铬渣污染土壤PM10和PM2.5组分中六价铬的生物可给性及健康风险评估

为获取土壤细颗粒组分中污染物的浓度及其生物可给性,分析了某铬渣污染场地土壤PM_(10)和PM_(2.5)组分中六价铬的浓度分布特征,并采用统一生物可给性测试方法(Unified Bioaccessibility Method,UBM)和呼吸吸入生物可给性测试方法(Inhalation Bioaccessibility Method,IBM) 2种体外模拟法测试了六价铬在胃、肠及肺中的生物可给性。结果显示:(1)六价铬和总铬在PM_(10)和PM_(2.5)组分中的含量大多明显低于PM_(250)组分,PM_(10)组分中六价铬和总铬的累积因子(accumulation factors,AF)分别为0.080#12.297和0.008#0.261,PM_(2.5)组分中六价铬和总铬的AF分别为0.019#5.721和0.005#0.342,相比于总铬而言,六价铬在细颗粒中的累积程度更高。较低的有机质(organic matter,OM)含量可能导致了六价铬AF的明显增加。不同组分中六价铬占总铬的比例分别为2%#17%(<250μm)、21%#98%(<10μm)和22%#82%(<2.5μm),表明在土壤细颗粒中,铬更多地以六价铬的形式存在;(2)通过UBM获取的PM_(250)组分中六价铬在胃提取阶段的生物可给性因子为0.0301%#0.9483%,平均值为0.4821%;肠阶段可给性因子为0.0018%#0.3934%,平均值为0.1578%,约为胃提取阶段的0.33倍;(3)通过IBM获取的PM_(10)组分中六价铬在肺阶段的生物可给性因子为2.52%#41.50%,平均值14.47%; PM_(2.5)组分中六价铬的生物可给性因子为2.40%#88.12%,平均值为48.86%,约为PM_(10)组分的3.38倍;(4)在考虑生物可给性条件下,六价铬产生的人体总致癌风险水平从2 430.04×10~(-6)下降至125.83×10~(-6),而且,六价铬呼吸途径产生的致癌风险水平极高,是经口摄入的5.04#176.38倍(胃)、10.92#10 198.00倍(肠),表明呼吸吸入是六价铬致癌风险最为关键的暴露途径。因此,通过测定土壤细颗粒组分中六价铬的生物可给性,能够显著提高铬渣污染土壤健康风险评估的可靠性。     

焦化厂污染场地表层土壤有机-矿质复合体中多环芳烃的分布

采用湿法物理分级方法将湖南省某焦化厂遗留场地表层土壤分成4种粒级的有机-矿质复合体组分,即粘粒(<2μm)、粉粒(2—20μm)、细砂(20—200μm)和粗砂(>200μm),并研究了美国EPA优先控制的16种多环芳烃(PAHs)在其中的分布特征及土壤不同有机-矿质复合体组分中有机质和矿物质组成的差异对PAHs赋存分布的影响.研究结果表明,不同粒级有机-矿质复合体中PAHs的含量顺序为粗砂>粉粒>细砂>粘粒,低环PAHs(环数≤3)在粘粒中的含量较高,达到56.3%,而高环PAHs(环数≥4)在粉粒、细砂和粗砂中的分布较高含量分别是79.37%、72.7%和71.63%,各粒级矿质复合体中PAHs含量与土壤有机碳有较好的相关性.通过对有机-矿质复合体进行X射线衍射分析发现,场地土壤粘粒和粉粒中粘土矿物含量较高,这也在一定程度上影响了污染物质在其中的分布.     

