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.     

锡矿山矿区食物中的锑污染及生物可给性研究

在湖南锡矿山锑矿区采集蔬菜类、主食类、肉类、蛋类等9种食物. 结果表明蔬菜类Sb浓度平均值为9.67 mg·kg^-1,主食类及肉类的Sb含量较低,平均浓度分别为0.025 mg·kg^-1和0.40 mg·kg^-1. 胃肠模拟法测得的Sb生物可给性为9.0%~57.7%,其中蔬菜中Sb生物可给性显著低于主食类及肉类. 生物可给性与食物中Fe含量呈显著负相关(r=-0.75,p=0.02),还与食物的植酸、草酸含量呈显著负相关(r=-0.95,p=0.01;r=-0.77,p=0.016). 根据锡矿山周边居民各类膳食的摄入量进行健康风险评估,以食物中的Sb总浓度计算暴露风险时,居民每日经由食物摄入的Sb总量达10227.01 ng·kg^-1·d^-1,经生物可给性矫正后下降为1807.02 ng·kg^-1·d^-1,但仍高于USEPA建议的400 ng·kg^-1·d^-1的参考剂量. 说明矿区经由Sb污染食物暴露依然存在健康风险,且考虑生物可给性对准确评价暴露风险至关重要.     

砷形态提取及其在消化道中生物可给性研究

目前评估砷的人体健康风险时多基于总量进行,但此法会高估砷对人体造成的危害。文章总结了常见基质中砷的形态提取方法及常用的砷人体生物可给性的体外胃肠模拟方法,对砷进入胃肠道后发生的形态转化及生物可给性进行分析,为更准确的砷健康风险评价提供了科学依据。讨论了目前砷形态测定及生物可给性模型等方面存在的不足并提出了展望,可为今后砷的形态研究及健康风险评价提供帮助。     

鱼肉中汞的生物可给性研究——基于in vitro PBET方法

文章采用ICP-MS对广州市售的鲚鱼、多宝鱼和老虎斑3种鱼中汞浓度进行了检测,并通过in vitro体外模拟胃肠消化(PBET)对鱼肉中汞的生物可给性进行了考察,结果表明,鱼肉中汞的浓度为4.9~44.3μg/kg,未超过国家规定的食品中汞限量指标。同时in vitro结果表明,鱼肉中62.36%~79.21%的汞生物可给。最后在生物可给浓度的基础上进行了风险评价,在广州,成人和小孩通过这3种鱼摄入汞最大量分别为2.11和1.44μg/d,占JECFA规定的暂定每周可耐受摄入量的19.5%和13.3%,因此汞在这3种鱼类中的暴露风险都是安全的。     

污染土壤中砷的生物可给性研究

采用体外模拟的方法研究采自浙江某污染地块7个污染土壤样品中砷的生物可给性。结果表明,土壤中的砷经口摄入不会完全进入消化液。生物可给性引入后,土壤中砷的修复目标计算值更为科学合理。     

基于生物可给性的农用地土壤重金属复合污染非致癌健康风险评估

为科学评估农用地土壤重金属复合暴露对儿童的非致癌健康风险,以华南某生态观光园类农用地为研究对象,对其表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的含量进行检测,采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评估其污染程度,并引入二元证据权重(binary weight of evidence, BINWOE)法和重金属生物可给性对儿童非致癌健康风险进行修正.结果表明：(1)研究区表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的含量分别为1.72～19.40、0.07～19.00、4.00～52.00、4.00～42.00、36.60～1.07×10⁴、8.00～23.00、62.00～1.52×10³、0.01～0.49 mg/kg,8种重金属的传统非致癌健康风险值的范围为0.65～78.80,其中部分点位As、Cd、Cr及Pb的儿童非致癌风险处于不可接受水平(HQ>1).(2)4种重金属(As、Cd、Cr、Pb)引入BINWOE法修正的儿童非致癌健康风险值是传统方法的0.67～3.31倍.(3)基于重金属生物可给性的儿...     

