全 文 ：DDTs和 HCHs在珠江口南部海域管角螺的
组织分布及生物转化＊
田　磊 1, 2　张大文 1 　黄小平 1＊＊
(1中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室 , 广州 510301;2中国科学院研究生院 , 北京 100049)
摘　要　通过测定珠江口海域典型腹足类管角螺(Hemifusustuba)各组织器官中 DDTs和
HCHs的含量 ,研究了管角螺体内 DDTs和 HCHs的组织分布和生物转化规律。结果表明:
管角螺肠中 DDTs和 HCHs含量远高于其他器官 ,表明其肠壁对有机氯农药有一定的屏蔽
作用;性腺中检出较高浓度的 DDTs和 HCHs,表明性腺是 DDTs和 HCHs重要的累积器官;
各组织器官中的(DDE+DDD)/p, p′-DDT比值(3.20 ～ 7.53)均高于沉积物(1.23),说明管
角螺具有较强的降解 DDT能力;腮中这一比值高于其他各器官 ,表明腮可能是管角螺排泄
DDTs的潜在器官;β-HCH是 HCHs各器官中的主要存在形式(63.88% ～ 88.99%),表明生
物体可以高效地将 α-HCH降解为 β-HCH;管角螺肌肉组织中 DDTs和 HCHs的含量虽未超
过 WHO规定的食用安全标准 ,但有机氯农药沿食物链放大对人类健康的潜在危害需重点
关注 。
关键词　有机氯农药;海洋腹足类;累积;生物转化;珠江口南部海域
中图分类号　X131　文献标识码　A　文章编号　1000-4890(2011)1-0012-06
DistributionandbiotransformationofDDTsandHCHsinHemifusustubafromthesouth-
ernPearlRiverEstuary.TIANLei1, 2 , ZHANGDa-wen1 , HUANGXiao-ping1＊＊ (1KeyLabo-
ratoryofTropicalMarineEnvironmentDynamics, SouthChinaSeaInstituteofOceanology, Chi-
neseAcademyofSciences, Guangzhou510301, China;2GraduateUniversityofChineseAcademy
ofSciences, Beijing100049, China).ChineseJournalofEcology, 2011, 30(1):12-17.
Abstract:BasedonthemeasurementsofDDTsandHCHsconcentrationsinvarioustissuesof
HemifusustubafromthesouthernPearlRiverEstuary, thedistributionandbiotransformationof
thetwoorganochlorinepesticides(OCPs)inthismarinegastropodwereexamined.TheDDTs
andHCHsconcentrationsinH.tubaintestineweremuchhigherthanthoseinothertissues, sug-
gestingthattheintestinalwalofH.tubawasanimportantbariertoDDTsandHCHs.Thehigh-
erDDTsandHCHsconcentrationsinH.tubagonadsuggestedthatthegonadwasanimportant
sitefortheaccumulationofDDTsandHCHs.The(DDE+DDD)/p, p′-DDTratioinvariousH.
tubatissues(3.20-7.53)wasmuchhigherthanthatinsediment(1.23), indicatingthatH.
tubahadstrongercapabilitytometabolizeDDT.Thehighest(DDE+DDD)/p, p′-DDTratiowas
foundingil, suggestingthatgilcouldplayanimportantroleinexcretingtheDDTmetabolites
(DDDandDDE)inH.tuba.AmongtheHCHsinalH.tubatissues, β-HCHwasthemost
persistentHCHisomer(63.88%-88.99%), implyingthatH.tubawasabletoeficientlyde-
gradeα-HCHtoβ-HCH.ThoughtheDDTsandHCHsconcentrationsinH.tubamusclesdidnot
exceedthetolerabledailyintakestandardproposedbytheWHO, moreatentionshouldbepaid
tothepotentialrisksofOCPsbiomagnificationalongfoodchaintohumanhealth.
Keywords:organochlorinepesticide;marinegastropod;accumulation;biotransformation;
southernPearlRiverEstuary.
