基于污染场地土壤中重金属人体可给性的健康风险评价

模拟测试土壤中重金属在人体胃肠系统中的溶解量(即人体可给量),并以此作为暴露剂量进行健康风险评估,能在一定程度上克服基于总量评估导致结果过于保守的问题. 该文综述了国内外目前已有的可给性测试方法,着重介绍了PBET(physiologically based extraction test)、SBET(simplified bioaccessibility extraction test)、RIVM(rijksinstituut voor volksgezondheid en milieu)及UBM(the unified bioaccessibility method)这4种常用方法的原理及主要参数取值;对目前测试方法在参数(pH、提取时间、提取液组分)取值、模拟过程与环境(消化过程、模拟环境、食物、微生物)存在的问题进行了分析;进一步介绍了基于重金属人体可给性的健康风险评估方法. 建议应在以下4个方面进一步开展研究:①基于我国人体胃肠生理特征建立土壤中重金属可给性的标准测试方法;②研究影响重金属可给性的关键因素并建立经验预测模型;③结合in vivo测试,验证方法的准确性,耦合结肠癌细胞跨膜转运测试模型,研究测试重金属的人体有效性的标准方法;④建立基于重金属可给性的层次化风险评估方法,完善现有风险评估技术导则.      

闽西南土壤-水稻系统重金属生物可给性及健康风险

结合简单的生物可给性提取法(SBET)与健康风险评价模型,研究了闽西南农田土壤-水稻系统中重金属的生物可给性及健康风险.结果表明,闽西南农田土壤和稻米中部分重金属已存在富集.土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量分别在32.4％、15.5％、14.1％和12.7％的区域超过农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618-2018...     

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。     

典型锌冶金区蔬菜重金属的生物可给性及健康风险评价

为了探究冶金区蔬菜重金属污染状况及对人体的危害,以葫芦岛锌冶炼厂周围为研究区域,对8种典型蔬菜中重金属含量进行分析,采用体外胃肠模拟实验,测算出蔬菜中重金属的生物可给性,并以此修正健康风险评价计算方法.结果表明,蔬菜中各重金属的生物可给性在模拟胃阶段表现为:Cd(67.67%)Pb(50.70%)Cu(44.69%)Hg(3.09%);在模拟肠阶段表现为:Pb(48.90%)Cd(40.66%)Cu(32.88%)Hg(13.12%).由生物可给性校正后,人群通过饮食蔬菜途径摄入重金属的目标危险系数(THQ)顺序依次为:CdPbCuHg.基于胃肠阶段生物可给性计算的重金属单元素的目标危险系数(THQ)及多种重金属复合的目标危险系数(TTHQ)均小于1,但基于胃阶段生物可给性的Cd目标危险系数(THQ)仍然超过1,表明锌厂周围人群通过饮食蔬菜途径摄入重金属存在健康风险.成人的4种单元素THQ值和TTHQ值均高于儿童,说明成人通过饮食蔬菜途径摄入重金属的健康风险高于儿童.     

锑矿区土壤重金属生物可给性及人体健康风险评估

采集湖南省冷水江市锡矿山锑矿区29个土壤样品,测定土壤中的重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Sb)浓度,并对其污染状况作出评价;用简化生物可给性提取(simplified bioaccessibility extraction test,SBET)法研究重金属生物可给性,并用人体健康风险模型评估该地区土壤重金属经口腔摄入后对成人的健康风险。结果表明,锑矿区土壤As和Sb的污染最为严重,且具有同源性,受人类活动影响较大。不同重金属生物可给性差异很大,重金属生物可给性平均值为Mn(36.7%)Cd(30.7%)Pb(24.4%)Zn(23.1%)Cu(12.0%)As(5.89%)Fe(3.88%)Sb(2.13%),表明经口摄入重金属大部分不被人体吸收;用总量评估经口摄入途径风险时过高估计了实际的人体健康风险,用生物可给性进行调整后风险值显著降低,总非致癌风险(HI)和总致癌风险(TCR)平均值分别降低约97%和92%。主导健康危害效应的主要污染因子是Sb和As,调整后尾矿坝(S5)处仍有部分采样点总非致癌风险超过风险阈值,需要特别关注。     

