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。     

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。     

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。     

改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

沸石、磷矿粉和石灰对土壤铅锌化学形态和生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加沸石、磷矿粉和石灰3种改良剂对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响.结果表明,土壤Pb主要以Fe-Mn氧化物结合态为主,而Zn主要以残渣态为主.改良剂对土壤Pb、Zn化学形态的影响随着培养时间的不同而不同.培养1个月时,2%磷矿粉和2%石灰处理可分别导致土壤醋酸(HOAC)提取态Pb含量下降76.0%和25.6%,3种改良剂处理导致土壤HOAC提取态Zn含量比对照处理降低6.1%～17.0%.培养2个月时,磷矿粉和石灰处理分别导致土壤HOAC提取态Pb含量下降62.8%和39.0%,石灰处理导致土壤HOAC提取态Zn含量下降34.6%.3种改良剂对土壤Pb、Zn的生物可给性也有影响,也随着土壤重金属种类和培养时间的不同而异.培养1个月时,沸石和磷矿粉可分别导致土壤Zn的生物可给性降低15.9%和14.9%,但培养2个月后3种改良剂对Zn的生物可给性却没有影响.研究结果表明,在酸性Pb、Zn复合污染农田土壤中均可以选择这3种改良剂来进行土壤改良,减少重金属的污染风险.     

赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响.结果表明,培养3个月后,添加5%赤泥促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和残渣态的转化;添加5%骨炭促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和非专性吸附态的转化.培养3个月后,土壤中生物可给性As含量随着赤泥和骨炭用量的增加而显著增加.当赤泥和骨炭用量为5%时,土壤中生物可给性As含量分别比对照提高6.25倍和12.31倍.添加赤泥和骨炭增强了土壤中As的移动性,提高了As对人体的健康风险.     

中国典型土壤中铅的生物可给性的影响因素分析与健康风险评估

土壤铅污染及其危害备受关注.作为评估其对人体健康风险的科学指标之一,土壤铅的生物可给性的影响因素仍不甚明确.采集中国5种典型土壤(红壤、褐土、黑土、棕壤和黄壤),根据国标中一类建设用地的管制值制备成800 mg·kg-1的铅污染土壤样品,利用先进的基于生理学的体外试验方法(改进的PBET模型)研究经口部摄入的土壤铅的生...     

土壤中六六六在消化道中生物可给性的体外测定

采用体外消化实验模拟了4种有机质含量不同的土壤中六六六在胃和小肠中的释放,重点验证了消化释放出来的六六六在固态消化残渣上的吸着现象以及该现象对测定消化率的影响的研究假设.结果表明,固相吸着对测定消化率有非常显著的影响,这在有机质含量偏高的土壤中尤其明显.吸着影响可以用不同液固比实验设计配合非线性拟合方法加以校正.对有机碳含量分别为0.63%、1.08%、1.60%和2.87%的4种土壤,未经校正的总六六六消化率的均值与标准差分别为(16.7±2.8)%、(11.6±2.0)%、6.9%和(26.4±1.3)%,校正后则分别达到16.7%、16.5%、16.5%和59.7%.显然,除有机质含量很低的样品,未经校正的测定结果显著低估了消化道吸收风险.     

土壤不同粒级中Cr(Ⅵ)生物可给性及健康风险

为定量分析土壤不同粒级中Cr(Ⅵ)的健康风险,将铬污染土壤筛分为粗砂(500～1 000μm)、中砂(250～500μm)、细砂(100～250μm)、粗粉砂(50～100μm)、粉砂及以下(0～50μm),利用激光粒度分析仪、积累因子法(accumulation factors, AF)及基于生理的提取实验(physiologically based extraction test, PBET)研究不同粒级质量分布、Cr(Ⅵ)分布特性及Cr(Ⅵ)生物可给性,并采用美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency, US EPA)推荐的暴露模型评价Cr(Ⅵ)通过经口摄入途径引起的健康风险。结果表明,土壤不同粒级组分间Cr(Ⅵ)积累因子分布与Cr(Ⅵ)含量分布规律一致,碱性土壤中Cr(Ⅵ)倾向于在粗颗粒内积累;考虑生物可给性的情况下,Cr(Ⅵ)产生的健康风险下降43.65%～99.19%;细砂组分对Cr(Ⅵ)经口摄入的健康风险贡献最大,为48%～78%,说明粒级质量占比和生物可给性越高,其对健康风险的贡献越大。本研究量化了粒级质量...     

Effect of red mud addition on the fractionation and bio-accessibility of Pb,Zn and As in combined contaminated soil

Using soil incubation experiments, the effect of red mud addition on the fractionation and bioaccessibility of Pb, Zn and As in combined contaminated soil was studied. The results showed that red mud addition could significantly decrease the concentration of HOAc-extractable Pb and Zn in soil. Compared with the control, 5% red mud addition could significantly reduce the concentrations of HOAc-extractable Pb and Zn in soil after 1, 2 and 3 months of incubation [62.5, 65.3 and 73.5% decrease (Pb), 56.7, 65.8 and 67.4% decrease (Zn)]. Whereas adding red mud could remarkably increase the concentrations of specific absorbed As and residual As in soil. The result of a simple bioavailability extraction test (SBET) indicated that all treatments with red mud addition markedly reduced the concentration of bioaccessible Zn but increased the concentration of bioaccessible As in soil, while having little effect on the concentration of bioaccessible Pb in soil. After 3 months incubation, all treatments including 1, 2 and 5% red mud addition reduced the concentration of bioaccessible Zn by 53.1–56.7% compared with the control, but increased the concentration of bioaccessible As by 1.81–6.25 times. The results suggested that red mud is an additive with potential for the remediation soil contaminated soil by combinations of heavy metals, although it should be added based on the different heavy metals in the soil. Combined use of red mud and hyperaccumulators to remediate heavy metal contaminated soil needs further study.     