＊中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZCXZ-YW-Q07)、 908专项(GD908-01-03、GD908-02-02)和国家自然科学基金项目(41076069、
40776086)资助。
＊＊通讯作者 E-mail:xphuang@scsio.ac.cn
收稿日期:2010-07-20　　接受日期:2010-10-09
生态学杂志 ChineseJournalofEcology　2011, 30(1):12-17　　　　　　　　　　　　　
DOI :10.13292/j.1000-4890.2011.0002
　　有机氯农药 (organochlorinepesticides, OCPs),
特别是滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs),是一类难
降解的持久性有机污染物 ,因其高效 、广谱而曾被广
泛应用于防治农业病虫害 。然而 ,由于其具有较大
的毒性作用(Wiletetal., 1998), 20世纪 70— 90年
代 ,世界各国先后禁止了 DDTs和 HCHs等农药的
生产和使用。但因其化学性质稳定 ,至今在各种环
境介质中仍然检测到有机氯农药的广泛存在(Fuet
al., 2003;Sarkaretal., 2008)。此外 ,已有研究表
明 , DDTs和 HCHs可以在生物体内富集并沿食物链
放大(Sarkaretal., 2008),威胁人类身体健康。
目前 ,世界上已有较多研究探讨了 OCPs(主要
是 DDTs)在不同水生生物体内的组织分布及生物
转化 ,包括虾 (Nimmoetal., 1970)、蟹 (Sheridan,
1975)、双壳类(Kwongetal., 2009)和鱼类 (Guoet
al., 2008;Kwongetal., 2008),仅有少数学者探讨了
OCPs在海洋腹足类整个软体组织的累积水平
(Wangetal., 2007;Wangetal., 2008)。到目前为
止 ,还未见关于 DDTs和 HCHs在海洋腹足类动物
体内组织分布和生物转化研究的报道。
OCPs具有高疏水性和脂溶性 ,导致其极易附着
在悬浮颗粒物上 ,最终进入沉积物 ,而海洋腹足类处
于海洋食物链的底端 ,生活在有机氯农药污染较严
重的海底 ,摄食过程中直接或间接摄取吸附有高含
量的 OCPs的颗粒悬浮物 ,进而使 OCPs向高营养级
生物传递并放大 ,对人类健康带来巨大危害 。因此 ,
非常有必要加强对有机氯农药在海洋腹足类动物中
的组织分布和累积水平的研究。本研究首次对珠江
口海域典型腹足类动物管角螺(Hemifusustuba)体
内 DDTs和 HCHs的组织分布和生物转化规律进行
探讨和分析 ,并评估该生物体内 OCPs对人类健康
的潜在危害 ,为近岸海域生态环境保护提供科学
依据 。
1　材料与方法
1.1　样品采集
珠江三角洲地区是中国经济发展最快的区域之
一 ,该区域汇集了广东省主要的发达城市(广州 、珠
海和深圳等),以及香港和澳门特别行政区。近 20
年来 ,随着珠三角地区工业化和城镇化进程 ,该地区
土壤中残留的 OCPs向水环境中大量转移(Zhanget
al., 2002)。到目前为止 ,珠江口海域水体和沉积物
中 OCPs的残留水平仍然较高(Fuetal., 2003)。
2009年 12月 ,在珠江口南部海域使用生物底
拖网采集管角螺生物样品(共 14只;螺重为 43.91
±12.38 g;壳高和壳宽分别为 90.25±11.10 mm和
40.93±5.50 mm),现场海水冲洗 ,装入密封塑料袋
并放入冰壶 ,同时用抓泥斗采集拖网区表层沉积物
样品(S1和 S2), 装入密封塑料袋 ,带回实验室在
-20 ℃下保存至分析 ,采样位置见图 1。
1.2　样品处理
生物样品制备参照 《海洋监测规范 》 (GB
17378.6— 2007)。解冻后 ,使用蒸馏水漂洗 ,置于清
洁的工作台上 ,用不锈钢剪刀剪切分出腮 、肠 、肝脏 、