基于形态及生物可给性的汞污染场地概率风险

为准确客观地评估汞污染场地的人体健康风险,克服当前土壤修复目标值过于保守的缺陷,对我国东北某大型汞化工废渣遗留场地进行详细环境调查,使用场地均匀设置的313个土壤样品（地表下0.5 m）的总汞含量检出数据、9个样品的零价汞含量占比数据、30个样品的胃肠可给态汞含量占比数据进行蒙特卡洛概率模拟,使用参数的概率模拟值进行汞经口摄入和气态呼吸吸入的人体健康风险和修复目标值的概率预测.结果表明:①场地的总汞含量在空间上差异明显,变化范围为0.002~579.14 mg/kg,变异系数为3.88,且主要集中在0~2.5 m;零价汞含量占比平均为15.2%±6.4%,与土壤总汞含量呈显著对数负相关（R2=0.784 5）;胃肠可给态汞含量占比平均为2.74%±2.81%,与总汞含量不具有显著相关关系.②气态呼吸吸入是该场地主要的人体健康风险来源,占总风险值的90%,风险不可忽略（危害商大于1）的概率为5.00%;经口摄入的风险不可忽略（危害商大于1）的概率为0.15%.③基于零价汞、胃肠可给态汞含量的修复目标值累积概率分布的5%上分位数为53.8 mg/kg,相应的修复面积分别为5 427.9 m2,显著低于以GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中第一类用地风险筛选值（8 mg/kg）为修复目标值而确定的修复面积（37 057.6 m2）;零价汞含量占比与儿童体重是影响修复目标值最主要的参数,对修复目标值的不确定性贡献率分别为-78%和42%.研究显示,基于土壤汞形态及生物可给性的概率风险评估能更为准确地显示污染场地的人体健康风险及主要风险途径,也能有效降低相应的修复目标值,避免对场地过度修复.      

喷施锌肥对油菜镉锌生物可给性的影响

采用溶液培养和体外消化实验,研究不同Zn营养条件下,喷施ZnSO_4和ZnNa_2EDTA对两种油菜Cd、Zn质量分数以及生物可给性的影响,计算人体通过食用油菜摄入Cd、Zn的量,评估喷施Zn肥降低人体Cd摄入提高Zn吸收的潜力.结果表明,正常Zn营养下油菜地上部Cd质量分数显著低于缺Zn条件下,喷施ZnNa_2EDTA显著降低油菜Cd质量分数;正常Zn营养下油菜地上部Zn质量分数显著高于缺Zn条件下,喷施Zn肥可显著提高油菜Zn质量分数,其中喷施ZnSO_4处理效果最佳.正常Zn营养下油菜Cd的生物可给性显著低于缺Zn条件下,喷施Zn肥显著降低油菜Cd在胃阶段的生物可给性,与对照相比最大降幅为35.81%,喷施ZnSO_4显著降低Cd在小肠阶段的可给性,最大降幅为59.24%;喷施Zn肥使油菜Zn在胃和小肠阶段的生物可给性显著低于对照处理,最大降幅为68.90%,其中ZnSO_4降低效果明显强于ZnNa_2EDTA.食用Cd污染的普通油菜寒绿摄入Cd的量超过世界卫生组织推荐的每日耐受值,通过选择低积累油菜华骏或喷施ZnSO_4可以显著减少人体摄入Cd的量,有效降低Cd过量摄入的健康风险;食用未喷施Zn肥或喷施低浓度ZnNa_2EDTA的油菜有Zn摄入不足的风险,而食用喷施ZnSO_4或高浓度ZnNa_2EDTA的油菜可以满足蔬菜膳食Zn摄入的需要,其中喷施ZnSO_4效果更好.总之,喷施Zn肥可显著降低油菜地上部Cd、Zn的生物可给性,有效减少人体食用油菜摄入Cd的量,提高摄入Zn的量,其中喷施ZnSO_4处理的效果最佳.     

基于PBET法对扬州市灰尘重金属生物可给性及健康风险的研究

利用PBET法(Physiologically Based Extraction Test)研究扬州市不同功能区灰尘中Pb、Cu、Ni和Zn的生物可给性,并对扬州市灰尘重金属的健康风险进行评价。结果表明:各重金属元素的生物可给性在不同功能区存在明显差异,Pb、Ni在风景区最高,Cu在商业区最高,Zn在开发区最高。4种重金属在交通区的生物可给量总体较高,在风景区和文教区较低。健康风险评价表明,扬州市灰尘重金属对人体的非致癌综合风险依次为Pb>Cu>Ni>Zn,均处于安全阈值内,尚未形成非致癌风险。     

水培叶菜镉累积特征及生物可给性研究

作者水培种植4种常见叶菜(空心菜、生菜、茼蒿和小白菜),并开展体外消化实验,研究不同Cd浓度处理对4种叶菜鲜重、株高、耐性指数、Cd累积特征和转移因子(TF)的影响,以及Cd浓度梯度和固液比对Cd生物可给性的影响。结果表明,空心菜鲜重减少量最高,根部为83.2%,地上部为67.9%;小白菜地上部减少量最少,为26.7%;随着Cd浓度的增加,4种叶菜的株高均下降,其中空心菜株高下降最显著;小白菜和茼蒿对Cd的耐受性高于生菜和空心菜。小白菜TF最大,空心菜TF最小,生菜与茼蒿TF值居中;在较低Cd²⁺浓度(即1 mg/L、2 mg/L)下,生菜TF大于茼蒿,而高浓度(即4 mg/L)下,茼蒿TF大于生菜。4种叶菜Cd生物可给性均随Cd浓度升高而增大,且胃阶段生物可给性大于小肠阶段,当固液比从1∶100增加到1∶30时,4种叶菜生物可给性均下降,且与茼蒿、空心菜相比,生菜与小白菜的降幅更显著。不同处理下,茼蒿和生菜的生物可给性数值均较高：胃阶段分别为35.46%～92.75%,57.72%～76.73%;小肠阶段分别为12.26%～42.97%,23.37%～47.87...     

