肠道微生物对土壤中铜、锌、锰生物可给性的影响

为了更全面、准确地评价土壤中金属元素对人体的健康风险,研究土壤中金属元素在结肠阶段的生物可给性具有重要意义。通过采集我国一些地区的6种土壤,利用in vitro方法(PBET和SHIME联用)研究土壤中Cu、Zn、Mn在胃、小肠、结肠阶段的生物可给性。研究显示,土壤中Cu、Zn、Mn在胃阶段的生物可给性分别为23.8%~63.0%、21.2%~64.4%、11.7%~35.6%;从胃阶段到小肠阶段,土壤中Cu的生物可给性提高了0.4%~14.4%,而土壤中Zn在小肠阶段的生物可给性降低了6.7%~38.7%。结肠阶段,土壤中Cu、Zn、Mn的生物可给性分别为2.4%~12.9%、5.7%~18.7%、6.2%~18.9%,与小肠阶段相比,分别降低了21.7%~56.9%、0.4%~36.8%、4.5%~19.1%。结果表明,在肠道微生物存在的情况下,土壤中Cu、Zn、Mn在结肠阶段有较低的人体健康风险。     

砷氧化菌对胡敏酸络合As (Ⅲ)的氧化作用

土壤砷与土壤微生物相互作用是土壤砷形态转化中需要重点关注的内容之一.为了研究砷氧化菌对胡敏酸络合三价砷[HA-As(Ⅲ)]的作用,设置了不同p H值反应体系,研究砷氧化菌HN-2对HA-As(Ⅲ)作用下,砷的形态变化及其在固液两相中的分配.结果表明,在HA与As(Ⅲ)络合过程中,HA可以将一部分游离态As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ).其中,在p H=7的体系中,As(Ⅲ)被HN-2和HA氧化成As(Ⅴ)的效率最高.在含有砷氧化菌株和不含砷氧化菌株的体系中,0~10 h振荡过程中,HA-As材料均可以释放一部分As(Ⅲ)及As(Ⅴ)进入液相中,同时砷氧化菌可以快速地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),而胡敏酸可以较缓慢地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ);反应10~24 h期间,HN-2砷氧化菌可以将络合态HA-As(Ⅲ)转化为游离态As(Ⅲ)并氧化为As(Ⅴ);48 h后反应逐渐达到平衡.固相同步辐射结果可以进一步证明HN-2砷氧化菌对络合态As(Ⅲ)的释放及氧化作用.     

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.     

土壤中铜的生物可给性及其对人体的健康风险评价

为了研究土壤中铜的生物可给性与土壤理化性质之间的相互关系以及人体无意摄入土壤铜的风险,采集我国一些地区的15个土壤样品,利用in vitro方法研究了这些土壤中铜的生物可给性及其对人体的健康风险。结果表明,有2个土壤样品中铜的含量高过我国土壤环境质量标准的三级标准,有8个土壤样品中铜的含量高过二级标准;土壤中铜的溶解态浓度及其生物可给性变化很大,胃肠阶段铜的溶解态含量分别为5.2~308.8 mg·kg~(-1)和5.9~348.5 mg·kg~(-1),平均值分别为74.8 mg·kg~(-1)和82.0 mg·kg~(-1);而铜的生物可给性分别为183%~66.6%和213%~77.4%,平均值分别为442%和51.1%。胃阶段铜的生物可给性与土壤有机质和pH呈显著正相关,而与粘粒呈显著负相关,与铁铝氧化物有显著相关性;小肠阶段铜的生物可给性与土壤有机质和pH呈显著正相关,与土壤中总铜和锰氧化物含量呈显著负相关。如以胃阶段为判断,无意摄人土壤中铜对儿童的TDI(tolerable daily intake)贡献率除浙江富阳为2.51%外,有12个土壤样品低于1.00%,最低为0.11%。如以小肠阶段为判断,无意摄入土壤中铜对儿童的TDI贡献率除浙江富阳和浙江台州的土壤分别为2.83%和2.01%,另有12个土壤样品低于1.00%。可见,对于本研究中大多数土壤,通过口部无意摄入土壤中铜的对人体并没有很高的风险。     

土壤中金属的生物可给性及其动态变化的研究

土壤中金属的生物可给性常应用于人体健康风险评价，如能准确地判定土壤中金属在胃肠阶段不同时间的溶出动态，研究者就可以更好地分析其对人体的健康风险。本文采集5种不同地区的重金属污染的土壤，利用改进的PBET方法，分别在胃阶段的20、40、60、80 min以及小肠阶段的1、2、3、4、5 h时取样并分析，探究土壤中8种金属元素（As、Al、Cd、Cr、Fe、Mn、Ni、Pb）的生物可给性和溶出动态，探讨造成金属溶出动态变化的影响因素，对其溶出机理进行初步探究。研究结果表明，Fe、Al的生物可给性较低，并且在胃肠阶段差异较小。与胃阶段相比，土壤中Pb、Cd的生物可给性在小肠阶段明显降低，而As、Mn、Cr、Ni的生物可给性在小肠阶段均升高。升幅最大的两个元素是Ni、Cr，其小肠阶段的平均生物可给性分别升高61.4%、29.9%。在溶出量随时间变化方面，在胃阶段，假定1 h时溶出率为100%。20 min时，土壤中Fe、Ni的平均溶出率较低，分别为59.3%、56.8%，其他6种金属元素的平均溶出率在71.2%~79.5%。As、Cd、Pb的溶出速率是先快后慢，Cr和Ni的溶出速率是先慢后快，而Fe、Mn、Al的溶出速率基本保持不变。在小肠阶段，假定4 h时溶出率为100%。Al、As、Cd、Mn的溶出率基本不变。1 h时，土壤中Cr（土壤A除外）、Ni的平均溶出率最低，分别为31.5%、32.7%，而5 h时，Fe、Cr、Ni的溶出率还在升高。由此可见，土壤中不同金属元素的生物可给性以及溶出动态是有明显差异的。