性腺 、足和余体部分 ,多个体样品合并匀浆。称取
5 g生物湿样用索式法提取于正己烷中 ,提取液经硅
胶层析柱净化浓缩 ,作为样品净化液 ,待测定。
沉积物样品制备参照 《海洋监测规范 》(GB
17378.5— 2007),经避光自然风干后 ,用玛瑙研钵粉
碎研磨过 80目筛。其样品提取及样品净化过程与
生物样品基本一致 ,称取 20 g干样用索式法提取于
正己烷中 ,提取液经硅胶层析柱净化浓缩 ,作为样品
净化液 ,待测定。
1.3　样品分析
气相色谱仪(Agilent7890),配用 DB-5毛细管
柱 (柱长 30 m,内径 0.25 mm,液膜厚度 0.25 μm)
图 1　珠江口南部海域采样站位示意图
Fig.1　LocationofsamplingsitesinthesouthernPearlRiv-
erEstuary, China
13田　磊等:DDTs和 HCHs在珠江口南部海域管角螺的组织分布及生物转化
分析生物样和沉积物中 DDTs(包括 p, p′-DDE、p, p′-
DDD、p, p′-DDT、o, p′-DDT)和 HCHs(包括 α-HCH、
γ-HCH、β-HCH、δ-HCH)的含量。以高纯氮气为载
气 , 1μl无分流进样 ,检测器温度保持为 300 ℃,程
序升温条件为:初始温度 120℃,保持 1min,然后以
12 ℃· min-1的速度升至 280 ℃,并在 280 ℃保持
10 min。
1.4　质量控制
利用有机氯农药标准物质的 GC保留时间对
DDTs和 HCHs定性 ,内标法定量 ,分析由计算机自
动完成。 DDTs和 HCHs的平均回收率分别为(101
±8.4)%和(95±4.5)%。
1.5　数据处理
利用 EXCEL进行数据统计和作图 。
2　结果与分析
2.1　表层沉积物中 OCPs的含量及组成
采样区表层沉积物中 DDTs和 HCHs含量及各
同分异构体组成见表 1。 DDTs和 HCHs的平均浓
度分别为 4.16 ng· g-1和 0.323 ng· g-1(干重)。
DDTs在 S1处含量为 4.19 ng· g-1 ,主要存在形式
是p, p′-DDT(46.05%)和 p, p′-DDD(20.23%);S2
处 DDTs含量为 4.13 ng· g-1 ,主要存在形式是 p,
p′-DDT(32.97%)和 p, p′-DDD(44.85%)。对于
HCHs,仅在 S1检测到 α-HCH和 β-HCH两种异构
体 ,分别占 HCHs的 77.83%和 22.17%。
2.2　管角螺各组织器官中 OCPs的含量及组成
管角螺整个软体组织 DDTs和 HCHs含量分别
为 22.4和 5.57 ng·g-1。各器官中 DDTs和 HCHs
的含量及组成分别见图 2和图 3。肠中 DDTs的含
量最高(81.75 ng· g-1),其后依次是足(26.50ng·
g-1)、性腺(20.80 ng·g-1)、余体(20.71 ng· g-1)、
腮(20.54ng·g-1)和肝(11.90 ng· g-1)。而 HCHs
含量最高的是肠 (19.31 ng· g-1),其后依次是肝
(8.00ng·g-1)、性腺(7.61ng· g-1)、腮(5.97 ng·
g-1)、足(5.74 ng·g-1)和余体(4.26 ng·g-1)。可
见 ,肠中 DDTs和 HCHs含量明显高于其他器官。
从表 2可以看出 ,管角螺各个器官中累积的
DDTs主 要以 p, p′-DDE形 式存 在 (54.08% ～
100.00%), p, p′-DDT、o, p′-DDT和 p, p′-DDD分别占
0 ～ 21.06%、0 ～ 13.47%和 0 ～ 11.83%。对于 HCHs,
β-HCH(63.88% ～ 88.99%)是各器官累积的主要形
式 , α-HCH和 δ-HCH分别占 9.47% ～ 36.13%和 0 ～
3.57%, γ-HCH基本未检出(除肠外)。
本研究中 , (DDE+DDD)/p, p′-DDT在沉积物
