其中р,р'-DDT与γ-HCH为主要风险物质。

有机氯农药；污水灌溉；残留特征；土壤环境质量；健康风险评价

Received 19 October 2015 accepted 30 November 2015

环境和发展是当代人类社会共同关心的两个主题，全球经济发展带来的环境破坏和环境污染问题日趋成为人们关注的焦点[1]。有机氯农药(organochlorine pesticides，OCPs)是一类典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)，曾作为一种广谱杀虫剂被广泛生产和使用，为农林畜牧业的病虫害防治带来显著成效[2]。然而其在环境中具有半挥发性、长期残留性、高毒性和生物蓄积性，对人体健康及生态环境产生严重威胁。在2001年通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中明确提出淘汰的首批12种POPs中就有9种为有机氯农药[3]。在禁止生产和使用OCPs之前的几十年间，我国约有40余万吨滴滴涕和49余万吨六六六广泛应用于农业活动中[4]。由于这些OCPs在环境中难氧化、降解周期长、毒性大，因此其在全球环境中被普遍检出。OCPs在环境中难降解，其可通过挥发、扩散和质体流动等途径在不同环境介质中发生迁移转化。进入水环境中的OCPs可与矿物质颗粒、生物残渣及胶体结合并沉淀下来富集于沉积物，同时沉积物中OCPs也可通过再悬浮和解吸作用重新进入水体。利用含OCPs的污水进行灌溉后，OCPs会在土壤中形成结合态残留，而在污水灌溉条件下生产的粮食作物则可以通过根系吸收转移土壤与水体中的有机污染物，并最终通过生物富集和食物链对人体健康产生威胁。

华北平原是我国主要粮食生产基地之一，但由于水资源匮乏，利用附近污染河水灌溉已成为缓解农业用水短缺的有效途径，同时OCPs作为广谱杀虫剂也被该地区广泛施用。石家庄市汪洋沟流域作为典型重污染河流，流域附近农田使用此污染水体进行农业灌溉已有多年历史。近年来，国内一些学者对汪洋沟流域土壤和农作物中重金属和酞酸酯等污染状况进行了大量的调查研究[5-6]，而该地区有长时间施用历史且在环境中难以去除的OCPs，其在多种环境介质中残留状况却较少关注。此外，该地区特殊的灌溉方式下环境介质中OCPs对附近居民产生的潜在健康风险及其所可能带来的环境效应更未曾报道。因此，本文以石家庄市汪洋沟污灌区为研究对象，分别检测分析了该地区中地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中OCPs残留状况及其可能来源。同时探讨了OCPs的残留对土壤质量及人体健康可能产生的影响。本研究结果可为污灌区的有机污染物控制提供科学依据，有助于保障污灌区的生态安全和人体健康。

1 材料与方法 (Materials and methods)

1.1 研究区概况与样品采集

研究区位于河北省石家庄市，由于水资源匮乏，农业生产所需灌溉水96%来自于汪洋沟，其隶属于海河流域子牙河水系，属滏阳河支流，全长85 km，为典型城市纳污河流，现主要接纳石家庄市高新技术开发区和经济技术开发区各工业企业达到纳管标准后的综合废水，日排放量10万t左右。此外，周围城镇迅猛发展所产生的农业废水和生活污水等多种混杂污水的排放也给汪洋沟带来巨大的环境压力，水体污染严重。汪洋沟污灌区地处半干旱大陆季风气候，该地区年降雨量556 mm，7～9月为雨季，年均温13.1 ℃，年无霜期约200 d。主要种植模式为冬小麦-夏玉米轮作，约占可耕面积的60%以上。汪洋沟污灌区基本采用相同的耕作、施肥、秸秆还田等田间管理措施，已有50多年利用污水进行农田灌溉的历史。

于2012年10月对汪洋沟污灌区沿线设置12个采样点(图1)，采集地表水、沉积物、土壤及玉米籽粒样品。其中，水样采自表层20 cm以下的水体，加入0.5%的甲醇以抑制微生物活性，并保存于干净的棕色玻璃瓶中。使用采泥器采集0～10 cm表层沉积物，去除石子和植物残体后，混匀置于棕色玻璃瓶中密封保存。土壤样品采集0～20 cm表层土壤，保存于棕色广口玻璃瓶中。在土壤样品采集点附近，随机采集多颗玉米果实，混合后放置于聚乙烯自封袋保存。所有样品均于-20 ℃冷冻保存待测。