淮北煤矿周边土壤重金属生物可给性及人体健康风险

为了探究煤矿周边农田土壤重金属污染状况以及评估可能对人体带来的健康危害,本研究以安徽省淮北地区3座主要煤矿为研究区,对土壤重金属含量进行分析,并采用体外胃肠模拟方法(PBET),计算土壤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,土壤中重金属含量平均值(mg·kg~(-1))分别为Cd (0.16)、Cr (11.82)、Cu (12.03)、Ni (21.86)、Pb (55.09)、Zn (41.46),与国内不同类型矿区相比,淮北煤矿区周边土壤重金属含量较低;重金属的生物可给性平均值大小顺序是:胃阶段:Pb (61.69%)Cu (51.88%)Cd (43.88%)Cr (26.48%)Zn (17.45%)Ni (14.57%),小肠阶段为:Cr (58.80%)Cu (55.71%)Zn (51.40%)Ni (39.44%)Pb (7.59%)Cd (7.32%);由生物可给性校正后,成人和儿童不同重金属非致癌风险暴露量均小于1,说明成人和儿童均不存在非致癌风险,不同种类重金属的致癌风险为:CrCdNi,其中,Cr的致癌风险介于10~(-6)—10~(-4)之间,表明Cr对人群有一定的致癌风险,但在可接受的范围内,且儿童的致癌风险高于成人,经手-口无意摄入是土壤重金属最主要的暴露途径.     

磷酸盐对水稻土团聚体不同类型重金属镉、铬（Ⅵ）吸附的影响

利用低能量超声波分散、虹吸法沉降分离的方法分离不同粒径的水稻土团聚体颗粒,采用恒温振荡法研究不同浓度磷酸盐预处理的团聚体对Cd2+、Cr(Ⅵ)平衡吸附以及吸附动力学的影响。结果表明,砂粒级、粗粉砂级、粉砂级和粘粒级对P吸附量分别小于50、46、50和97 mg?kg-1,Cd2+吸附量低于未处理土样,P吸附量大于该数值,Cd2+吸附量高于未处理土样,团聚体吸附磷酸盐对Cd2+吸附量的影响,表现为低P吸附量抑制Cd2+的吸附,高P吸附量促进Cd2+的吸附,即随P吸附量增加Cd2+的吸附量呈波谷形变化;而团聚体吸附磷酸盐后对Cr(Ⅵ)的吸附则表现明显的抑制作用。磷酸盐预处理的团聚体对Cd2+、Cr(Ⅵ)吸附量大小顺序均为粘粒级>砂粒级>粗粉砂级>粉砂级,与有机质和游离氧化铁的含量顺序一致。团聚体对Cd2+的吸附过程分为快、慢两个阶段,快吸附阶段用一级动力学方程拟合最佳,而慢吸附时段用扩散方程和Elovich方程拟合最佳,表明吸附过程由不同的吸附因素控制。团聚体吸附磷酸盐后对Cd2+的吸附动力学常数增大。团聚体对Cr(Ⅵ)的吸附过程无明显快、慢阶段,对Cr(Ⅵ)吸附的整个过程用双常数速率方程和Elovich方程进行描述最佳,团聚体吸附磷酸盐后对Cr(Ⅵ)的吸附动力学常数减小。磷酸盐对土壤中重金属吸附的影响与金属离子类型以及磷吸附量有关,所以采用磷肥等含磷物质修复重金属污染土壤要注意金属离子的类型和磷肥的施用量。     

典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析

了解重金属在土壤中的富集特征是其风险评价和土壤修复的基础。分别以黑龙江省典型的农耕黑土和沼泽土为研究对象,采用干筛法获得〉4000、4000～2000、2000～1000、1000～250、250～53和〈53衄16个粒级的土壤团聚体颗粒组。利用等离子质谱（ICP-MS）测定了本土和各级团聚体颗粒中Cr、Cd、As和Pb的含量,并对其颗粒组分布特征及对有机碳的响应进行了解析。研究表明,2种土壤中的重金属Cr、Cd和Pb的富集因子均大于1,而As则存在明显的流失。除了黑土中的As和Pb外,其他重金属随着团聚体粒径的增加而呈现富集减弱的趋势。其中,cr和cd主要趋向分布在粉．黏团聚体（〈53wn）颗粒中;Pb在黑土中易赋存于1000～2000μm大团聚体中,在沼泽土中则富集于53～250μm的微团聚体中;As不但趋向被吸附在53～250μm的微团聚体中,而且在黑土中也容易被吸附在〉l000μm的大团聚体中。金属质量负载计算表明,大粒径颗粒组对土壤中重金属含量的总体贡献较大。土壤中有机碳含量均随着团聚体粒径减小而升高,cr和Cd分布与颗粒有机碳含量正相关,黑土中As的分布与颗粒中有机碳含量负相关而在沼泽土中呈弱正相关,Pb的分布则与有机碳含量均无明显的相关性。     

