农田土壤镉生物有效性及暴露评估研究进展

随着工业化和城市化进程的发展,我国在农田土壤污染领域面临较大挑战,其中镉(Cd)为最优先控制元素之一。农田土壤Cd污染风险类型为健康风险,其主要暴露途径为经土壤-植物系统,并经膳食进入人体。在当前的土壤Cd风险评估中,一般不考虑生物有效性问题,这使得风险评价中实际暴露评估的不确定性普遍偏高。所以,近年来欧洲国家有许多研究者提出将生物有效性因素放在土壤污染物风险评价框架内。基于此,本文立足于农田系统,并从土壤、植物、污染物及环境因素等4个方面详细综述了农田土壤Cd生物有效性的影响因素及其作用机理。其次,分别综述了近年来土壤Cd生物有效性预测模型和土壤Cd膳食暴露评估模型研究进展。最后,分析了我国土壤重金属风险评价中存在的不足,并对农田土壤Cd暴露评估发展态势和研究方向进行了初步预测,以期为农田土壤Cd健康风险评估及安全基准研究提供一定参考。     

食物链途径人体健康风险评估的关键内容探讨

食物是人类生存的重要保障,食品安全事关人类生命健康.食品污染始于农田耕地,还包括生产制造、包装、贮存、运输、加工等环节,每个步骤处理不当都可能发生食品安全问题.农田为食物来源的基石,是空气、水体中污染物的汇,随着城市的扩张,人类经济活动导致农田污染加剧.人类从食物中摄取污染物与经口、呼吸、皮肤的途径一样,是人体健康风险评估不可缺少的考量因素之一.我国对食品安全非常重视,2010年1月原卫生部根据《食品安全法》建立《食品安全风险监测管理规定》和《食品安全风险评估管理规定》(试行),这两份文件涵盖了从土壤到餐桌一系列的风险过程.但由于每个过程产生的原因、污染物影响机制均不同,规定离具体实际应用目标还很远.2014年环保部以保护生态环境,保障人体健康为根本,为加强污染场地环境保护监督管理,规范污染场地人体健康风险评估,发布了《污染场地风险评估技术导则》,该文建立了土壤污染造成人体健康风险评价的操作方法.然而导则考虑了经口、皮肤、呼吸及饮用地下水等9种暴露途径和评估模型,唯独缺少经食物链暴露这一重要途径的相关内容.本文以英、美两国食物链途径的场地污染风险评估为依据开展了详细探讨,深入分析了评估程序中关于土地利用方式的分类、目标人群暴露特征、污染物在食物链中传输路径、模型选取及暴露参数等内容,以期为我国制定《食物链暴露途径风险评估导则》提供一定的参考依据和指导方法.     

我国土壤环境的风险评估技术分析与展望

随着我国工业化、城镇化及农业高度集约化的快速发展,耕地和场地土壤复合污染问题日益突出,土壤污染的风险日趋显现.本文在总结国内外土壤污染健康风险评估技术发展历程的基础上,探讨我国国内建设用地健康风险评估技术导则的异同点,分析目前国内外有关土壤环境风险评估技术研究的热点与不足,重点介绍了蒸气入侵模型的发展、土壤中有机污染物和重金属健康风险评估方面的研究工作.最后,本文提出根据场地利用场景并结合考虑生物可给性的模型校正开展精细化的土壤环境人体健康风险评估,同时也要加强土壤环境的生态风险评估以及地质高背景区的风险管控.本文为未来场地土壤环境的分级分类管理提供了前瞻性建议.     

多氯联苯的膳食暴露及健康风险评价研究进展

多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)作为一类人工合成的氯代持久性有机污染物,极易通过生物富集作用在食物链中累积和传递,从而对人体健康构成极大的威胁.研究表明,膳食摄入PCBs是普通人群最主要的暴露途径.因此,不少国家陆续开展了针对普通人群的PCBs膳食暴露的调查研究.本文对国内外普通人群的PCBs膳食暴露水平及其健康风险评价的研究进展进行了综述,为后续进一步开展相关研究提供参考.     