图1 汪洋沟污灌区采样点示意图Fig. 1 Sampling map of Wangyanggou River sewage irrigation area

1.2 样品处理

1 L水样采用0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤后，使用C18固相萃取柱对水样中OCPs进行富集和洗脱[7]。置C18固相萃取柱于固相萃取仪上，依次用5 mL乙酸乙酯，5 mL甲醇和10 mL超纯水活化C18柱，流速为5 mL·min-1。然后以6 mL·min-1抽滤水样，在水样即将抽滤完之前，加入10 mL超纯水洗涤玻璃瓶，继续真空抽滤0.5 h。分2次使用5 mL正己烷:乙酸乙酯(体积比10:1)洗脱C18柱。使用氮吹仪将收集的样品萃取液吹干，并用正己烷定容至1 mL，待上GC-ECD分析。

土壤和沉积物样品经冷冻干燥后研磨过100目筛，并准确称取5.0 g样品于离心管中，加入1.0 g无水硫酸钠，用10 mL正己烷:丙酮(体积比1:1)混合萃取液超声萃取20 min，以4 000 r·min-1离心5 min，收集萃取液。再重复2次加入萃取液进行超声萃取，将全部收集的萃取液放置于棕色玻璃瓶中并用超纯水定容至500 mL，使用C18固相萃取柱参照水样处理步骤进行样品富集、洗脱、浓缩和定容。

准确称取已磨碎的植物样品1.0 g于离心管中，加入1.0 g无水硫酸钠，用15 mL正己烷:丙酮(体积比2:1)混合萃取液超声萃取20 min，以6 000 r·min-1离心5 min，收集萃取液。再重复2次加入萃取液进行超声萃取，将全部收集的萃取液放置于棕色玻璃瓶中并用超纯水定容至500 mL，使用C18固相萃取柱参照水样处理步骤进行样品富集、洗脱、浓缩和定容。

1.3 测试分析

采用配备电子捕获检测器(ECD)气相色谱仪[8]，色谱柱为DB-5MS(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)，载气为高纯氦气，不分流进样，柱流量为1.0 mL·min-1，进样量1 μL，进样口和检测器的温度分别为250 ℃和300 ℃。程序升温：初始温度50 ℃，保持1 min，以30 ℃·min-1升温至180 ℃，再以5 ℃·min-1升温至230 ℃，最后以10 ℃·min-1升温至300 ℃，并保持5 min。所有样品的分析测试均实行三级质量保证和质量控制。采用六点校正曲线和内标法定量处理色谱数据，最后结果经空白扣除和回收率校正，该方法回收率为72.49%～101.93%，相对偏差为2.59%～19.56%，方法检出限为0.04～0.43 μg·kg-1

土壤质地采用吸管法测定[9],土壤有机碳(SOC)含量采用干烧法测定，取过2 mm筛的风干土用0.5 mol·L-1浓度的HCl预处理，去除CaCO3，60 ℃烘干后磨细，用C/N分析仪测定。碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和β-葡萄糖苷酶活性采用Tabatabai等[10]提出的4-硝基酚比色法测定；脲酶活性采用蒸馏法[10]；脱氢酶活性采用比色法[10]；过氧化氢酶活性用KMnO4滴定法测定[11]。

1.4 健康风险评价方法

采用EPA推荐的健康风险评价模型，评价环境OCPs残留产生的潜在健康风险[12]。选取两种主要的人体暴露途径进行健康风险评价，即以玉米为食物的经口摄入和接触土壤的皮肤暴露途径，包括致癌物引致的致癌风险以及非致癌物引致的非致癌风险。

非致癌风险HI及致癌风险R计算公式[13]如下：

(1)

R=E×SF

(2)

式(1)和式(2)中：RfD为参考剂量，mg·(kg·d)-1；SF为致癌斜率，kg·d·mg-1；E为长期日均暴露剂量，mg·(kg·d)-1。

人体经口摄入途径污染物的日均暴露剂量计算方法如下：

(3)