草酸青霉SL2对高浓度铬污染土壤的生物淋洗及胞内铬形态转化研究

铬渣无序堆存造成的铬污染土壤迫切需要修复治理.本文以新筛选的功能微生物草酸青霉SL2(Penicillium oxalicum SL2)为材料,以重度铬污染土壤为研究对象,进行生物淋洗技术优化,并利用软X射线扫描透射显微光谱技术(STXM)及同步辐射X射线近边吸收结构谱学(XANES)分析淋洗后的草酸青霉SL2胞内铬空间分布化学形态.结果表明:分步处理并进行水洗预处理可明显提高草酸青霉SL2对高浓度铬污染土壤的总铬TCr淋出率(49.4%),淋出液中Cr(VI)在3 d内全部被还原;生物淋洗后,草酸青霉SL2胞内吸收累积了Cr(VI),部分被还原为Cr(III),两个价态的Cr在空间分布上具有一定的一致性;胞内铬形态主要为磷酸铬、草酸铬钾及半胱氨酸铬类化合物,其含量分别为46.9%、33.0%和20.1%.     

Optimization of an in vitro method to measure the bioaccessibility of polybrominated diphenyl ethers in dust using response surface methodology

To more reasonably evaluate human intake of PBDEs via dust ingestion, bioaccessibility should be taken into account. Previously, we developed an in vitro method to determine the bioaccessibility of PBDEs in food. Here, this method was adapted to determine the bioaccessibility of PBDEs in dust and the digestion conditions that influenced the bioaccessibility of PBDEs were optimized. The digestion conditions included the incubation time of dust in the intestinal digestion solution (T), the bile concentration in the intestinal digestion solution (C_bile), and the ratio of the volume of the intestinal digestion solution to dust (R). The influence of the concentrations of individual PBDE congeners (C_PBDE) on the bioaccessibility of PBDEs was also investigated. Central composite design was used to build an experimental model and set experimental parameters, and response surface methodology was used to analyze the obtained data. The results showed that the bioaccessibility of PBDEs increased with the increases of C_bile and R, and was independent of T and C_PBDE. Under the digestion conditions with C_bile and R being at 4.0-7.0 g/L and 150-250, respectively, the bioaccessibility of PBDEs in the method-dust varied from 39.2% to 72.8%, which were comparable with the bioaccessibility or bioavailability of PBDEs in dust/soil in the literature. Thus, the in vitro method to measure the bioaccessibility of PBDEs in dust was established and validated. Finally, the bioaccessibility of PBDEs in four natural dust samples, which ranged from 36.1% to 43.3%, were determined using the adapted method.     

武汉市幼儿园降尘Pb污染特征及其生物有效性

幼儿园降尘铅污染是儿童对环境铅暴露的重要途径.从武汉市不同功能区幼儿园采集69个降尘样品,分析了其中铅的含量与空间分布,同时根据体外模拟实验方法（PBET）研究降尘中铅的生物可给行,目的是阐明武汉市幼儿园降尘铅的分布特征、污染程度,评估降尘中的铅对人体（尤其是儿童）的生物有效性.结果表明,武汉市幼儿园降尘中全铅含量为36.3～1 523mg.kg-1,平均值为169 mg.kg-1;与国内外部分城市对比发现,武汉市降尘中铅含量水平较低.武汉市降尘中铅分布空间差异大,局部污染严重.降尘铅在胃和小肠阶段的生物可给性分别为35%±15%和7.6%±5.8%.采用国际上认可度较高的综合暴露吸收生物动力学模型（IEUBK）,预测儿童（0～6）岁群体环境铅暴露后血铅几何均值2.73μg.dL-1;超过10μg.dL-1的概率〈0.001%,超过5μg.dL-1的概率为3.32%.     