食品中砷和硒生物可给性研究及健康风险/有益性评价

硒(Se)是人体必需的微量元素,一般通过大米和海鲜摄入。然而大米和海鲜是人体砷(As)暴露的主要途径之一。采用ICP-MS对广州市售的大米和3种鱼中砷和硒浓度进行了检测,并通过体外(in vitro)模拟胃肠消化(PBET)法对鱼肉中砷和硒的生物可给性进行了考察。结果表明,大米和鱼肉中砷的浓度分别为0.085～0.168μg·g~(-1)和2.224～5.533μg·g~(-1),硒的浓度分别为0.098～0.190μg·g~(-1)和1.641～2.315μg·g~(-1)。大米和鱼肉中86.86%～99.34%和51.95%～75.64%的砷生物可给,76.73%～85.44%和71.48%～79.83%的硒生物可给。通过大米和鱼肉摄入的硒基本可以满足人体需求。通过大米和3种鱼摄入的无机砷占国际粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)公布的无机砷的每日最高允许摄入量(TWI)2.1μg·kg~(-1)BW的0.5%～35.7%,但是摄入无机砷的致癌风险分别为1.69×10~(-5)～5.81×10~(-4)和2.13×10~(-4)～7.34×10~(-4),是可接受或可容忍的风险的0.17～7.3倍,尤其是小孩,更易摄入砷产生毒害。     

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。     

大气CO2浓度升高对农田土壤颗粒组成及其碳周转的影响

采集FACE(Free Air CO2 Enrichment)平台下运行3年的水稻(Oryza sativaL.)/小麦(Triticum aestivumL.)轮作土壤(0~15cm耕作层土壤),利用超声波分散-湿筛分法对烘干土样进行颗粒分级,分析土壤各粒级及其碳、氮的分布特征,研究大气CO2浓度升高对土壤碳周转的影响。结果表明:高浓度大气CO2条件下稻/麦轮作3年后,土壤颗粒组成较对照发生了改变,>53μm粒级的质量分数减小27%(p<0.05),约占土壤总质量20%;53~25μm粒级的质量分数增大35%(p<0.05),约占土壤总质量25%;<25μm无明显变化,约占土壤总质量55%,三种粒级之间质量分数呈显著差异(p<0.05)。FACE条件下,不同粒级土壤颗粒碳质量分数在两个氮水平下平均为:>53μm(30.60g·kg-1),<25μm(13.08g·kg-1),25~53μm(12.85g·kg-1),氮质量分数分别为2.42g·kg-1,1.33g·kg-1,1.12g·kg-1。>53μm粒级的土壤颗粒碳、氮质量分数均极显著高于其它两个粒级(p<0.001)。FACE条件下土壤总碳、氮质量分数高于对照,增幅分别为6.2%和6.7%。从各粒级土壤颗粒碳、氮质量分数变化分析,新增碳、氮主要进入>53μm粒级中,表明该粒级土壤颗粒对土壤碳氮循环(转化和保存)起着重要作用。该研究结果表明高浓度大气CO2条件下,稻/麦轮作农田土壤将成为大气CO2的汇,这将为预测我国未来农田土壤碳的变化趋势提供科学依据。     