中为 1.23, 在管角螺体内呈现如下递减趋势:鳃
(7.53)>肠(3.87)>足(3.26)>余体(3.20),肝
和性腺均未检出 p, p′-DDT。
表 1　珠江口南部海域表层沉积物中 DDTs和 HCHs含量及各同分异构体组成(ng· g-1 ,干重)
Table1　DDTsandHCHsconcentrationandcompositioninsurfacesedimentsfromthesouthernPearlRiverEstuary
采样站 DDTs
p, p′-DDE p, p′-DDD o, p′-DDT p, p′-DDT
HCHs
α-HCH β-HCH γ-HCH δ-HCH
S1 0.77 0.848 0.643 1.93 0.502 0.143 nd nd
S2 0.59 1.85 0.325 1.36 nd nd nd nd
nd未检出。
图 2　珠江口南部海域管角螺各组织中 DDTs浓度
Fig.2　DDTsconcentrationintissuesofHemifusudtubain
thesouthernPearlRiverEstuary
图 3　珠江口南部海域管角螺各组织中 HCHs浓度
Fig.3　HCHsconcentrationintissuesofHemifusustubain
thesouthernPearlRiverEstuary
14 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生态学杂志　第 30卷　第 1期　
表 2　珠江口南部海域管角螺体内 DDTs和 HCHs各同分
异构体的百分组成
Table2　RelativeabundanceofindividualDDTandHCH
components(tototalDDTsandHCHs, %)inHemifusus
tubafromthesouthernPearlRiverEstuary
OCP类型 同分异构体 腮 肠 肝 性腺 足 余体
DDTs p, p-DDE 72.54 67.03 100 100 61.89 54.08
p, p-DDD 6.33 3.43 nd nd 6.75 11.83
o, p-DDT 10.66 11.31 nd nd 10.30 13.47
p, p-DDT 10.47 18.23 nd nd 21.06 20.62
HCHs α-HCH 9.47 10.93 36.13 10.04 12.36 13.59
β-HCH 87.21 82.35 63.88 88.99 86.44 86.41
γ-HCH nd 3.15 nd nd nd nd
δ-HCH 3.31 3.57 nd 0.97 1.20 nd
nd未检出。
3　讨　论
3.1　沉积物中 OCPs累积水平及组成特征
本研究中 ,采样区表层沉积物中 DDTs和 HCHs
的含量分别为 4.16 ng· g-1和 0.323 ng· g-1。研
究区域表层沉积物 DDTs含量低于大亚湾和厦门海
域 ,与渤海湾相当 ,高于海南小海湾 、海南东寨湾 、印
度孟加拉湾及韩国沿岸平均水平(表 3)。 HCHs含
量低于大亚湾 ,与渤海湾 、海南小海湾 、海南东寨湾
及韩国沿岸平均水平相当 。
(DDE+DDD)/p, p′-DDT已被广泛用于评估
表 3　不同海域表层沉积物中 DDTs和 HCHs的含量 (ng· g-1 ,干重)
Table3　ConcentrationofDDTsandHCHsinsurfacesedimentfromdifferentregions
海域名称 DDTs HCHs 文献
韩国沿岸 0.006 ～ 135(0.68) nd～ 5.46(0.32) Hongetal., 2006
印度孟加拉湾 0.04 ～ 4.79 0.17～ 1.56 Rajendranetal., 2005
渤海湾 0.18 ～ 22(4.7) 0.1～ 1.8(0.5) 王泰等 , 2008
厦门海域 2.53 ～ 23 0.263～ 0.945 张元标和林辉 , 2004