株洲市农田土壤重金属生物可给性及其人体健康风险评估

在我国湖南株洲市采集42个农田土壤样品,利用SBET(simple bioavailability extraction test)方法研究土壤中重金属生物可给性,探讨了其与土壤理化性质之间的关系,并采用目前常用的人体健康风险评估方法,评估了该地区土壤重金属经口腔摄入后对人体的健康风险. 结果表明:研究区土壤中Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb总量(以w计)分别为101~407、22.9~139、64.0~2286、5.80~137、0.310~26.4和17.9~691mg/kg,生物可给量(以w计)分别为3.80~38.1、1.96~106、5.06~1516、0.160~53.6、0.140~21.3和10.8~570mg/kg. 不同重金属的生物可给性差异很大,生物可给性平均值为Cd(66.0%)>Pb(59.0%)>Cu(44.9%)>Zn(35.8%)>As(16.9%)>Cr(5.72%). 采用统计学上的显著模型,可通过土壤重金属总量、pH、w(OM)(OM为有机质)和w(TC)(TC为全碳)较好地预测该地区土壤重金属的生物可给量. 儿童的HI(总非致癌风险)和TCR(总致癌风险)均高于成人,HI和TCR平均值分别约为成人的8.0和1.5倍. 用土壤重金属总量评估经口摄入途径的风险高估了实际的人体健康风险,用重金属生物可给性进行调整后风险显著降低,HI和TCR平均值分别降低了71%和74%. 但用生物可给性进行调整后仍有部分采样点的HI或TCR超过风险阈值,需要引起特别关注.      

土壤中镉的生物可给性及其对人体的健康风险评估

为了研究土壤中镉生物可给性与土壤属性之间的相互关系以及人体无意摄入土壤镉的风险,采集我国一些地区的16个土壤样品,利用in vitro方法研究了这些土壤中镉的生物可给性及其对人体的健康风险.结果表明,有11个土壤样品中镉的含量高过我国土壤环境质量标准的三级标准;土壤中镉的溶解态浓度及其生物可给性变化很大,模拟胃和小肠液中镉的溶解态含量分别为0.05~20.71 mg.kg-1和0.03~11.99 mg.kg-1,平均值分别为1.81 mg.kg-1和1.06 mg.kg-1;模拟胃和小肠液中镉的生物可给性分别为6.37%~69.43%和3.19%~36.91%,平均值分别为25.34%和14.84%.模拟胃液中镉的溶解态含量与土壤pH有显著的相关性.如以胃阶段为判断,无意摄入土壤中镉对儿童的PTW I贡献率除广西南宁的土壤为26.90%外,其它有11个土壤样品低于1.00%.如以小肠阶段为判断,无意摄入土壤中镉对儿童的PTW I贡献率最高为广西南宁的土壤达15.57%,另有4个土壤样品高于1.00%,其它都低于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镉的对人体并没有很高的风险.但当土壤中镉含量较高,同时其具有很高的生物可给性,就会对人体健康产生很大的风险.     

生物可利用性及其在重金属污染生态风险评价中的作用

通过化学方法可以确定重金属污染的生物可利用性,常用的化学方法主要有化学试剂提取法、酸挥发性硫化物方法、毒性特征浸取过程方法、薄层梯度扩散方法、同住素稀释技术。由形态分析结果得到生物可利用浓度或者剂量可以进行定量生态风险评价;通过生物可利用浓度或剂量与毒性参数的比值分析可以进行定性风险评价。     

污染场地土壤重金属的生物可给性及毒性研究

近年来,生物可给性被用于评估场地土壤污染健康风险,然而不同场地类型重金属生物可给性差别巨大,生物可给态重金属的人体健康危害效应仍然鲜见报道.本研究以浙江温岭某电子拆解厂为研究区,分析比较了5个场地土壤（S1-S5）中Zn、Cu、Cd、Pb的生物可给性并探究生物可给态重金属对人小肠上皮细胞的毒性效应机制.结果表明,场地土壤Cd和Cu污染较为严重,含量分别为4.84,438.52mg/kg.4种重金属在胃阶段生物可给性范围分别为2.10%~48.28%、4.84%~33.73%、16.04%~42.81%、1.81%~15.71%,小肠阶段为2.05%~36.91%、13.17%~22.23%、10.19%~23.10%、0.60%~2.69%,可见胃阶段的生物可给性低于小肠阶段.对于肠相生物可给态重金属暴露人体肠道上皮细胞后,除样点S4外,细胞活力均显著性下降.此外,样点S3和S5土壤提取液对超氧化物歧化酶活力影响较小,但显著抑制过氧化氢酶活力,并且该样点对DNA产生损伤.通过研究电子拆解厂土壤生物可给性以及其毒性效应,以为我国场地土壤重金属健康风险评估提供科学依据.     