添加奶粉对土壤中铬、镍、锰、铜生物可给性的影响

为了探究不同成分的奶粉对土壤中Cr、Ni、Mn、Cu生物可给性的影响,本文通过in vitro实验研究了添加全脂或脱脂奶粉后,胃肠阶段土壤中Cr、Ni、Mn、Cu的生物可给性的变化.结果表明,胃阶段,土壤中Cr、Ni、Mn、Cu的生物可给性分别为3.9%—46.2%、4.5%—64.0%、21.2%—72.5%、4.5%—69.5%;添加奶粉后,4种金属的生物可给性均有升高,是未加奶粉的1.1—1.5倍、1.3—2.2倍、1.1—2.1倍、1.0—3.6倍(全脂奶粉)和1.1—1.4倍、1.4—2.4倍、1.2—2.5倍、1.0—4.2倍(脱脂奶粉).小肠阶段,土壤中Cr、Ni、Cu的生物可给性有一定上升,但Mn的生物可给性相比胃阶段降低了;奶粉的添加使Cr、Ni、Mn、Cu等4种金属的溶出量增加,分别是未添加的1.2—1.3倍、1.3—2.3倍、2.0—4.5倍、1.0—1.5倍(全脂奶粉)和1.1—1.5倍、1.6—2.5倍、2.5—6.9倍、1.2—1.8倍(脱脂奶粉),其中Ni、Mn的生物可给性增加显著,且Ni、Mn的生物可给性的增加率高于胃阶段.由此可见,奶粉的添加,尤其是脱脂奶粉,促进了土壤中Cr、Ni、Mn、Cu的溶出释放,可能增大了其对人体的健康风险.     

污染场地土壤多环芳烃(PAHs)生物可利用浓度的健康风险评价方法

随土壤不慎经口摄入是PAHs对人体健康造成危害的重要途径之一,目前该暴露途径下PAHs的健康风险计算主要基于土壤中总PAHs浓度进行计算。但是,这种计算方法并未考虑PAHs在土壤中的赋存状态及经口摄入后在人体不同器官中的毒理动力学过程,导致计算结果过于保守,修复目标过于严格,修复成本过高。针对这一问题国外相关研究人员已开展基于土壤中PAHs生物可利用性的健康风险评价研究并取得较大进展,但在国内就如何在风险评价过程中引入PAHs生物可利用性及其面临的障碍缺乏系统性报道。在对土壤中PAHs赋存形态及其随土壤经口腔摄入后在人体消化及循环系统中的动态分配最新研究成果进行综述的基础上,通过对该暴露途径下现有风险计算模型存在问题及原因进行分析,提出基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算,并对相应计算模型进行推导以及模型参数的获取方法进行了简要概括,以解决目前模型计算结果过于保守的问题。同时,对于在现有分层次进行场地健康风险评价思路中如何科学地纳入基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算的思路以及在实际风险评价中应用该思路还需进行的研究工作进行了简要讨论。     

污染场地土壤多环芳烃（PAHs）生物可利用浓度的健康风险评价方法

随土壤不慎经口摄入是PAHs对人体健康造成危害的重要途径之一,目前该暴露途径下PAHs的健康风险计算主要基于土壤中总PAHs浓度进行计算。但是,这种计算方法并未考虑PAHs在土壤中的赋存状态及经口摄入后在人体不同器官中的毒理动力学过程,导致计算结果过于保守,修复目标过于严格,修复成本过高。针对这一问题国外相关研究人员已开展基于土壤中PAHs生物可利用性的健康风险评价研究并取得较大进展,但在国内就如何在风险评价过程中引入PAHs生物可利用性及其面临的障碍缺乏系统性报道。在对土壤中PAHs赋存形态及其随土壤经口腔摄入后在人体消化及循环系统中的动态分配最新研究成果进行综述的基础上,通过对该暴露途径下现有风险计算模型存在问题及原因进行分析,提出基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算,并对相应计算模型进行推导以及模型参数的获取方法进行了简要概括,以解决目前模型计算结果过于保守的问题。同时,对于在现有分层次进行场地健康风险评价思路中如何科学地纳入基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算的思路以及在实际风险评价中应用该思路还需进行的研究工作进行了简要讨论。     

砖红壤对Cr(Ⅵ)吸附-解吸反应动力学研究

研究了表面覆盖度、H2PO-4等因素对砖红壤吸附Cr(Ⅵ)反应动力学的影响,以及土壤与Cr(Ⅵ)反应时间对表面吸附态C r(Ⅵ)解吸量的影响,还对土壤吸附Cr(Ⅵ)机理进行了初步探讨.在所研究的pH值范围内,砖红壤对Cr(Ⅵ)的吸附量随离子强度增加而减少,这表明砖红壤吸附Cr(Ⅵ)机理中存在静电吸附.动力学实验表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度较高时(0.1 mmo.ll-1),吸附反应速率开始比较快,持续约5m in,随后逐渐减缓.而当Cr(Ⅵ)初始浓度较低时(0.05 mmo.ll-1),土壤对其吸附速率十分迅速,5m in内的吸附量占总吸附量的96%以上.该结果表明,表面覆盖度越低,吸附反应速率越快.H2PO-4的存在将降低吸附反应速率和吸附量.H2PO-4对土壤表面吸附态Cr(Ⅵ)的解吸反应动力学也表现出双速率特征,即开始比较迅速而随后逐渐变缓.当延长土壤对Cr(Ⅵ)的吸附时间后,Cr(Ⅵ)吸附量虽然没有增加,但其解吸量却减少,这说明吸附态Cr(Ⅵ)滞留在土壤表面期间,其结合形态向难解吸态方向发生了转变.     