式(3)中：Cg为植物组织中目标污染物含量，mg·kg-1；IR为日摄入剂量，31 000 mg·d-1；EF为暴露频率，365 d·a-1；ED为暴露时间，30 a；BW为平均体重，65 kg；AT为平均生命时间，致癌作用25 550 d，非致癌作用10 950 d。

人体皮肤接触土壤途径污染物的日均暴露剂量计算方法如下：

(4)

式(4)中：SA为土壤皮肤接触面积，4 350 cm2；AF为皮肤表面土壤粘附系数，0.07 mg·cm-2；ABS为皮肤吸收系数，DDTs为0.03，HCHs为0.1，所使用暴露参数均来自EPA所提供[12]。

2 结果与分析(Results and analysis)

2.1 不同环境介质中有机氯农药残留状况

石家庄市汪洋沟污灌区不同环境介质(地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒)中OCPs残留水平及检出率如表2所示。被检出的OCPs共有14种，分别为HCHs(α-HCH、β-HCH、γ-HCH和δ-HCH)、DDTs(р,р'-DDD、р,р'-DDT、р,р'-DDE)、甲氧滴滴涕、七氯类(环氧七氯和七氯)、硫丹类(α-硫丹和β-硫丹)、艾氏剂和狄氏剂。这14种OCPs在所有环境介质中检出情况存在差异，其中α-HCH、γ-HCH和р,р'-DDT都有检出，且检出率最高，为100%；β-HCH、δ-HCH、р,р'-DDD、р,р'-DDE、甲氧滴滴涕、α-硫丹、β-硫丹和狄氏剂则均有不同程度的检出；七氯只在地表水中有检出，检出率为83.3%；环氧七氯只在地表水和沉积物中检出，且检出率较低，分别为16.7%和33.3%；艾氏剂在地表水、沉积物和玉米籽粒中均有检出，检出率分别为33.3%、100%和8.3%，而在土壤中未有检出。

地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中OCPs的平均残留浓度分别为36.5 ng·L-1、62.9 ng·g-1、57.3 ng·g-1和27.0 ng·g-1；浓度范围分别为32.3～43.3 ng·L-1、47.8～88.9 ng·g-1、 37.9～75.5 ng·g-1和20.7～33.4 ng·g-1。由表2可知，地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中OCPs残留均以DDTs为主，占OCPs的比例分别为73%、80%、84%和84%。其次是HCHs和甲氧滴滴涕，占ΣOCPs的比例分别为18%、12%、10%、14%和4.2%、5.8%、4.7%、3.3%。与国内其他研究相比(表3)，研究区地表水中DDTs残留水平与海河干流及淮河江苏段的相近，HCHs残留水平高于长江，与淮河江苏段相近，低于珠江及海河干流；研究区沉积物中DDTs残留水平均高于海河干流、巢湖、长江、黄河和辽河，但低于其附近的蓟运河、大沽河和独流减河，HCHs残留水平低于其附近的北排河、蓟运河和大沽河[15]，高于长江、黄河和辽河。研究区土壤中OCPs污染与其他典型污灌区土壤比较发现，低于天津污灌区但均高于北京及太原污灌区，其中DDTs残留水平除低于北京市和天津市农业土壤外，均高于其他大部分区域农业土壤，HCHs残留水平与海河上游地区土壤相近，但显著低于天津市郊污灌土壤和海河河口地区土壤，这表明污水灌溉给汪洋沟污灌区农田土壤带来了一定污染。

但与我国《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)相比，本研究区41%采样点中DDTs残留略高于我国土壤质量一级标准(50 ng·g-1)，而所有采样点中HCHs残留均低于我国土壤环境质量一级标准(50 ng·g-1)。由此表明，本研究区土壤OCPs污染处于中度程度，其中DDTs污染程度高于HCHs。研究区氯丹类(环氧七氯、七氯)、硫丹类农药(α-硫丹和β-硫丹)、艾氏剂和狄氏剂的残留水平在各环境介质中都较低，表明此类农药在研究区未被广泛使用。

表1 部分农药致癌强度系数和危害剂量参考值[14]

表2 石家庄市汪洋沟沿岸污灌区不同环境介质中OCPs残留状况

注：ND为未检出。

Note：ND is non-detected.