太原市某垃圾填埋场渗滤液及周边环境重金属污染及健康风险评估

探讨垃圾渗滤液、填埋场周围土壤和地下水中的重金属污染特征及其对生态环境和人体健康的影响.采集山西省太原市某垃圾填埋场和中转站冬夏季渗滤液、填埋场周边土壤和地下水样本,测定其中重金属含量;分析渗滤液中金属污染的季节性变化;利用健康风险评估模型,估计不同暴露途径下填埋场附近重金属污染对成人和儿童的健康风险.结果表明:(1)夏季填埋场渗滤液(陈年渗滤液)中重金属检出的种类较冬季多.夏季中转站渗滤液(新鲜渗滤液)中检出重金属种类比填埋场中的少,但其金属浓度(除Cr外)较高.(2)土壤重金属平均浓度的顺序为Cu>Cr>Zn>Pb>Ni>As>Hg,地下水中重金属平均含量顺序为Zn>Ni>Cu>Cr>Pb.(3)重金属污染对成人的非致癌总风险在安全阈值内,但对儿童的非致癌总风险接近安全阈值.重金属污染非致癌风险的主要暴露途径为经饮水摄入.有潜在健康风险的重金属主要是As、Pb和Cr.(4)重金属污染对人群的致癌总风险在安全阈值内,主要暴露途径为土壤口食摄入和呼吸吸入.垃圾填埋场和中转站渗滤液中重金属的种类和浓度不同;填埋场附近土壤和地下水中重金属的种类和浓度也有差异.填埋场附近环境的重金属污染对成人和儿童没有健康风险,但有潜在安全隐患.     

铅暴露对人体健康风险评价的模型综述

铅是一种在暴露环境下,可以通过手口途径或者皮肤接触而进入人体,从而对人体许多组织器官都产生毒性作用的重金属,其对儿童的危害尤为突出.我国对暴露在铅环境下人体健康的风险评价研究起步较晚,基于血铅指标的铅污染土壤风险评估方法导则仍在探讨建立中.而国外已经存在一些较为成熟的用于成人及儿童的铅暴露吸收和生物动力学模型,其中被广泛接受和使用的是成人血铅模型(ALM)以及儿童在铅中的综合暴露吸收生物动力学模型(IEUBK).前者描述了关于非居住区土壤中铅暴露物对成人风险的评估,且重点针对污染土壤的铅暴露物所导致的孕妇体内胎儿的血铅浓度进行评估;后者则重点预测6—84个月的儿童在铅的综合暴露下的健康风险.本文旨在通过对这些模型进行对比总结,从而提出可用于我国铅污染风险评估的理论依据及指导方法.     

某园区大气中甲苯污染及其健康暴露风险评估

我国甲苯生产量大,且用途广泛,研究以某园区为例,采用美国环境保护局(US EPA)吸入风险评估模型,针对园区周边人群(非职业人群)开展甲苯吸入的健康暴露风险评估.结果 表明,基于目前甲苯单一污染物的暴露水平,以暴露时限70 a,估算的甲苯最大危害商为3.81×10-3,空气中甲苯的最大允许暴露浓度为1.97×103 μg·m-3,远高于目前园区大气中实测的甲苯浓度.此外,结合国内外对甲苯的管控策略和园区环境管理的需求,提出下一步对园区甲苯环境风险的管控对策建议.     

西南某矿区家庭灰尘中重金属的暴露及其健康风险评价

家庭灰尘是人群居住场所的重要环境介质,人群可通过吸入、摄食及皮肤接触等途径摄入灰尘中的污染物,对健康造成一定的损伤。为探索我国西南某矿区周边村庄室内重金属的污染对人群健康的潜在风险,采用2014年3月对我国西南某矿区周边村庄室内灰尘中重金属污染水平调查的数据,结合美国EPA健康风险评价模型对人群健康风险进行分析。结果表明:人群非致癌风险和致癌风险暴露剂量均表现为儿童>成人男性>成人女性,呈现手-口摄食途径>皮肤接触途径>吸入途径,其中儿童、成人男性和成人女性手-口摄食暴露途径占总暴露剂量的98.16%、55.61%和51.5%;儿童以Pb、Cr的暴露为主,成人以Cr的暴露为主;家庭灰尘中单种重金属元素和多途径叠加的非致癌风险在8.81E-03~1.24E-02之间,均小于1,其中儿童以Pb的非致癌风险为主,经手-口摄食暴露占总风险的40%;致癌风险在4.19E-05~3.35E-04之间;A、B、C村儿童的致癌风险均高于US EPA所推荐的可接受水平10-4,其暴露剂量和健康风险均为成人男性和成人女性的5~6倍,且以Cr通过手-口摄食暴露产生的风险最大,占总风险的93%左右。     

