场地健康风险评估及生物可给性的应用

通过对江苏省某化工遗留场地初步调查和详细调查,确定了土壤污染物砷和硫酸盐,并得到场地污染状况。运用我国《污染场地风险评估技术导则(报批稿)》评估了该场地对人体健康风险,得到硫酸盐的非致癌风险为6.86×10-3,砷的致癌风险和非致癌风险分别为5.82×10-4和9.71。砷对人体健康风险值超过工业用地可接受致癌风险值(10-5)和非致癌风险值(1),需要对砷进行修复,计算得砷的修复目标值为12.10 mg/kg。经口摄入污染土壤是砷对人体健康风险的主要途径,而摄入污染土壤中的砷不能完全被溶解并被肠胃吸收。生物可给性反映污染物在胃肠系统中能被溶解并被小肠壁吸收的量。文章运用in vitro方法测定土壤中砷的生物可给性为40.16%,并将生物可给性引入风险评估计算,修正砷的修复目标值为21.00 mg/kg。     

基于生物可利用性的砷污染土壤修复目标值研究

采用IVG（In Vitro Gastrointestinal）和UBM（Unified BARGE Method）两种体外试验方法,研究了湖北省某一砷污染地块的潮土中,砷在 不同浓度梯度和深度梯度下的生物可利用性.结果表明,砷在胃相中的生物可利用性为4.50%~26.41%,在小肠中的生物可利用性为3.95%~22.39%.同时,采用Pearson相关性分析和主成分分析方法探究了人体胃肠可吸收砷的可能来源,发现人体胃肠可吸收利用的砷与土壤中非专性吸附态、专性吸附态、无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态砷有显著相关性.通过构建土壤中砷生物可给态浓度的多元线性回归方程,发现 土壤pH、总砷含量及砂粒含量是砷生物可给态浓度的主要预测因子.将概率累积分析法获取的地块土壤砷背景浓度上限值与湖北省土壤 背景值、GB36600中附录A中潮土砷的背景值进行比较,推导出该地块基于生物可利用性的土壤砷背景浓度上限值为113 mg?kg^-1,结合该地块今后规划为生态保护绿地,可将土壤砷背景浓度上限值作为地块修复目标值制定的参考,在一定程度上可以避免修复目标值过严导致修复成本过高的问题.     

污染地块土壤砷修复目标值确定方法研究

修复目标值的确定是污染地块环境监管的重要环节,通常基于风险评估方法计算风险控制值来确定。而对于砷污染地块,采用HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》推荐模型和参数推算得到的修复目标值往往低于土壤砷环境背景值,难以满足监管需求。系统梳理了国内外污染地块土壤砷修复目标值确定方法,探讨了基于土壤环境标准值、传统风险评估、层次化风险评估、等效风险评估及土壤砷环境背景值修正方法的实现路径与实践应用。结合我国污染地块监管策略和砷污染地块开发再利用现状,提出了基于土壤环境背景值、层次化风险评估和生物可给性相关参数修正的土壤砷修复目标值确定方法,旨在为我国砷污染地块的修复和再利用提供更加科学合理的方案。     

利用in vitro方法研究不同铁矿对土壤砷生物可给性的影响

为了研究不同铁矿物对土壤砷生物可给性的影响,利用PBET(physiologically based extraction test)、SBRC(solubility bioaccessibility research consortium assay)和IVG(in vitro gastrointestinal extraction)这3种in vitro方法研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对土壤砷在胃与小肠阶段生物可给性的影响以及砷形态转化对砷的生物可给性影响机制.结果表明,添加1%水铁矿时,根据PBET、SBRC和IVG这3种in vitro方法,胃阶段砷的生物可给性分别为2.22%、5.11%和7.43%,小肠阶段砷的生物可给性分别为3.39%、2.33%和6.18%;当投加量提高到2%时,各阶段砷的生物可给性都显著降低(P0.05).3种in vitro方法,在不同铁矿物投加量相同条件下,相比于空白对照组(CK),砷的生物可给性降低幅度大小依次为:水铁矿(F1)针铁矿(G1)赤铁矿(H1)(F2G2H2).3种in vitro方法中可交换态和专属吸附态砷总量(F1+F2)同胃阶段砷的生物可给性呈正相关性,依据PBET、SBRC和IVG法,相关系数分别为r=0.93,P=0.002、r=0.90,P=0.004和r=0.89,P=0.006;F1+F2同小肠阶段砷的生物可给性呈正相关性,PBET和IVG法的相关系数分别为r=0.94,P=0.001和r=0.87,P=0.009,而SBRC法则表现为没有相关性.同样,3种in vitro方法中都表现出无定型铁结合态砷(F3)与胃阶段砷的生物可给性有显著负相关性,而与小肠阶段砷生物可给性则除了SBRC法没有相关性之外,PBET和IVG法都表现出显著负相关性.     

