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。     

蚯蚓对土壤中铜、镉形态及高丹草生物有效性的影响

以高沙土和黄泥土为供试土壤,采用塑料盆分装土样,分别加入3个浓度的Cu2 (100、200、300mg kg-1)或Cd2 (5、10、15mg kg-1)模拟土壤污染,待这些污染土壤平衡培养2mo后,设置接种蚯蚓(Pheretima guillemi Michaels-en)处理与不接种蚯蚓处理,并种植高丹草(Sorghum×Sudan,Sorghum bicolor×S.sudanense);采用Tessler连续提取法测定重金属各结合形态,研究蚯蚓活动对土壤中Cu、Cd的主要形态及高丹草有效性的影响,以揭示蚯蚓对铜、镉污染土壤的修复作用.结果表明,蚯蚓活动显著提高了高沙土中碳酸盐结合态铜(Carb-Cu)和铁锰氧化物结合态铜(OxMn-Cu)的含量;显著提高了Cd处理为10、15mg kg-1的高沙土中离子交换态镉(Exch-Cd)和碳酸盐结合态镉(Carb-Cd)的含量,显著提高了黄泥土离子交换态铜(Exch-Cu)和有机结合态铜(WBO-Cu)的含量;通过测定各处理高丹草Cu、Cd含量发现,接种蚯蚓后,高沙土各Cu处理的高丹草的Cu含量显著增加,高沙土5、10mg kg-1Cd处理的高丹草的Cd含量以及黄泥土各Cd处理的高丹草的Cd含量均显著增加.图3表3参32     

生物炭和熟石灰对土壤镉铅生物有效性和微生物活性的影响

以南京近郊某蔬菜基地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究熟石灰和生物炭两种钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果以及对土壤微生物活性的影响.结果表明,施加熟石灰和生物炭能够增加土壤pH和有机碳等养分含量,促进Cd、Pb由酸溶态向还原态和残渣态转化,降低Cd、Pb有效态含量.与对照处理相比,熟石灰和生物炭5.0%用量下,Cd有效态含量(DTPA、TCLP和CaCl_2等3种提取态)分别下降37.74%—41.46%和22.22%—31.71%,Pb有效态含量分别下降45.59%—52.82%和35.47%—41.94%.生物炭的施用提高了土壤微生物量碳氮和微生物群落功能多样性,促进微生物对碳源的利用能力,其中生物炭5.0%用量下土壤微生物活性最高.熟石灰和生物炭的添加显著降低小白菜可食部位和根部对Cd、Pb的富集,与对照处理相比,可食部位Cd、Pb含量分别下降7.14%—47.62%和45.93%—74.82%,但所有添加钝化剂处理小白菜可食部位含量均超出国家安全食用标准.     

太湖流域(苏南地区)经口介质中邻苯二甲酸酯的生物有效性及人体暴露评估

选取太湖流域(常州、无锡、镇江3市)为研究区,对其地下水、土壤、农作物等经口介质中邻苯二甲酸酯(PAEs)含量进行实验室检测,并通过体外实验(in vitro test)方法模拟不同介质PAEs对人体的生物有效性,同时考虑不同烹饪方式的PAEs消解规律,运用美国EPA推荐的暴露评价模型在对流域人群暴露参数优化的基础上推导流域人群暴露剂量.结果表明,流域内各经口介质中除部分蔬菜种类外PAEs均有不同程度的检出,水、土壤、主食、蔬菜4大类经口介质人体PAEs生物有效性范围为11.0%—78.5%,且不同单体差别较大.经不同烹饪方式后主食、蔬菜的PAEs残留量比例为60.7%—72.1%.结合前期暴露参数优化结果,考虑综合方式后人群!PAEs经口暴露剂量为1.59×10-1mg·kg-1·d-1,且男性低于女性,春、冬季节低于夏、秋季节,与国内外已有的报道相比均较高.     

钝化剂对土壤砷、铅、镉的人体生物有效性的影响研究

摄入污染土壤是人体砷、铅和镉暴露的重要途径,向土壤中施加钝化剂可降低重金属的人体生物有效性,进而对土壤重金属污染及其健康危害进行有效防控.然而,评估向土壤中直接施加钝化剂对砷、铅和镉人体生物有效性的调控效果的研究仍缺乏.本研究选取湖南中西部3个矿区土壤,将9种钝化剂以1％比例施入土壤,开展小鼠活体实验,以肝肾为生物终点...     

生物炭对土壤重金属形态及生物有效性影响的研究进展

考察生物炭施入土壤后重金属形态以及生物有效性的变化是土壤学近年来的研究热点.重金属形态变化是衡量其生物有效性的一个较为重要的指标.将生物炭添加到土壤-动植物系统中,并评估重金属生物有效性有利于推进生物炭应用于土壤改良及重金属修复.因此,本文首先收集了大量关于生物炭对土壤重金属形态含量变化的数据.统计发现,生物炭添加下土...     