基于土壤气挥发通量的污染场地三氯甲烷健康风险评估

我国现行技术导则在评估VOCs呼吸暴露途径健康风险时推荐Johnson-Ettinger(J&E)模型,该模型虽然简单易用,但在实际应用中存在过于保守的问题,采用双元平衡模型(dual equilibrium desorption, DED)对J&E模型进行校正后可以在一定程度上克服该问题.为准确评估实际场地中VOCs呼吸暴露风险,探索JE-DED模型在预测实际场地中VOCs呼吸暴露途径健康风险的适用性,选取苏州某污染场地面积约314 m2 的重污染区域开展三氯甲烷土壤气挥发通量研究进行精细化风险评估,并与基于土壤中三氯甲烷浓度采用J&E模型和JE-DED模型的计算结果进行比较.多手段风险评估结果显示,评价区域三氯甲烷呼吸暴露途径的人体致癌健康风险水平超过可接受水平1.00×10-6 ;就本场地而言,相对于基于土壤浓度风险评估,以基于实测土壤气挥发通量的风险评估结果来表征研究区域整体暴露风险水平更加稳定;研究区域土壤三氯甲烷浓度整体偏高,J&E和JE-DED模型计算的风险水平无明显差异;通过数据模拟发现,针对该场地,当三氯甲烷浓度＜6 mg·kg-1时,能更好地发挥JE-DED模型的优势.该场地三氯甲烷健康风险评估结果表明,基于实测土壤气挥发通量能够一定程度上避免基于土壤浓度计算带来的偶然性结果;JE-DED模型在较低浓度时,才能发挥优势.     

重庆汞矿区耕地土壤和农作物重金属污染状况及健康风险评价

为了解重庆汞矿区耕地土壤-农作物重金属污染状况,在研究区采集水稻45件、玉米32件、红薯18件及其种植土壤样品90件,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、 Ni、Pb、Zn等8种重金属含量,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型,对该区土壤重金属污染程度、生态风险和食用农作物的健康风险进行评估.结果 ...     

地方性砷中毒地区环境砷暴露健康风险研究进展

自然因素引起的环境高砷暴露及其健康效应,尤其是饮水型地方性砷中毒是砷污染健康风险评估的基础。总结地方性砷中毒在环境砷暴露的风险识别、暴露途径和暴露与健康效应关系研究中的作用基础上,指出了地方性砷中毒研究中仅强调了饮水污染,关注的暴露途径比较单一,因此,人体多途径联合砷暴露的健康风险评估过程存在较大的不确定性。我国是唯一存在饮水和燃煤2种自然环境高砷暴露的国家,是研究2种类型砷暴露异同的天然场地,然而目前环境高砷的暴露及其健康效应的研究均为独立研究,对燃煤型地方性砷中毒在呼吸链砷暴露风险评估中的作用重视不够。因此,通过开展两种环境砷暴露及其健康效应的综合比较研究,建立呼吸链暴露评估和暴露-健康效应模型,可以为人体多途径联合砷暴露的健康风险研究提供新的依据。     

江西省稻渔系统中土壤和稻谷重金属污染特征及健康风险评价

为了解江西省采用稻渔综合种养模式的土壤中重金属的污染现状,采集土壤和稻谷样品,测定Cu、Cd和Pb的含量,采用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法、潜在生态危害综合指数法和地累积指数法等对重金属污染状况进行了分析评价,同时进行了膳食暴露风险评估.结果表明,研究区稻田土壤中仅Cd元素的平均含量高于国家农业土壤的限定值.内梅罗指数法评价结果表明,重度污染点位数占31.03％,相关性分析表明,稻谷与土壤中Pb含量呈显著正相关性.综合潜在生态风险指数平均值为113.55属于无风险级别,其中,Cd的贡献率为87.8％.从地累积指数法的评价结果来看,Cu属于无污染等级,而Cd和Pb均属于轻度污染等级.膳食风险评估结果表明,稻谷中Cu和Pb的平均风险商均<1,无摄入风险;Cd元素对成人的风险商>1,说明对成人的健康存在风险.总体而言,Cd元素对研究区稻田土壤影响较大.     