基于形态与in vitro方法的铬污染土壤生物可给性研究

铬（Cr）是电镀类场地的主要污染物.开展土壤中Cr（III）和Cr（VI）的生物可给性研究对于准确评估Cr污染场地风险,克服污染场地过度修复问题十分关键.本研究采集我国栗钙土、红壤、潮土3种典型土壤,通过添加相同浓度污染物的方式制备成Cr（III）或Cr（VI）污染土壤.随后利用5种体外方法（in vitro）,对3种土壤经口摄入的Cr生物可给性进行比较与健康风险评估.进而从土壤理化性质、Cr赋存形态、土壤矿物组成方面,对不同土壤在溶解度生物可给性研究联盟（SBRC）方法中的生物可给性差异进行分析.结果表明,基于生物可给性的Cr污染土壤健康风险评估能够显著降低风险水平,提高风险控制值,其中,SBRC方法在评估中更具有保守性.3种土壤在相同的Cr（III）和Cr（VI）污染浓度下,栗钙土相较于红壤和潮土在肠期具有更高的生物可给性和健康风险.此外,土壤黏粒、有机质含量及迁移系数能够影响土壤Cr的生物可给性,土壤矿物种类赋存不同也是造成Cr（III）和Cr（VI）在不同土壤中生物可给性差异的重要因素.     

青霉菌与生物炭复合修复土壤砷污染的研究

采用随机区组设计,分别对添加不同量的青霉菌和生物炭的砷污染土壤进行培养,通过测定土壤中的As~(3+)、As~(5+)及总砷含量,探究了青霉菌与生物碳复合修复对砷污染土壤中有效砷的钝化率及土壤中砷的价态转化的影响,同时对土壤中的微生物数量进行区系分析,建立了微生物数量与有效砷含量之间的关系.结果显示,随着青霉菌接菌量与生物炭施用量的增加,土壤中总砷含量不会发生变化,有效砷含量从17.74 mg·kg~(-1)下降到12.69 mg·kg~(-1),有效砷的钝化率可达到27.6%左右.而两种价态的砷(As~(5+)、As~(3+))之间没有发生转化,约27%的As~(5+)会被青霉菌与生物炭固定,但As~(3+)在土壤中的含量基本保持不变.在有效砷含量下降的同时,土壤中放线菌的含量基本不变,但土壤中细菌的总量有所上升.结果表明,青霉菌与生物碳复合修复可以降低有效砷的含量,并使砷污染土壤中的微生物环境有所改善,对砷污染土壤显示出较好的修复性能.     