挥发性甲基硅氧烷的体外代谢行为

挥发性甲基硅氧烷(volatile methyl siloxanes,VMSs)的高产量、环境广泛存在性和毒性使其成为备受关注的新型环境污染物.VMSs在生物体中的代谢速率是决定其生物富集性的关键因子,但是目前还没有此类物质代谢速率的测试和报道.利用了鲈鱼和鹌鹑肝微粒体的体外代谢体系,测定了16种常见VMSs(D3~D6和L3~L14)的固有清除率.VMSs在鲈鱼肝微粒体中的固有清除率为0~0.031 m L·(h·mg)-1.D5在鲈鱼肝微粒体中难以代谢,与其在水生食物网中呈现显著生物放大性相一致;L4~L14均难以代谢,表明链状VMSs可能具有较高的生物富集性.VMSs在鹌鹑肝微粒体中的固有清除率[0.25~1.7m L·(h·mg)-1]显著高于鲈鱼,较快的代谢速率表明D3~D6和L3~L14在鸟类中可能不存在明显的生物放大现象;应用B[a]P作为基准物质校正代谢速率的测定误差,分析VMSs代谢速率的构效关系,发现影响VMSs在鸟类肝微粒体中代谢速率的主要因素为疏水性和电性参数.     

Humic acid-enhanced electron transfer of in vivo cytochrome c as revealed by electrochemical and spectroscopic approaches

Out-membrane cytochrome c （Cyt c） plays an important role carrying electrons from the inside of microbes to outside electron acceptors. However, the active sites of Cyt c are wrapped by non- conductive peptide chains, hindering direct extracellular electron transfer （EET）. Humic acids （HA） have been previously proven to efficiently facilitate EET. However, the inherent mechanism of HA- stimulated EET has not been well interpreted. Here, to probe the mechanism behind HA-stimulated EET, we studied the interaction between Cyt c and HA. The attachment of active in vivo Cyt c on a graphite electrode was achieved when MR-1 cells were self-assembled on the electrode surface. Pure horse-heart Cyt c was covalently immobilized on an electrode via 4-aminobenzoic acid to create an active in vitro Cyt c-enriched surface. Cyclic voltammetric measurements and scanning electron microscopy confirmed the immobilization of bacterial cells and pure Cyt c protein. Electrochemical methods revealed that HA could enhance the electrocatalytic current of both in vitro and in vivo Cyt c towards oxygen and thiosulfate, suggesting enhanced EET. The blue-shifted soret band in the UV-Vis spectra and changes in the excitation/emission matrix fluorescence spectra demonstrated that Cyt c interacted with HA to form organic complexes via electrostatic or hydrogen-bonding interactions. The results will help understand electron shuttle-stimulated EET and develop bacteria- based bioremediation and bioenergy technologies.     

左氧氟沙星对土壤中汞形态微生物转化的影响

为阐明左氧氟沙星(Levofloxacin)对土壤中汞形态转化的影响效应,探究了左氧氟沙星对2种能够影响汞形态转化的细菌—枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis subsp.spizizenii)和洋葱假单胞菌(Pseudomonas cepacian)的抑菌效果;并通过室内土培试验阐明了添加左氧氟沙星对土壤汞赋存形态的作用机制.结果表明,左氧氟沙星对2种细菌都有较好的抑菌效果,在添加0.1 mg·mL^-1左氧氟沙星时,枯草芽孢杆菌和洋葱假单胞菌的菌群数量都有显著降低.土壤培养实验中,接种枯草芽孢杆菌处理土壤中的Hg²⁺含量显著高于对照组(p<0.05),而洋葱假单胞菌则导致土壤中Hg⁰生成量明显升高(p<0.05).左氧氟沙星的添加减弱了土壤细菌对Hg²⁺和Hg⁰的转化作用;这主要归因于左氧氟沙星可以有效抑制土壤中菌群的数量及过氧化氢酶和汞还原酶的活性,从而导致2种菌对Hg的氧化和还原能力下降,降低了土壤中Hg²⁺和Hg^0...     

Effect of chromium on growth attributes in sunflower (Helianthus annuus L.)

Heavy metal soil pollution takes place when the metal concentration of soil exceeds natural background level and causes ecological destruction and deterioration of the environment. In the present study, a pot experiment was conducted to evaluate the effect of chromium-contaminated soil in sunflower (Helianthus annuus L.) growth attributes. Three different levels of chromium (Cr) i.e., 20, 40, and 60 mg/kg were applied to three varieties of sunflower (G-3, G-9, and G-59). The results of morphological, chemical, and yield parameters were recorded at crop maturity. The result showed that germination, root, and shoot lengths were decreased with increase in Cr concentrations. A gradual decrease was observed for various morphological parameters like root fresh and dry weights, shoot fresh and dry weights, and plant height with increase in Cr levels. A comparison among Cr treatments obtained a significant decrease in yield parameters as achenes/capitulum, achenes/plant, and 100 achenes weight in three varieties. Cr was significantly absorbed by roots but its transport to other parts of plants was slow, and uptake in seeds was much lower than in roots and shoots.