新疆焉耆盆地农田土壤重金属污染及健康风险评价

为研究新疆焉耆盆地绿洲农田土壤重金属的污染及潜在健康风险,选取194个样点采集土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属元素含量。利用地质累积指数(I_(geo))评价农田土壤污染水平,采用US EPA健康风险评价模型,对农田土壤重金属污染的潜在健康风险进行评估。结果表明,研究区农田土壤7种重金属平均含量均未超出《食用农产品产地环境质量评价标准》中的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆灌耕土背景值的1.67、1.41、1.30、3.01和6.78倍。农田土壤中Zn呈现轻度污染,Cd与Pb呈现轻微污染,As、Cr、Cu与Ni呈现无污染态势。健康风险评估结果表明,经手-口摄入是研究区农田土壤重金属日均暴露量及健康风险主要途径。农田土壤7种重金属通过3种暴露途径的非致癌风险商(HQ)与非致癌风险指数(HI),单项致癌风险指数(CR)与总致癌风险指数(TCR)均小于安全阈值,属于可接受风险水平。研究区农田土壤重金属对儿童的非致癌风险低于成人,致癌风险高于成人。研究区农田土壤中As与Pb是最主要的非致癌风险因子,As是最主要的致癌风险因子,研究区农田土壤中As对人体的健康风险应当引起重视。     

贵州省典型矿区土壤重金属污染对蚯蚓的毒性效应评估

选取我国贵州省某矿区典型的重金属复合污染土壤开展28 d慢性毒性暴露试验,以蚯蚓体内2种抗氧化酶活性——过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)、8-羟基脱氧鸟苷(8-ODHG)和金属硫蛋白(MT)含量为生物指标,评估了以上生物指标与土壤重金属含量的相关性,探讨该研究方法用于矿区土壤重金属生态风险评估的可行性。结果表明,CAT和SOD在暴露周期内均出现先诱导后抑制的动态响应过程,表明蚯蚓通过提高CAT和SOD的活性来清除机体因污染胁迫而产生的自由基,以适应环境变化,在毒性缓解后,蚯蚓体内代谢产物的积累抑制了抗氧化氢酶活性,CAT和SOD活性下降并趋于稳定。暴露于重金属污染亚致死浓度时,蚯蚓体内的8-OHDG含量随着暴露时间的延长显著降低,随着暴露浓度的增加,损伤存在由低到高的转变。在28 d暴露周期内,蚯蚓体内MT在重金属胁迫下发挥了解毒作用,MT含量在蚯蚓暴露后第7天增加,随后逐渐降低。本文基于生物毒性试验综合评估了矿区典型重金属污染土壤的生态风险,研究结果对指导重金属复合污染土壤的修复与再利用具有重要意义。     

湘中某工矿区农户菜园重金属污染分析与健康风险评价

为研究湘中某工矿区对周边农户菜园土壤和蔬菜的影响,采集矿区周边18个蔬菜样地15个品种计80个蔬菜样品,分析土壤及蔬菜中重金属Pb、Cd、Cu、Zn的含量,并采用污染指数法和健康风险评价模型对土壤和蔬菜重金属污染进行评价.研究表明,矿区蔬菜地土壤受到严重的重金属污染,Cd污染最为严重.从综合污染指数来看,蔬菜均受到中、重度污染,苋菜污染最严重.各元素在蔬菜中的富集能力大小为:Cd>Zn>Cu>Pb.重金属暴露接触对人体的风险评估结果表明,蔬菜可食部分Cd与Pb的危险度(HQ)均大于1,居民通过蔬菜途径摄入的Pb和Cd对人体健康存在较大的潜在风险.建议农户菜园在不能改制改种的情况下,种植根茎类蔬菜.     

两组人群在不同霾污染条件下对灰尘中重金属的真皮暴露评估

灰尘是一种成分和来源复杂的环境介质,可以积累大量重金属,与环境质量和人类健康密切相关.本研究对河南省某高校10名本科生和10名保安分别在不同空气质量"轻度污染"和"重度污染"的情况下进行手掌擦拭采样,样品经微波消解后使用电感耦合等离子体质谱分析仪(ICP-MS)进行定量检测,研究两类人群对9种典型重金属铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、锰(Mn)、钴(Co)的暴露水平和人群差异,并进行健康风险评估.结果显示,整体而言,两类人群对Zn(保安ND—2660μg·m~(-2),本科生ND—1350μg·m~(-2))的暴露水平最高,Cu(保安ND—70.2μg·m~(-2),本科生0.023—83.4μg·m~(-2))次之,As(保安ND—2.34μg·m~(-2),本科生ND—5.72μg·m~(-2))、Co(保安ND—7.93μg·m~(-2),本科生ND—6.02μg·m~(-2))最低;本科生对重金属的皮肤暴露具有性别差异;两类人群在空气质量为轻度污染条件下的暴露水平比严重污染条件高;保安的暴露风险较在校本科生高,但都低于风险阈值,不具备非致癌风险.     