生物炭复合青霉菌修复砷污染土壤对其微生物群落功能多样性的影响

真菌修复砷污染土壤是一种能够有效吸附固化环境中砷的重要措施.生物炭作为目前修复重金属的热点,其多空疏松的结构、较高的离子交换量、丰富的有机碳含量等都说明了其在土壤修复中的地位.为了探究生物炭与青霉菌在修复砷污染土壤的同时对土壤中微生物活性及其多样性的影响,在室内孵育条件下,运用Biolog法研究了3×3随机区组试验（3个生物炭梯度分别为0%、2%、4%,3个青霉菌梯度分别为0%、10%、20%）下土壤微生物对不同类型碳源的利用能力以及多种功能性指数的影响.结果表明:①添加青霉菌与生物炭后,土壤中有效砷含量较对照组显著下降,从而影响其微生物群落功能多样性.②砷污染土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰富度随生物炭浓度梯度的升高呈先升后降的趋势.③高接菌量（20%）与低接菌量（10%）对砷污染土壤中微生物群落功能多样性的影响没有显著性差异.④2%生物炭与10%青霉菌处理土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰度最高.⑤青霉菌对胺类及少部分酸类碳源的利用能力较弱（AWCD < 0.5,AWCD为Biolog微平板孔中溶液吸光值平均颜色变化率）,对氨基酸类中大部分碳源以及脂类碳源的代谢能力较强（AWCD>1.0）,对糖类、酚酸类的代谢能力稍弱（AWCD为0.3~1.0）,青霉菌对D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、L-丝氨酸、L-精氨酸、r-羟基丁酸这5种碳源的利用率最高（AWCD>1.2）.研究显示,低浓度生物炭可增加砷污染土壤中微生物群落多样性,生物炭含量的继续增加会对微生物产生抑制作用;青霉菌添加到砷污染土壤后,会显著提升砷污染土壤中微生物的群落功能多样性,改善砷污染土壤中微生的物群落结构;青霉菌的优势碳源大多为植物根系分泌物,可为后续青霉菌与超积累植物复合修复砷污染土壤提供参考.      

贵州某锑冶炼厂周边农田土壤锑、砷污染与人体健康风险评估

本研究以贵州省独山县某锑冶炼厂周边农田土壤为研究对象,系统采集17个土壤样品,测定了土壤中Sb、As总含量,并采用生理提取试验(PBET)和简化生物可给性提取试验(SBET)两种体外胃肠模拟实验方法分析了土壤中Sb、As的生物可给态含量,基于土壤Sb、As总量和生物可给性(PBET和SBET)评估了研究区锑、砷污染土壤暴露引起的潜在人体健康风险。结果表明:研究区农田土壤锑、砷污染严重,土壤中Sb(55.63±75.59 mg/kg)和As(44.31±38.34 mg/kg)的平均含量均超过贵州省区域背景值和我国农用地土壤污染风险筛选值;土壤中SBET和PBET提取的生物可给态Sb和As含量和计算得到的生物可给性都较低,大多数样品的生物可给性低于40%。相对于元素总量,基于Sb和As生物可给性(PBET和SBET)的人体非致癌风险(HQ和HI)和致癌风险(CR)均显著降低,其中成人和儿童的非致癌风险值均降至安全值范围,但是As的致癌风险除了CR_SBET-成人降至安全水平,CR_PBET-成人、CR_SBET-儿童以及CR_PBET-儿童值仍处于1.0E-06~1.0E-04之间,表明As对当地成人和儿童的潜在致癌风险仍不容忽视,特别是儿童。     

砷污染土壤生物挥发的研究

微生物的作用可以使土壤中砷转化为气态砷化物而挥发到大气中.研究了不同环境条件对砷污染土壤生物挥发的影响,结果表明:土壤中砷的含量越高,其生物挥发的速率越大,施加生物有机肥能促进砷的生物挥发,同时,砷的生物挥发速率也受到土壤含水量的影响,过高或过低的含水量都不利于土壤中砷生物挥发的进行.      

土壤砷污染修复技术研究进展

目前砷污染土壤采用的修复方法主要包括物理修复、化学修复以及生物修复。综述了我国土壤砷污染现状,并就目前国内外砷污染土壤的修复方法、优缺点及其发展趋势作了简述。     

应用in vitro法评估土壤性质对土壤中Pb的生物可给性的影响

选取22种典型土壤样品,应用2种in vitro(体外模拟)试验方法——SBET法(simple bioaccessibility extraction test,生物有效性简化提取法)和PBET法(physiologically-based extraction test,生物原理提取法),定量阐明土壤性质对Pb的生物可给性的影响. 结果表明:①SBET法中Pb的生物可给性为18.78%~77.08%,平均值为44.14%;PBET法中Pb的生物可给性为0.72%~50.51%,平均值为13.77%. 除赤红壤和贵州黄壤外,其余20种土壤样品均表现为SBET法中Pb的生物可给性显著高于PBET法,并且随着土壤pH的增长,2种方法的差距更加显著. ②逐步回归分析结果表明,在SBET法中,对土壤Pb的生物可给性影响最大的因子是土壤中w(黏粒),其次为pH,二者可以解释69.49%的Pb的生物可给性的变化;在PBET法中,对土壤Pb的生物可给性影响最大的因子是pH,其次为w(黏粒),二者可以解释73.65%的Pb的生物可给性的变化. 研究结果说明,污染土壤中Pb的生物可给性可以根据土壤pH和w(黏粒)进行预测.      