用黑麦幼苗法测定土壤中污染元素的生物有效性

本文对全国污灌区１２个土样中Ｃｄ形态与生物有效性的试验表明，Ｃｄ的交换态，吸附态，有机结合态均有效，且有机结合态最为有效，对紫阳县富硒土壤的试验表明：黑麦幼苗中的总Ｓｅ量与０．１ｍｏｌ／１ＫＨ２ＰＯ４的浸提量最为相关，从而推荐该法为酸性土壤有效Ｓｅ的浸提方法，对西安污水厂污水污泥在娄土上不同施用量的试验表明：幼苗中Ｎ，Ｐ随施用量增加而增加，Ｎ，Ｐ的有效率分别为５０－７０％及１５－２８％；黑麦幼苗中     

土壤镉污染的人体健康风险评价研究:生物有效性与毒性效应

镉(Cd)作为最重要的土壤污染物之一,会对人体健康造成严重威胁.Cd污染土壤的健康风险评估受到广泛关注.目前,Cd污染土壤的人体健康风险评价多基于总含量,往往高估其健康风险.近年来,以污染物生物有效性作为评价基础的研究受到广泛认可.本文系统分析了体内外方法(动物模型、体外胃肠模拟方法和肠细胞模型)测定Cd生物有效性的优...     

Caco-2细胞模型评估金属人体生物有效性的研究进展

随着环境重金属污染的加剧和营养学的发展,人们越来越重视对重金属元素及营养金属元素肠道吸收过程的探讨及其生物有效性影响因素的研究。Caco-2细胞模型能有效的模拟人体小肠上皮细胞的转运与吸收过程,可结合基因技术、分子技术等手段用于研究人体肠道吸收物质的机制和影响因素。首先,总结了近年来利用Caco-2模型对镉、铬、铅、砷等多种重金属及铜、铁、锌、钙等多种营养金属在小肠内的吸收、转运方式、代谢机制及影响吸收、转运过程的各类条件等的研究工作,然后对Caco-2细胞模型研究方法及其在未来评估金属人体生物有效性的应用进行了展望。     

土壤中镁的生物有效性及其动力学性质

镁是作物必需的重要营养元素之—,是叶绿素的重要组成部分．本文就镁在土壤中的生物有效性及其动力学性质进行初步探讨．     

应用斜生栅藻生长抑制实验对重金属污染土壤的毒性进行诊断

应用斜生栅藻（Scenedesmus Obliquus）对重金属污染土壤的毒性进行诊断.结果表明,斜生栅藻的生长率与土壤中的重金属含量明显相关,并且随重金属投加量的增加而逐渐降低.对两种测试参数进行比较,发现采用细胞数生长率作为土壤毒性的检测指标要比采用光密度D(λ)增长率更为敏感.当采用细胞数生长率作为检测指标时,4种重金属的EC50顺序为Pb>Cu>Zn>Cd;采用光密度生长率作为检测指标时,4种重金属的EC     

重金属Cd污染土壤毒性的发光菌法评价

应用明亮发光杆菌 Ｔ３ 对重金属污染土壤的毒性评价方法进行探索;进行了土壤平衡、土壤浸提实验及土壤中人为添加 Ｃｄ 对明亮发光杆菌 Ｔ３ 的效应实验;确定了土壤最佳平衡时间、土壤浸提剂、土壤最佳浸提时间及草甸棕壤中 Ｃｄ 对明亮发光杆菌 Ｔ３ 的毒性响应水平．实验结果表明：在土壤浸出液的提取过程中,土壤最佳平衡时间为１ ｄ ,最佳浸提液为０ ．１ ｍｏｌ／ Ｌ 盐酸,最佳浸提时间为２ ｈ ;草甸棕壤中 Ｔ３ 菌的发光强度与投加的 Ｃｄ浓度呈显著负相关（ Ｐ＜ ０ ．０１） ,ρ（ Ｃｄ） 对 Ｔ３ 菌的 Ｅ Ｃ５０ 值为２６ ．２ ｍｇ／ｋｇ ．     

应用体外胃肠模拟法研究土壤中多氯联苯的生物有效性

采用体外胃肠模拟法,研究了土壤中多氯联苯的生物有效性.研究结果表明,PCBs在模拟胃液中的生物有效性为3.36%-12.48%,肠液中的生物有效性为34.62%-58.90%.胃肠液的pH值、消化时间及液固比均会影响其生物有效性:pH在中性时的生物有效性显著高于酸性条件下,消化时间的延长和液固比的增加均会使生物有效性增...     

模拟镉污染土壤的电动力学修复研究

采用阳离子交换膜调控电解过程中pH值的变化和电解富集土壤中的元素,在pH=5.0的缓冲溶液中进行土壤的电动强化处理.通过对镉形态的分析,找到镉在电场中迁移转换的规律.在处理时间内,阳极附近镉的去除率达99%以上,阴极镉的富积系数达2.026,表明电场对土壤中重金属的迁移溶出有强化去除作用.     