污染土壤中铅、砷的生物可给性研究进展

土壤铅、砷污染已成为重要的环境问题,并可对人体健康造成严重危害。对食物链途径的有效控制使得从口部无意摄入的土壤铅、砷对人体,特别是对儿童铅、砷摄入总量的贡献率越来越大,甚至成为主要来源。土壤中铅、砷直接进入人体的消化系统并可被人体胃肠道溶解出的部分称为其生物可给性。有效、准确地判定土壤中铅、砷的生物可给性已经成为解决儿童铅、砷中毒的关键科学问题。因此,有关土壤中铅、砷的生物可给性及其在人体健康风险评价中的应用受到了越来越多的关注。文章综述了污染土壤中铅、砷生物可给性的研究方法及各方法的优缺点,并从土壤性质、模拟胃肠条件等方面分析了影响土壤中铅、砷生物可给性的主要因素和存在的问题,还进一步论述了土壤中铅、砷生物可给性在人体健康风险评价中的应用。最后,提出了今后该领域应重点加强土壤铅、砷生物可给性的标准参考物、模拟胃肠条件的优化以及土壤铅、砷生物可给性在人体健康风险评价中的应用等方面的研究。以期充分发挥铅、砷等环境污染物的生物可给性研究方法的潜力,更好地为控制土壤污染、保护人类健康服务。     

底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态

采用纳米铁粉修复Cr(Ⅵ)不同程度污染底泥,通过测定底泥中4种土壤酶活性,分析纳米铁粉修复对Cr(Ⅵ)污染底泥土壤酶活性的恢复情况.结果表明,纳米铁粉修复对底泥Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,添加底泥干质量1%的纳米铁粉在16 d内对底泥30～100 mg·kg-1的Cr(Ⅵ)的去除率均高于99.7%.Cr(Ⅵ)污染显著降低了底泥多酚氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶和脲酶的活性.其中多酚氧化酶对Cr(Ⅵ)污染有很好的线性响应,可用于0～100 mg·kg-1底泥Cr(Ⅵ)污染评价.经过16 d的纳米铁粉修复,Cr(Ⅵ)污染底泥的脲酶活性恢复至未污染对照水平,过氧化氢酶活性的恢复效果不明显,多酚氧化酶和蛋白酶活性有待进一步恢复.     

利用体外实验方法评估稻米中镉的生物可给性和健康风险

为了研究稻米中镉(Cd)的生物可给性与稻米理化性质之间的相互关系以及稻米摄入而导致的Cd健康风险,从湖南某些地区采集了16个稻米样品,利用in vitro方法研究了这些稻米中Cd的生物可给性及其人体健康风险。结果表明:在16个样品中,有13个样品的Cd含量超过稻米中Cd的限量标准(0.2 mg·kg-1)。稻米中Cd的溶解态含量及其生物可给性变化较大,胃阶段和肠阶段Cd的溶解态含量范围分别为0.102~1.70 mg·kg-1和0.015~0.249 mg·kg-1,平均值分别为0.698 mg·kg-1和0.103 mg·kg-1,胃阶段和肠阶段Cd的生物可给性的范围分别为56.8%~82.0%和6.62%~15.9%,平均值分别为70.9%和11.1%。模拟肠液中Cd的溶解态含量与稻米的纤维含量之间有显著的相关性。如果不考虑稻米中Cd的生物可给性,所采集的所有稻米样品的摄入都将导致成人和儿童健康风险。如果我们考虑了稻米中的生物可给性,只有31%的稻米样品会对成人产生健康风险,将有50%的稻米样品会对儿童产生健康风险。     