闽中某矿区县茶园土壤和茶叶重金属含量及健康风险

以闽中某矿区县茶园表层土壤（0~20cm）为研究对象,采集了25份茶园土壤样品,分析了土壤中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Cd和Co的含量,分别利用地累积指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属的污染现状和潜在生态风险程度进行评价;同时收集矿区茶叶企业23个商品茶样品,利用美国国家环保署（USEPA）推荐的健康风险评价模型进行人体重金属健康风险评价.结果表明：（1）矿区茶园表层土壤Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Cd和Co平均含量分别为110、23.5、23.0、107、50.7、78.0、0.23和14.3mg/kg,均明显高于福建省土壤背景值;（2）茶园土壤地累积指数（I_geo）表现为As > Cd > Cr > Pb > Zn > Co > Ni > Cu,As属于重度污染,Cd和Cr属于中度污染,其它5种重金属元素污染风险较低;（3）单项潜在生态风险系数（E）的大小顺序依次为Cd > As > Pb > Co > Ni > Cr > Cu > Zn,土壤Cd属于很强生态风险,土壤As属于较强生态风险,其余属于轻微生态风险.8种重金属综合潜在生态风险指数（RI）平均值为255.74,属于较强风险级别,Cd和As是最主要的潜在生态风险因子.（4）商品茶中重金属Cr和Cd含量均低于限量标准,个别茶样中Cu、As和Pb含量超标,说明茶叶中重金属含量总体处于安全级别;（5）健康风险评价结果表明,茶叶中重金属元素健康个人年风险总和为1.01×10^-4~9.07×10^-5,乌龙茶的个人年风险总和稍高于美国环境保护署（USEPA）推荐的最大可接受风险水平（1.0×10^-4）,红茶和绿茶低于USEPA推荐的最大可接受风险水平;茶叶中重金属元素健康风险以Cr为主,平均贡献率为90.38%,是主要的风险元素,其余重金属元素处于安全范围之内.     

电子废弃物拆解厂排放多溴联苯醚和重金属的吸入性健康风险评估

以江苏某典型正规电子废弃物拆解厂为研究对象,在实测排放源数据的基础上,采用Calpuff大气扩散模式模拟其排放的多溴联苯醚(PBDEs)和重金属Pb、Cd大气浓度的区域与局部空间分布,进而对所排放PBDEs、Pb和Cd导致的健康风险进行评估.研究结果表明:在气象条件最为不利的情景下,污染物在东北、西南方向污染物扩散行为显著.PBDEs、Pb和Cd在区域空间范围的大气浓度最大值分别为3×10~(-6)、8.6×10~(-5)和3.6×10~(-6)μg·m~(-3),而局部范围的浓度则会高出一个数量级;其中BDE-209对于PBDEs的大气浓度贡献可达77%.在局部范围内,以HQ表达的PBDEs和Pb健康风险数值均在10~(-3)以下,非致癌健康风险极低;BDE-209和Cd的终生致癌风险最大值为1.10×10~(-12)与6.32×10~(-7),致癌风险可以忽略.该评估表明,正规操作的电子废弃物拆解厂的大气污染物不会对公共健康造成不可控风险.     