典型城镇工业污染场地环境风险评估

研究根据场地环境风险评估方法对于城镇化初始居民的适用性,提出了基于增加蔬菜摄入暴露途径的改进风险评估技术方法,并以天津市某污染场地为例,比较两种方法计算结果。结果显示利用改进方法计算得到风险结果显著高于现有导则方法,其中蔬菜摄入暴露途径对于评估结果的贡献率高达38.38%。说明导则方法忽视蔬菜摄入暴露途径将造成风险评估结果偏低,改进方法更适用于现有典型城镇的场地风险评估。     

上海市居民暴露于多环芳烃的健康风险评价

为研究上海市多环芳烃类有机污染物对人体产生的潜在健康危害风险,结合上海市人群状况,采用多介质-多途径暴露模型,评价上海市居民暴露于多环芳烃的暴露量及由此导致的健康风险,分析不同环境介质、暴露介质及暴露途径的风险贡献率,并结合蒙特卡罗方法分析研究过程中的不确定性。在实际评价时,根据上海市的实际情况,我们选用了部分美国环保局推荐参数,剩余的评价参数根据国内的相关文献,我们进行了修正,以使暴露模型更较好的接近上海市真实暴露场景,提高模拟的准确度和精密度。结果表明：儿童、青少年和成人对16种PAH化合物（PAH16）的日均暴露量分别为1.27×10-3、8.90×10-4、7.49×10-4 mg·kg-1·d-1,主要暴露途径是膳食暴露,此外呼吸暴露也占有一定的比重,皮肤暴露作用很小。膳食暴露中对总暴露贡献最大的食品是粮食、肉类、鱼类。高环化合物主要来自肉类和鱼类。2环、3环、4环、5环和6环化合物对总暴露谱的贡献依次减少。健康风险评价结果表明,上海市儿童、青少年和成人由于 PAHs 暴露引起的平均致癌风险为7.20×10-6、6.13×10-6、4.44×10-6 a-1,上海市多环芳烃类污染物居民人体健康风险度高于可接受健康风险度标准。上海市女性对多环芳烃的暴露量高于男性,女性健康风险平均值亦高于EPA标准值。上海市多环芳烃人群暴露与天津、北京和兰州相比存在一定的差异。各项参数中,粮食、蔬菜摄食量和相应的多环芳烃（PAHs）残留浓度是影响暴露的重要因素。通过蒙特卡罗模拟得到各年龄段人群对多环芳烃（PAHs）的日均暴露量的分布特征,各输出变量均服从对数正态分布。     

氯化石蜡的人体暴露研究进展

短链氯化石蜡具有持久性有机污染物的特性，是列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》全球管控的有机物，氯化石蜡在人体内蓄积，造成健康风险.为研究氯化石蜡的人体暴露情况，对近20年来的相关论文进行综述.氯化石蜡的人体暴露途径可以大致分为外部暴露途径和内部暴露途径.外部暴露主要来自食物（饮食摄入）、空气（呼吸吸入）和室内灰尘（灰尘摄入和皮肤吸入）.对于内部暴露，目前在人体血液（血浆或血清）、母乳、胎盘、头发和指甲中均已检测到氯化石蜡.与普通成年人群相比，儿童以及婴幼儿外部暴露氯化石蜡的风险较高.中国由于较大的生产和使用量，人群暴露量相对较高.目前需加强氯化石蜡分析方法的可比性，以及氯化石蜡在人体的蓄积代谢研究等.同时，血液（血清或血浆）和母乳以外的其他生物指标中链和长链氯化石蜡人体暴露风险评估的研究也应得到重视.     

机动车尾气污染暴露评价方法的研究进展

本文综述了近年来近似评估方法、模型评价方法、污染物监测法以及生物标志检测法在机动车尾气污染暴露评价中的应用和研究,并对该领域的研究前景进行了分析和展望.