茶叶中砷含量特征及不同摄入方式对茶叶中砷生物可给性的影响

本研究选取不同产地不同品种的茶叶作为研究对象,分析其砷含量特征,并采用人工胃肠模拟系统,研究茶叶以不同摄入方式(茶水、原茶、粉末)进入人体对砷生物可给性的影响.结果显示,17个不同产地不同种类茶叶样品中砷含量为ND—1.16±0.03 mg·kg-1,23.5%的样品未检测出砷浓度,11.8%的样品砷含量超过绿色食品-代用茶《中华人民共和国农业行业标准》(0.5 mg·kg-1),这是因为在加工过程中硫磺熏制干燥会造成茶叶砷污染;选择含砷量较高的茶叶样品研究不同摄入方式对砷生物有效性的影响,结果表明在胃肠阶段茶水中砷生物可给性显著大于原茶和粉末的摄入方式,其中在胃阶段粉末样品砷生物可给性显著大于原茶样品砷生物可给性,而在肠阶段原茶和粉末样品砷生物可给性差异不大.茶以3种不同摄入方式进入人体,在胃肠液中溶出浓度为0.02—2.80μg·L-1,小于WHO和我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)中砷的限量标准10μg·L-1,不会对人体造成健康风险.     

生物质炭施加对新成水稻土碳组分及其分解的影响

将玉米芯热解炭化的生物质炭施加于长江沉积物新成土上发育的稻田土壤中,1 a后采集土壤并进行土壤碳分组及土壤培养;基于生物质炭与土壤的碳同位素丰度差异,量化生物质炭来源的有机质在土壤组分中的分布,分析施用生物质炭对土壤碳组分及其培养过程中分解动态的影响。结果表明,施用生物质炭可显著增加各级团聚体的有机碳含量,大部分(76%~90%)生物质炭以游离态形式存在于大团聚体(250μm)和微团聚体(50~250μm)外,少部分与微团聚体或20μm土壤矿质较紧密地结合。添加的生物质炭未促进土壤团聚体的形成。土壤中生物质炭自身的分解很弱,但不同程度地促进了原有土壤碳的分解。该试验初步证实,生物质炭单独施用未明显促进新成土上发育的稻田土壤有机碳的稳定,反之短期内可能加速土壤原有有机碳的分解。     

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。     

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。     

不同价态铬在不同水分条件下的生物有效性及其对水稻的毒性

氧化还原过程在铬的形态转化中起了重要作用,而铬形态的转化能够影响其生物有效性及毒性。通过温室土培试验研究了六价铬(Cr(Ⅵ))与三价铬(Cr(Ⅲ))在淹水与不淹水条件下在土壤溶液中的动态变化及水稻对其吸收的变化。结果表明,土壤中添加Cr(Ⅲ)时,土壤溶液中检测不出Cr;而随着土壤中添加Cr(Ⅵ)浓度的增加,土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度增加,但是溶液中检测不出Cr(Ⅲ);淹水处理总体上降低了土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度。而土壤添加Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和水分处理对土壤溶液p H没有显著影响,p H在7.08.0之间变动。土壤添加Cr(Ⅵ)处理的水稻中,只有90 mg·kg-1Cr(Ⅵ)淹水处理的水稻成活,而其余处理水稻没有成活。土壤中添加Cr(Ⅲ)处理,水稻幼苗生物量随Cr(Ⅲ)浓度的增加而显著降低;除了200mg·kg-1Cr(Ⅲ)处理外,其余淹水处理的水稻幼苗生物量明显高于不淹水处理的。土壤添加Cr(Ⅲ)处理的水稻,在不淹水条件下水稻空壳率比较高,淹水条件下,随着土壤中添加Cr(Ⅲ)浓度水平的增加,水稻各部位Cr含量有增加的趋势,但增加不显著,秸秆最高Cr含量达到33.80 mg·kg-1,籽粒中Cr含量最高0.30 mg·kg-1。土壤固定Cr(Ⅲ)的能力远强于Cr(Ⅵ),添加Cr(Ⅵ)处理的土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度很高,对水稻表现出较强的生长抑制。