铜矿弃渣场下游农田土壤重金属污染特征及健康风险评价

以江西省某铜矿弃渣场拦渣坝下游农田土壤为研究对象,对3个地块(1 ^#、2 ^#和3 ^#)土壤中重金属Cu、Pb、Cd、As和Sb污染现状进行分析和评价。结果表明:3个地块土壤中各重金属平均浓度均高于江西省土壤背景值,其中1 ^#地块Cu、Cd和3 ^#地块Cu、Sb、As的平均浓度均超过GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》水田风险筛选值(pH<6.5);1 ^#、2 ^#、3 ^#地块的尼梅罗综合指数(P_综)分别为11.30、1.25、2.95,分属重度、轻度和中度污染水平;地累积指数法评价结果表明,1 ^#和3 ^#地块土壤均受到不同程度的Cu、Cd、Sb、Pb、As污染,2 ^#地块土壤受到不同程度的Cu、Pb、Sb、As污染;健康风险分析表明,3个地块土壤对成人和儿童均无非致癌风险,对儿童的致癌风险均超过美国国家环境保护局规定的最大可接受限值(1.0×10 ^-4),其中1 ^#和3 ^#地块土壤对成人的致癌风险也超过最大可接受限值,存在不可接受的致癌风险,3种致癌重金属的致癌风险(CR)表现为As>Cd>Pb,且3种暴露途径对致癌风险的贡献为口腔>皮肤>呼吸。     

北京城市道路灰尘重金属污染的健康风险评价

道路灰尘是城市中一类重要的环境介质,人群可通过吸入、摄食及皮肤接触3种途径摄入灰尘中的污染物,长期暴露在灰尘环境中会对人体造成慢性伤害.为探索北京城市道路灰尘中重金属污染的潜在健康风险,本研究于2009年对北京城市道路网络地表灰尘进行调查并获得有效样品225个.研究测定了样品中常见重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni和Pb的总含量,并应用美国环保署(U.S.EPA)人体暴露风险评价方法进行评价.结果表明,研究区域道路地表灰尘中重金属Mn、Ni的平均含量略低于北京市的土壤背景值,Cr含量略高于土壤背景值,Cu、Pb均值为背景值的2～3倍,Cd含量几乎超出背景值的5倍.不同途径重金属慢性每日平均暴露量排序为:手-口摄食途径>皮肤接触途径>吸入途径.重金属成人非致癌风险排序为Cr>Mn>Pb>Cu>Ni>Cd,儿童非致癌风险排序为Cr>Pb>Mn>Cu>Ni>Cd,均小于非致癌风险阈值;重金属致癌风险排序为Cr>Ni>Cd,均低于致癌风险阈值,其中以Cr和Pb的潜在健康风险最高.对比采样涉及的各行政区内儿童非致癌风险均值发现,风险值随城市功能区定位呈现梯度变化,即首都功能核心区>城市功能拓展区>城市发展新区.Cu、Ni和Pb的健康风险与人口密度、建筑用地等因子显著相关,其含量受人为活动的影响较大,应加强管理控制其风险.     

新疆地表水体重金属生态风险评估

系统分析新疆主要地表水体中重金属暴露特征,并基于可利用的毒性数据,采用安全阈值法（MOS₁₀）评价了水体中6种典型重金属对水生生物的生态风险.结果表明：新疆地表水重金属暴露浓度平均顺序为Ni > Zn > Cu > Cr > Cd >Pb,均值都未超过世界卫生组织（WHO）饮用水健康标准.重金属生态风险评价结果表明,短期暴露下,6种重金属的MOS₁₀均大于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为9.95%、9.40%、9.40%、1.72%、6.08%和0,说明6种重金属对水生生物的短期生态风险较小;长期暴露下,Zn的MOS₁₀大于1,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni的MOS₁₀均小于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为15.40%、12.01%、24.80%、15.70%、98.25%和0,说明Zn的生态风险较低,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni对水生生物具有长期潜在的生态风险,且6种重金属对水生生物的生态风险大小依次为Ni > Cu > Pb > Cr > Cd > Zn.     

拉萨市城区土壤重金属分布特征及生态风险评价

为了解拉萨市土壤重金属污染情况和空间分布特征,对其主城区20个表层土壤样品中8种重金属浓度进行测定,利用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数(RI)法对其环境质量和生态风险进行评价。结果表明：土壤中的Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As、Hg浓度均值分别是拉萨市土壤背景值的0.92、1.02、0.85、0.83、0.73、0.83、1.28、0.8倍,但均符合GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,其中Zn、As超标率较高,分别为45%、95%;重金属元素空间分布呈现一定规律,大部分元素呈点状格局,其中Ni分布均匀,其他元素均有高值区出现,重金属累积状态与人为活动轨迹相似;除Zn和As的单项污染指数为轻度污染外,其他元素均为无污染,内梅罗综合污染指数均值为1.24,属于轻度污染;RI均值为85.96,为低生态风险,Hg和Cd为主要风险因子。拉萨市土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的累积以自然源为主,部分受到交通运输活动的影响;As的累积主要源于较高的自然背景值,Hg的累积受到自然源和工业源共同影响,Ni和Cr的累积受自然因子控制。