2.2 有机氯农药来源识别

环境介质中HCHs主要来源于工业HCHs(60%～70% α-HCH、5%～12% β-HCH、10%～12% γ-HCH和6%～10% δ-HCH)的生产、运输、使用及农业杀虫剂林丹(99% γ-HCH)的施用[36]。由于HCHs在不同来源中各异构体组成比例及异构体间物理化学性质的差异，导致存在相互间转化可能，同时其不同异构体间组成特征也作为一种环境指示指标。工业HCHs中α-HCH/γ-HCH一般在4～7之间，而林丹的α-HCH/γ-HCH则接近于0。在环境中，γ-HCH的降解速率比α-HCH快，而在一定条件下γ-HCH可以向α-HCH异构转化[37]。不同异构体中α-HCH亨利常数最大，易挥发；γ-HCH也具有较大亨利系数和水溶性；β-HCH亨利系数、蒸汽压和水溶性最低，化学性质稳定，抗生物降解能力最强。在环境中α-HCH和γ-HCH可以转化为β-HCH，进入环境越久β-HCH含量就越高[38]。因此，α-HCH/γ-HCH比值可指示

HCHs的使用和来源，β-HCH/(α-HCH + γ-HCH)比值可示踪环境介质中HCHs是否为历史污染，将比值大于0.5时表征HCHs主要为历史污染。研究区HCHs组成比值特征如图2所示，可知α-HCH/γ-HCH值均在1.5以下，均值为0.42；仅35%样品中β-HCH/(α-HCH + γ-HCH)的比值大于0.5，其主要是水体和沉积物样品。表明，本研究区土壤中HCHs主要来源于近期农药使用活动及污灌水体中OCPs的输入，致使土壤和植物组织中HCHs存在残留，而水体中近期来源相对较少，可能来源于沉积物的二次释放。

图2 各环境介质中HCHs组成特征Fig. 2 Composition of HCHs in water, sediment, soil and maize seed

表3 不同区域环境介质中HCHs和DDTs含量

注：ND为未检出。

Note: ND means non-detected.

图3 各环境介质中DDTs组成特征Fig. 3 Composition of DDTs in water, sediment, soil and maize seed

研究区环境介质中DDTs的各单体组成分布特征如图3所示，可发现р,р'-DDT残留浓度为各种单体最高，在多种介质中其总含量均占DDTs残留总量的90%以上，可见在该地区土壤中р,р'-DDT是DDTs类污染物的主要成分。р,р'-DDT在不同环境条件下通过微生物降解转化为р,р'-DDD和р,р'-DDE类化合物，该研究区р,р'-DDE/р,р'-DDD值在部分土壤样品中大部分大于1，其余介质该值均小于1。表明DDTs在该地区土壤中的转化途径主要以р,р'-DDE降解为主，在沉积物及水体中主要向р,р'-DDD途径转化。此现象也与前人指出，DDTs在好氧条件下主要降解为DDE，在厌氧条件下主要降解为DDD的现象相符[39]。同时众多研究者提出[40-41]，在有新的DDTs输入时，DDTs的降解产物DDD+DDE的相对含量会维持在较低水平；如果近期没有DDTs输入，其相对含量则较高。如图3可知，该研究区р,р'-DDE + р,р'-DDD相对р,р'-DDT含量处于极低水平。表明，研究区环境介质中DDTs绝大部分来源于近期输入，因此应加强对区域农药的管理。