不同铅化合物对红壤中微生物生物量的毒性差异(英)

为了评估红壤中不同铅化合物对微生物生物量的毒性差异,进行了实验室培养试验铅化合物为氯化铅和醋酸铅,施加的6个不同浓度（w／10－6）为0（背景值）,100,200,300,450和600在铅水平相同时,醋酸铅比氯化铅对土壤中微生物生物量碳（Cmic）和微生物生物量氮（Nmic）的降低更为明显土壤中微生物量C／N比和有机碳／微生物量碳比［m（Corg）／m（Cmic）］随着醋酸铅水平的增加而显著提高,而氯化铅在相同水平下,提高的幅度大大减少,这些结果表明,不同铅化合物的溶解度和不同相伴阴离子是决定铅化合物毒性的重要因素.     

水分条件对紫色土中铅形态转化的影响

以培养试验模拟3种水分条件（80％田间持水量、于湿交替及淹水）下,重金属铅（Pb）在紫色土中形态转化的动态过程,结果表明,外源Pb进入紫色土后,随着培养时间的增长由交换态向碳酸盐态、铁锰氧化物态、有机结合态转变,残渣态所占比例基本稳定．Elovieh方程可以拟合交换态Pb在紫色土中转化的动力学过程．交换态Pb在土壤中的...     

漆酶修复土壤DDT污染的动力学研究

研究了漆酶在土壤灭菌与否以及在不同施用剂量条件下对土壤DDT污染的修复动力学特征.结果表明,在土壤灭菌与否和不同施用剂量条件下,漆酶对DDT各组分及DDTs的降解率均随着时间的延长而不断提高,且在第15天之前提高迅速,到第15天之后至第25天基本上处于稳定状态.DDTs的降解过程符合拟表观一级动力学方程,非灭菌对照处理和灭菌对照处理之间,以及非灭菌加酶处理和灭菌加酶处理之间DDTs的降解速率常数分别相近,且加酶处理的降解速率常数明显高于对照处理.随着加酶量的增大,DDTs的降解速率常数也呈增大趋势,其中在加酶量为6 U·g-1土时其降解速率常数最大.     

福建省菜园土壤重金属的含量及其污染评价

采集了福建省26个县市158份菜园表层土壤样品,测定了土壤样品中重金属含量,采用单项及综合污染指数法对土壤重金属污染进行评价分析,并通过元素相关性分析和聚类分析,研究了菜园土壤重金属元素的赋存特征与区域分布.结果表明,福建省菜园土壤存在着不同程度的重金属污染,主要污染元素为Pb,Hg和Cd;元素相关性分析与聚类分析的结果表明:Cu,Zn,Ni和As具有伴随污染的特点,其污染源主要来自土壤母质和大量施用的农药和化肥;Cd,Pb和Hg在土壤中各聚成一类,说明它们在菜园土壤具有较独特的污染源,特别是Cd和Hg,其污染特征明显.而Pb和Cd虽有各自的污染源,但其污染具有一定的相关性.     

胡萝卜中滴滴涕对人体生物有效性影响因素的体外研究

采用基于生理学的体外实验,通过模拟人体胃和小肠的环境,分析了胡萝卜中p,p'-DDT,p,p'-DDD和p,p'-DDE在人体胃肠系统的生物有效性.结果表明,DDTs在小肠环境下的生物有效性大于胃环境,胆汁和胰液对生物有效性有正影响;当胡萝卜的质量恒定时,p,p'-DDE,p,p'-DDD和p,p'-DDT在胃和小肠中的生物有效性不随其浓度的变化而变化,它们在胃和小肠中的生物有效性分别为12.72%,12.71%,11.99%和47.14%,41.16%,46.29%,然而,当p,p'-DDT,p,p'-DDD和p,P'-DDE的量恒定时,其生物有效性随胡萝卜质量的增大而减小,且两者之间呈现对数关系.     

残渣吸着对消化道中土壤多环芳烃生物可给性体外测定的影响

用体外模拟方法研究了土壤中多环芳烃在消化过程中的释放,并验证了如下假设:消化过程释放出来的多环芳烃部分吸着在消化残渣相中,且该吸着可以影响多环芳烃生物可给性测定结果,研究结果表明,经消化释放出来的多环芳烃可以部分吸着在消化固相残渣中,就有机碳含量从2.87%到0.63%的四种土壤中的平均情况而言,多环芳烃残余固相上的吸着量占总可给态量的比率分别为:43.6%±14.3%(二氢苊),29.8%±24.6%(苊),43.1%±22.9%(芴),34.1%±25.8%(菲),14.0%±16.2%(蒽),25.2%±15.9%(荧蒽),33.4%±23.1%(芘),30.7%±26.6%(苯并葸)和29.1%±23.4%(芑),显然,忽略吸着现象将显著低估实际消化率,如果对吸着进行定量校正,则总多环芳烃的消化率分别从校正前的18.9%,12.2%,22.8%和33.4%增长到29.0%,29.3%,41.9%和37.6%,提升幅度在4.21%到10.1%之间.