     

成都市PM2.5中有毒重金属污染特征及健康风险评价

2009年4月至2010年1月在成都市城区采集PM2.5样品.采用X射线荧光光谱法分析20种元素,并重点分析As、Cd、Cr、Mn、Ni、Pb和Sb 7种有毒重金属元素.采用富集因子法、地累积指数法、相关性分析法和美国环保局暴露模型分别讨论了有毒重金属的污染特征、来源和健康风险.结果表明:成都市PM2.5中有毒重金属浓度处于较高水平,分别是:As(40.5±30.3),Cd(9.5±13.2),Cr(17.9±10.5)、Mn(137.6±84.3),Ni(5.1±4.1),Pb(320.5±186.0)和Sb(11.0±16.0)ng/m3.As严重超标,Cd和Pb也有超标现象.多数元素均在冬季达到最大值,夏季达到最小值.Cr、Mn、Ni污染程度较低,属于轻微污染,As、Cd、Pb、Sb的污染程度极高.PM2.5中有毒重金属主要来源于土壤尘及其扬尘,机动车排放和煤燃烧,冶金及机械制造和刹车磨损.Mn对儿童、成人均产生较严重的非致癌健康风险,分别为6.01、2.59、2.46,As、Cd、Cr、Ni、Pb、Sb的非致癌风险值均小于1,健康影响较小.As、Cr对人体有致癌健康风险.     

环渤海地区土壤重金属富集状况及来源分析

土壤是人类赖以生存的基本要素和重要资源.人类活动导致大量重金属富集于土壤中,引起土壤质量下降并通过食物链逐级富集,直接危害人类健康.本研究以环渤海地区农田土壤为例,收集公开发表的数据建立环渤海地区土壤重金属数据库并进行整合分析,计算环渤海地区8种土壤重金属含量,评估重金属的富集程度,预测其生态风险,并探讨重金属的主要来源,旨在为该区域土壤重金属污染防控、治理提供重要信息.结果表明,环渤海地区土壤Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As、Ni的含量分别为27.7、71.7、25.1、0.4、57.4、0.1、9.2、25.3 mg·kg~(-1),其中,Cu、Pb、Cd、Hg 4种重金属含量高于中国土壤元素背景值,且Cd、Hg的累积量较大.内梅罗污染指数结果显示,研究区域11.9%的土壤已有重金属污染,另有13.5%的土壤处于重金属污染警戒范围内.Hankanson生态风险评估结果表明,Cd和Hg为中等生态风险,其余重金属为轻度生态风险,25.9%的案例为中度生态风险状态,有少部分案例(3.7%)达到强度生态风险.利用多元统计方法分析重金属来源的结果显示,Zn、Cr、Ni、As主要来源于成土母质;Cu、Pb、Cd、Hg主要受以工业生产、农业活动及交通排放为代表的"人为源"影响.     

锌冶炼区菜地土壤和蔬菜重金属污染状况及风险评价

对黔西北地区某典型锌冶炼区菜地土壤和主要蔬菜进行取样调查,测定了土壤和蔬菜可食用部分Pb、Cd、Zn、Cu、As、Ni 6种重金属的含量,采用单项污染指数和综合污染指数法评价了土壤和蔬菜中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数（RI）和目标危险系数法（THQ）评价了菜地土壤重金属污染的潜在生态风险和蔬菜中重金属对成人和青少年儿童的健康风险.结果表明,该区域菜地土壤已受到重金属的重度污染,且以Cd对综合指数的贡献最大,土壤Cd存在极强生态风险,研究区处于轻微、中等、强和很强的生态风险程度的采样点比例分别为2.0%、14.3%、35.7%和48.0%;在所采集的蔬菜样本中,土豆处于重度污染水平,芸豆处于中度污染水平;复合重金属健康风险指数评价结果表明,食用研究区域蔬菜对成人和青少年儿童健康产生负面影响的可能性很大.