2.3 污灌条件下有机氯农药在土壤中分配因素及产生的环境效应土壤中残留的OCPs的分布除受化学降解、挥发等作用影响外，还与土壤中有机碳及土壤矿物粒径分布等诸多因素有关。为了解土壤理化性质与各OCPs之间的关系，对其进行相关性分析(如图4)，结果表明，SOC与DDTs、HCHs、硫丹及OCPs均存在显著相关性。说明土壤有机碳对此类化合物具有较强吸附作用并影响它们的在土壤介质中分布，而不同类型OCPs与SOC相关性存在一定差异，其中HCHs分布受SOC含量影响较大。这可能与土壤质地、有机质组成以及OCPs不同物理化学特征等因素有关。进一步探明土壤物理组成特征对OCPs残留分布影响，通过线性及相关性结果可发现，除HCHs与粘土(<2 μm)存在一定正相关外，其余OCPs残留量分布均与土壤中粗粉土(20～53 μm)和细粉土(2～20 μm)呈较好相关性，说明土壤介质中大部分OCPs的分布受粗粉土和细粉土影响较大。以上结果表明，在高有机碳含量土壤中HCHs的分布主要由小粒径的粘土影响，而在有机碳含量相对低土壤中，影响OCPs分布主要为粗粉土和细粉土。因此，针对HCHs等有机氯污染的土壤中，在修复过程中应加强提高土壤中有机碳含量，同时在选择土壤调理剂时，应采用粒偏小相对比表面积大的材料。在实际农田中可选择将农作物秸秆进行细密破碎后再还田。

图4 土壤中有机氯农药残留与土壤理化性质的关系Fig. 4 Correlations between OCPs concentrations and physic-chemical properties of soil

由图5可知，土壤介质中有机氯农药的残留量与过氧化氢酶活性相关性较差，即在研究区污水灌溉农业管理模式下，有机氯农药的施用对土壤氧化过程影响较小。不同OCPs中，DDTs和甲氧滴滴涕与土壤酶的活性间呈较强负相关，表明DDTs和甲氧滴滴涕对土壤酶活性具有遏制作用。DDTs对土壤N循环影响最大，其次为P元素的转化和C循环；甲氧滴滴涕对C循环和有机S的矿化具有一定负面作用。HCHs对β-葡萄糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性影响大于其他土壤酶活性，表明HCHs同样对C循环和有机S的矿化具有拟制作用。

图5 基于土壤酶活性与有机氯含量相关性的风玫瑰图Fig. 5 Wind-rose diagrams of the correlations between the soil enzyme activity and OCPs

2.4 健康风险评价

根据分类标准[42]对所测14种OCPs进行分类，除δ-HCH暂无分类数据外，其余均为可能致癌化合物。因此，对所检测出的OCPs分别进行非致癌和致癌健康风险评价，并选取玉米籽粒的摄入及皮肤与土壤接触两种暴露途径。依据玉米籽粒和土壤的有机物浓度数据，按照模型和参数分别计算不同暴露途径下OCPs的非致癌(HI)和致癌风险指数(R)，并以累积加和的方式计算总风险，评价结果见表4。

从表4中可以看出，研究区域有机污染物致癌风险效应度均低于EPA推荐的可接受风险水平(1.0×10-6)，非致癌风险指数也均小于目标风险值(1)，表明研究区环境介质中OCPs所致人体健康风险较低。研究区土壤的暴露风险与其他农业活动相比，其致癌于非致癌风险均较高[43]，玉米籽粒OCPs的健康风险低于某些的水产品及蔬菜的食用风险[44-45]。经口摄入途径健康风险显著大于皮肤接触途径，在经口摄入途径中致癌风险高低依次为р,р'-DDT>α-HCH>γ-HCH>β-HCH，非致癌风险大小依次为р,р'-DDT>γ-HCH>狄氏剂>β-HCH；在皮肤接触途径中HCHs引致的致癌风险最大，并以α-HCH和γ-HCH为代表，而产生非致癌风险的主要为р,р'-DDT和γ-HCH。健康总风险分别为致癌物质和非致癌物质所产生的健康风险之和，本研究中，经口摄入途径有机物所产生的致癌总健康风险数量级为10-6，而非致癌有机物所产生的总健康风险数量级为10-2，表明研究区农产品食用后的健康风险主要来自非致癌物质。

本研究中估算的健康风险是对致癌风险与非致癌风险进行简单相加的总风险。目前对混合污染物的毒性效应研究逐渐成为热点问题，但尚未得到较明确统一的结论，实际情况下的健康总风险需要进一步探讨。此外，本研究的健康风险评价还存在一定程度的不确定性，主要源于：受多种不同耕作方式以及季节变化等因素影响导致研究区污染物浓度分布不确定；人群的膳食结构多样、复杂和烹饪方式各异带来的不确定性；人群的体质、工作性质和住址的不同均存较大差异致使暴露参数存在不确定性。