大亚湾 8.69 ～ 34.34(19.05) 1.79～ 4.64(2.72) Wangetal., 2008
海南小海湾 0.03 ～ 5.38(1.44) 0.12～ 1.49(0.41) 穆倩等 , 2007
海南东寨港 0.07 ～ 4.56(0.57) 0.04～ 2.30(0.53) 刘华峰等 , 2007
珠江口南部海域 4.06 ～ 4.26(4.16) nd～ 0.645(0.323) 本研究
括号中数字表示平均值 , nd未检出。
DDT的降解程度及来源 ,环境介质中高百分含量的
p, p′-DDT被认为是存在新的 DDTs输入(Fuetal.,
2003)。本研究中 , S1样点表层沉积物中高的 p, p′-
DDT含量及较低的 (DDE+DDD)/p, p′-DDT比值
(0.838),均显示仍有新的 DDTs源输入 ,而 S2样点
中(DDE+DDD)/p, p′-DDT=1.79,远 >1,表明该
地区近期没有新的 DDT输入 ,且已输入的 DDT类
农药降解较完全 。 S1 样点沉积物中 α-HCH和 β-
HCH两种异构体分别占 HCHs的 77.83%和
22.17%,这与工业 HCH组成相似(即 α-HCH60%
～ 70%、β-HCH5% ～ 12%、γ-HCH10% ～ 15%、δ-
HCH6% ～ 10%),表明 S1处仍有新的 HCHs输入。
3.2　管角螺体内 OCPs的累积
一般来说 ,水生生物累积 OCPs主要通过两种
途径:一种是通过腮膜从水中吸收;另一种是通过摄
食从肠道吸收 , 不同生物的积累途径不尽相同
(Sheridan, 1975;Thomannetal., 1992;Wang＆
Wang, 2005)。如青蟹(C.sapidus)主要通过鳃从水
体中累积 DDT, 肠道吸收微乎其微 (Sheridan,
1975)。一些研究认为 , 鱼类主要通过水相累积
DDT(Thomannetal., 1992;Wang＆ Wang, 2005);
Guo等(2008)通过分析 OCPs在鱼体的组织分布认
为 ,鳃和肠道同等重要 。本研究中 ,管角螺腮中的
DDTs与 HCHs含量与其他内部器官中的含量相当 ,
而肠中 DDTs和 HCHs含量远高于其他器官 ,这表
明:1)鳃吸收可能是有机氯农药进入管角螺体内的
主要途径;2)肠对 OCPs有一定的屏蔽作用 ,管角螺
可能通过这一机制来减少有毒物质对自身内部器官
的危害 ,但这种肠道屏蔽作用在生物体累积 POPs
过程中的作用还需进一步评估 。
本研究中 , 性腺是除肠外累积 DDTs和 HCHs
第二多的器官 ,性腺作为 DDTs和 HCHs的靶器官
在鼓鱼(C.guatucupa)(Lanfranchietal., 2006)和贻
贝(Roberts, 1976)中也有发现。然而 ,大多数研究
表明 ,肝是 OCPs等在水生生物体内累积的主要器
官如虾(Nimmoetal., 1970)、蟹(Sheridan, 1975)、
贻贝 (Kwongetal., 2009)和鱼体 (Guoetal.,
2008)。水生生物间累积模式的差异可能与 OCPs
在生物体内的传递途径 、代谢能力及食性不同有关 。
毒理学研究证实 ,持久性有机污染物不仅对生物体
生殖系统有急慢性毒性 ,还可以从母体传递给子代 ,
对子代的生长发育造成潜在威胁。鼓鱼产卵前卵巢
15田　磊等:DDTs和 HCHs在珠江口南部海域管角螺的组织分布及生物转化
OCPs含量显著高于产卵后的 (Lanfranchi, 2003)。
Mlambo等(2009)指出 , DDT在不造成成体罗非鱼
(O.mossambicus)性腺出现明显组织损伤的情况
下 ,导致卵巢卵母细胞萎缩和睾丸精小管损伤几率
增大 ,并且造成幼体成活率降低 、畸形率增加 。以上
研究表明 ,管角螺性腺中较高浓度的 DDTs和 HCHs
有可能会对其生殖系统造成潜在损伤 ,进而对其子
代的成活率及种群数量产生影响。
3.3　管角螺体内 OCPs的代谢转化