锑矿区土壤As和Sb形态分布及生态风险评价

以晴隆锑矿区土壤为研究对象,利用连续提取法对土壤中As、Sb的形态分布和生物可利用性进行了研究,并分别利用单因子指数和生态风险指数评价了研究区土壤中As、Sb污染程度和生态危害风险。结果表明,土壤样品中As尤其Sb含量很高,不同采样点含量差别较大。土壤As、Sb的存在形态均以残渣态为主,其次是可还原态、可氧化态、弱酸提取态,水溶态很低。土壤中生物可利用态砷占0.01%~1.08%,其含量为0.001~0.347mg/kg,而土壤中生物可利用态锑占0.08%~3.26%,其含量为0.002~14.107mg/kg。从单因子污染评价看,研究区土壤Sb污染远大于As污染,且大多属于重度污染。土壤中两种金属的综合污染指数(RI)为14.59~1970.98,锑矿区总体处于轻度生态危害,部分区域Sb污染应引起重视。     

砷（As）对稻田土壤的污染研究

研究探索了含砷炼汞废水对稻田土壤所造成的砷污染。在对照田和污染田 点，使用土钻以２０ｃｍ厚度为一层，对土壤作剖面垂直３层采样，在对照田采样５８个，污染田６０个，计采得１１８个柱状样品，对如上样品均作总砷与可给态砷含量测定。结果表明：处在砷异常带对照田土壤总砷背景值为１６．８７ｍｇ／ｋｇ，可给态砷的垂直含量均值有递和分布规律，但都非常显著地高于对照田相应层，说明由于砷污染而改变了土壤的垂直剖面格局。     

两种生物炭对稻米中砷累积的影响研究

为探究土壤添加低剂量生物炭对稻米中砷累积的影响及作用机理,使用矿区砷污染土壤添加小麦和棉花秸秆生物炭进行盆栽和模拟试验.盆栽试验结果表明:添加质量分数为0.5％的低剂量小麦和棉花秸秆生物炭,可以降低稻米(糙米)砷浓度(约10％),作用有限.糙米中砷浓度的降低主要是由于其生物量增加所致.模拟试验结果表明:添加质量分数为1％?—?5％的高剂量生物炭可以显著促进土壤中砷释放,相比对照组,生物炭添加组土壤溶液中砷浓度增加了69％?—?243％,推测其可能是生物炭促进了微生物作用下铁氧化物的还原,进而导致砷释放.研究表明:土壤中施加低剂量小麦和棉花秸秆生物炭对减少水稻砷累积作用可能有限,而高剂量可能增加水稻砷污染健康风险.     

土壤重金属生物可利用性影响因素及模型预测

我国土壤环境污染形势严峻,在生物有效性(bioavailability)的测试评估和预测模型等方面的研究相对较少,导致不能精确地评估污染土壤的生态风险.作为生物有效性的重要反映指标,对土壤中镉(Cd)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)和铅(Pb)的生物可利用性(bioaccessibility)进行研究.筛选了已发表论文中生物可利用性与所对应的土壤性质的数据,并分析了它们之间的潜在关系,总结了现有的土壤重金属生物可利用性的测试方法,探究了生物可利用性含量与测试方法以及生物有效性含量之间的影响规律,并建立了生物可利用性含量的回归预测模型.结果表明,生物可利用性含量与重金属总含量间呈极显著(P<0.01)的正相关关系,与土壤pH相关性显著(P<0.05).测试方法的不同对生物可利用性含量有明显的影响,各测试方法测定的生物可利用性含量占比规律为：体外胃肠道模拟>化学试剂提取.各测试方法测定的Cd和Pb的生物可利用性含量占比均较高(均值分别为42.12%和37.33%),说明Cd和Pb较易于被生物体吸收,也应关注由此造成的生态风险.基于生物类型对测试方法进行了分组,以削弱不...     