1)汪洋沟沿岸污灌区地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中OCPs残留均以DDTs为主，其次是HCHs和甲氧滴滴涕。本研究区41%采样点中DDTs残留略高于我国土壤质量一级标准，而所有采样点中HCHs残留则均低于我国土壤环境质量一级标准，表明研究区环境中OCPs污染处于中等水平，其中DDTs污染程度高于HCHs。

2)р,р'-DDT是DDTs的主要成分，环境DDTs残留主要来源于污水灌溉或近期DDTs的使用。γ-HCH是环境HCHs残留的主要成分，HCHs残留主要源于林丹类农药的输入和使用。

表4 不同暴露途径健康风险值

3)在该地区长期污水灌溉以冬小麦-夏玉米轮作的农业管理模式下，OCPs的残留对土壤中C、N元素循环及有机S的矿化产生一定的负面影响。

4)研究区玉米籽粒的经口摄入及土壤的皮肤接触对人体的非致癌风险指数和致癌效应度均不超过控制标准，但经口摄入所引致的非致癌风险应以关注，尤其是р,р'-DDT与γ-HCH此两类物质。

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◆

Residues and Health Risk Assessments of Organochlorine Pesticides in a Typical Wastewater Irrigation Area of North China

Xi Beidou1,2, Yu Minda1,2,3, Zhang Yuan1,4, Gao Rutai1,2, Zhang Hui1,2, Li Dan1,2, Tan Wenbing1,2, Hou Haobo4, Yu Hong1,*

1. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China 2. Innovation Base of Ground Water & Environmental System Engineering, Chinese Research Academy of Environmental Science, Beijing 100012, China 3. School of Environmental and Safety Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China 4. Environmental College, Wuhan University, Wuhan 430072

Wastewater irrigation and organochlorine pesticides (OCPs) have been widely used in agriculture land in North China, and therefore abundant organochlorine pesticide (OCPs) enter into soil and subsequently be transferred into the food supply chain where they can produce substantial adverse environmental and human health impacts. In this study, OCPs residues in wastewater irrigation area of Wangyanggou River in Shijiahzuang City and their impacts on soil environmental quality were investigated, and the bioavailability and environmental risk of OCPs through oral intake and skin contact were also evaluated. The results showed that the total 14 OCPs were detected with 36.5 ng·L-1, 62.9 ng·g-1, 57.3 ng·g-1, and 27.0 ng·g-1in surface water, sediment, soils, and maize seeds, respectively. Among the 14 OCPs, DDTs were the dominant compounds, accounting for more than 73% of total OCPs, followed by HCHs and methoxychlor. р,р'-DDT as the domiant component of DDTs was mainly from the wastewater and pesticides used recently. The abundance of γ-HCH in HCHs may be the result of the input and usage of lindane. The OCPs in soils was an important factor for inhibiting soil carbon and nitrogen cycles and sulfur mineralization under the local wastewater irrigation condition. Although the non-cancinogenic and carcinogenic risks of OCPs to human were within the suggested tolerance, the potential damage of р,р'-DDT and γ-HCH to human health via long-term oral intake exposure should be concerned in this region.

organochlorine pesticides; wastewater irrigation; residue; soil environmental quality; health risk assessment

10.7524/AJE.1673-5897.20151019001

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07203-003)

席北斗(1969-)，男，研究员，主要研究方向为流域水污染控制与固体废物处理处置，E-mail: xibeidou@263.net

*通讯作者(Corresponding author)， E-mail: yuhong807@126.com

2015-10-19 录用日期：2015-11-30

1673-5897(2016)2-453-12

X171.5

A

简介：余红(1981-)，女，硕士，工程师，主要研究方向为环境科学。

席北斗, 虞敏达, 张媛, 等. 华北典型污灌区有机氯农药残留特征及健康风险评价[J]. 生态毒理学报，2016, 11(2): 453-464

Xi B D, Yu M D, Zhang Y, et al. Residues and health risk assessments of organochlorine pesticides in a typical wastewater irrigation area of North China [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 453-464 (in Chinese)