生物体既可以将 DDT转化成 DDD,进一步还原
脱氯生成 DDE,也可以在氧化条件下直接脱去氯化
氢生成 DDE(Covacietal., 2004)。本研究沉积物
中的 DDTs主要是 p, p′-DDT和 p, p′-DDD,生物体内
主要以 p, p′-DDE形式存在 , 表明将 DDT转化成
DDE是管角螺代谢 DDT的主要途径 。值得注意的
是 ,同样作为净累积器官的性腺和足(肌肉), DDTs
组成差异较大 ,这表明 , DDTs的累积不仅与 DDT各
异构体的物理化学性质有关 ,而且还与足和性腺的
物质组成及代谢 /排泄能力有关。
本研究中 ,生物体各器官中(DDE+DDD)/p,
p′-DDT比值均大于沉积物 ,进一步说明了管角螺可
以有效代谢部分 DDT。研究结果还显示 ,腮中这一
比值高于其他各器官 ,表明腮在机体排泄 DDTs降
解产物(DDE和 DDD)过程中扮演着重要角色。腮
是亲脂性化学物质进出生物体的主要器官 ,因此 ,腮
可能是管角螺排泄 DDTs的潜在器官(Mckimetal.,
1986)。
β-HCH是 HCHs各异构体中物化性质最稳定
的 ,可以在环境中滞留比较长的时间 ,因此 β-HCH
是 HCHs在各类软体动物和鱼体中的主要存在形式
(Wangetal., 2007;Guoetal., 2008)。不仅如此 ,研
究发现生物体可有效的将 α-HCH降解为 β-HCH
(Wiletetal., 1998),本研究也得出了相似的结论 ,
本研究发现 ,沉积物中的 HCHs绝大部分为 α-HCH
(77.83%),而生物体各组织器官主要累积 β-HCH
(63.9% ～ 89.0%),表明管角螺能有效的将 α-HCH
降解为 β-HCH。
3.4　人体健康风险评估
对于人类来说 ,消费已被污染的食品 ,特别是处
于较高营养级的海鱼和哺乳类 ,是有毒物质进入人
体的一个主要途径(李雪梅等 , 2007)。本研究中 ,
管角螺的足(除肠外)是累积 DDTs最多的器官 ,通
过计算平均每人每天海鲜类水产品的消费量 ,可以
得出人体通过海鲜类水产品摄入 DDTs和 HCHs的
量 。因此 , 假定一个 60 kg的成人每人每天食用
100g的海产品 ,那么在本研究中 ,每天进入人体内
的 DDTs和 HCHs的含量分别是 0.044和 0.0096μg
· kg-1 ,远低于世界卫生组织(WHO)的标准(20 μg
· kg-1)。可见 ,腹足类体内 OCPs的毒性尚未对人
类的健康构成危害 。然而 ,海洋腹足类处于海洋食
物链的底端 ,同时 ,有机氯农药具有沿着食物链放大
的潜力 ,例如 ,有报道称 DDE在北海冰穴的食物链
(包括浮游动物 、深海无脊椎动物 、北极鳕 、海鸟 、环
斑海豹)的食物网生物放大因子为 9.7(Fisketal.,
2001),因此 , OCPs对人类健康的潜在危害需要重点
关注。
4　结　论
肠中 DDTs和 HCHs含量远高于其他器官 ,表
明管角螺肠壁对有机氯农药有一定的屏蔽作用;性
腺中检出较高浓度的 DDTs和 HCHs,说明性腺是
DDTs和 HCHs在管角螺体内重要的累积器官。
腮中(DDE+DDD)/p, p′-DDT比值高于其他各
器官 ,表明管角螺腮可能是排泄 DDTs的潜在器官;
β-HCH是 HCHs在管角螺体内的主要存在形式 ,表
明生物体可以高效的将 α-HCH降解为 β-HCH。
肌肉组织中 DDTs和 HCHs的含量虽未超过
WHO规定的食用安全标准 ,但有机氯农药沿食物链
放大对人类健康的潜在危害需重点关注。
致　谢　感谢国家海洋局南海环境监测中心在样品测定时
给予的帮助。
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作者简介　田　磊 , 男 , 1983年生 , 硕士研究生。主要从事
海洋环境研究。 E-mail:tianlei@scsio.ac.cn
责任编辑　李凤芹
17田　磊等:DDTs和 HCHs在珠江口南部海域管角螺的组织分布及生物转化