城市土壤重金属铅污染研究现状

根据近年来国内外对城市土壤重金属污染的相关研究报道,综述了城市土壤中重金属铅的空间分布、源解析、生物可给性及其对人体的健康风险。     

应用SHIME模型研究肠道微生物对土壤中镉、铬、镍生物可给性的影响

为了研究人体肠道微生物对土壤中Cd、Cr、Ni生物可给性的影响.本文采集我国一些地区的5种土壤,利用in vitro方法(PBET和SHIME联用)研究了这些土壤中Cd、Cr、Ni在胃、小肠、结肠阶段的生物可给性及其对人体的健康风险.结果表明,土壤中Cd、Cr、Ni在胃阶段的生物可给性分别为4.3%~94.0%、6.4%~21.6%、11.3%~47.3%;小肠阶段,土壤中Cr和Ni的生物可给性与胃阶段一致或有一定升高,但Cd的生物可给性降低了1.4~1.6倍(土壤2除外);胃肠阶段,Cd的平均生物可给性较高,而Cr的较低.结肠阶段,土壤中Cr和Ni的生物可给性均升高,是小肠阶段的1.3~2.4倍和1.0~2.1倍,分别达到了17.6%~38.7%和25.4%~56.0%;而Cd的生物可给性也升高(土壤3和4除外);Ni的平均生物可给性最高.由此可见,肠道微生物可以促进土壤中Cd、Cr、Ni的溶出释放,提高了三者的生物可给性,可能增大了人体的健康风险.     

玉米秸秆生物炭对稻田土壤砷、镉形态的影响

通过室内土壤培养的方法模拟稻田土壤环境,研究淹水环境下添加(1%添加量)不同温度制备的玉米秸秆生物炭(CB-300、CB-400、CB-500)对砷、镉复合污染稻田土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及不同形态砷、镉含量动态变化的影响.结果表明,热解温度会影响玉米秸秆生物炭的理化性质,热解温度由300℃升至500℃,玉米秸秆生物炭芳香性增加,亲水性和极性降低,灰分含量增加,pH值升高.淹水环境下添加玉米秸秆生物炭处理相比对照(CK)可提高土壤pH值0.20~1.24,升高幅度大小为CB-500CB-400CB-300CK,随着培养时间的延长,pH值趋于平衡状态;淹水环境下土壤氧化还原电位均迅速下降,且不同处理组间存在显著差异,生物炭制备温度越高下降效果越明显,培养至第96 d时氧化还原电位降到最低.CK、CB-300、CB-400、CB-500处理组弱酸可提取态镉含量由淹水前的73.55%分别降至63.46%、57.73%、54.50%、53.94%,随着培养时间的延长,土壤中弱酸可提取态及可氧化态镉逐渐向残渣态及可还原态镉转化.土壤pH值与弱酸可提取态镉含量之间呈显著负相关关系.淹水环境下土壤可交换态砷含量升高,玉米秸秆生物炭的施加导致土壤交换态、Ca-结合态、Al-结合态和Fe-结合态砷含量逐渐上升,上升幅度分别为75.68%、20.92%、13.49%、48.66%,残渣态砷含量下降;土壤pH值与交换态砷含量之间呈显著正相关关系.研究结果可为砷、镉复合污染稻田安全生产与阻控提供数据支持.     

土壤理化性质对重金属污染土壤改良的影响分析

重金属污染土壤改良是通过添加土壤改良剂,降低重金属元素在土壤中的活性和生物有效性,从而达到阻断重金属元素在生物链系统的传递和危害的目的。综述了土壤理化性质与土壤重金属形态、活性之间的关系,深入讨论了黏土矿物、有机质、土壤质地、pH及氧化还原电位对重金属污染土壤改良修复的影响,认为土壤理化性质是影响重金属在土壤中迁移性、可给性、活性等的重要因素,与污染土壤修复密切相关。     

土壤中砷的形态及生物有效性研究

土壤中砷的可移动性主要取决于其存在形态,并决定了其生物有效性,生物对不同形态砷的吸收利用程度亦不同,本文阐述了土壤中砷的形态及生物吸收的研究进展,总结了砷的生物有效性研究概况,对影响砷生物有效性的主要因素展开分析.其不仅与重金属本身的化学形态和结合相态有关,还受主壤化学性质及土壤环境中的物理、化学及生物作用影响,砷的生...