土壤铜铅锌复合污染对水稻的生态效应

采用４水平３因子正交试验设计，通过盆栽试验，用添加法研究了铜、铅、锌及其复合污染的红壤性水稻土对水稻生长、产量、品质的综合影响。结果表明，当土壤受铜、铅、锌单一污染时，三元素对水稻的危害作用依次为锌＞铜＞铅；当土壤中铜、铅、锌都存在时，三元素之间具有协同危害作用，其危害作用依次为铜－铅＞铅－锌＞铜－锌。为使生态环境中食物链不受污染，提出了铜、铅、锌复合污染情况下红壤性水稻土中铜、铅、锌的临界限值为５３、３０５和１６５ｍｇ／ｋｇ。     

食物中营养物及污染物的生物可给性研究进展

随着人们对食物质量关注度的提高,生物可给性的测定结果已逐渐代替物质的总量进行评价,包括有毒物质对人体健康的危害程度和营养物质的被吸收利用程度.因此,在阐述生物可给性意义,概括并介绍生物可给性的不同的测定方法及各自的优缺点的基础上,重点综述了in vitro消化方法的生理基础和实验操作,以及应用于各种食物样品生物可给性检...     

PM10中重金属的提取方法及生物可利用性研究

分别运用模拟生物提取法与化学连续提取法对PM10标准参考样品城市源（NIST-1648A）和工业源（BCR-038）中6种重金属（Cd、Co、Cu、Mn、Ni、Pb）质量分数及赋存形态进行分析。其目标是验证2种提取大气固体颗粒物中重金属方法的有效性,并比较2种方法的优缺点,为将来提取PM10中重金属的方法选取提供依据。模拟生物提取法中,使用Gamble溶液模拟人体肺液对 PM10样品进行溶解,实验方法操作较为简单快捷;化学连续提取法中,不同溶解步骤则可确定重金属的不同赋存形态。在需要快速确定 PM10中某种重金属总量时,应优先使用模拟生物提取法。化学连续提取结果表明,城市源PM10中重金属赋存形态分布没有统一规律,工业源PM10中重金属多以残渣态存在。通过对2种来源的PM10样品中重金属生物可利用性分析,城市源的大气颗粒物对人体的毒性更大,其中标准参考样品城市源 PM10中生物可利用性较高的是重金属Cd（BIBio为61.65%±3.45%;BISE为69.02%±3.82%）和Cu,最低的是重金属Co和Pb;标准参考样品工业源PM10中重金属的生物可利用性最高的是Cd（BIBio为27.66%±1.52%;BISE为15.05%±2.13%）,而Ni、Co和Pb的生物可利用性较低。     

耕地土壤中交换态钙镁铁锰铜锌相关关系研究

应用主成份分析、聚类分析和相关性分析对沈阳市郊区1994个耕地土壤样本(0-20cm)的交换态钙、镁、铁、锰、铜、锌含量进行研究，结果表明，影响钙与镁、铁与锰、铜与锌分布的主因子分别在相同的主成份组中，钙与镁、铁与锰、铜与锌之间的相关系数较大，铁、锰、铜、锌之间均为极显著正相关关系，钙与铁、锰、铜、锌均为负相关关系，说明元素的生物地球化学属性对其地理分布有较大的影响。     

Cu Ni As Cr对萝卜出苗的影响

利用盆栽试验研究Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｃｒ４个元素不同浓度对萝卜出苗的影响．结果表明，土壤含Ｃｕ５０ｍｇ／ｋｇ以上时，随着含Ｃｕ量的增加，出苗数随之减少．在酸性土壤上发生Ｃｕ和Ｎｉ危害时，可用提高土壤ｐＨ至中性的办法来消除．在中性土壤上，含Ｎｉ５０ｍｇ／ｋｇ以上对萝卜出苗有害．Ｃｕ、Ｎｉ复合污染比单一元素污染的危害大，且毒性Ｎｉ＞Ｃｕ．土壤Ｃｒ、Ａｓ含量越大，对萝卜出苗的危害也越大，并且毒性Ｃｒ（６＋）＞Ｃｒ（３＋）．     

食品烹调处理过程中砷的浓度、形态和生物可给性研究进展

食品作为人体砷暴露的主要途径,其砷的含量和形态备受关注。由于食品原料通常要经过烹饪加工后才会被人食用,因此,食品的烹调处理过程及方式对砷的形态及生物有效性的影响在砷的健康风险评价研究中,需要作为重要因素进行研究。通过综述不同食品烹调处理前后砷浓度、形态和生物可给性变化的相关研究,分析了砷变化的特征,探讨了相关机理,并得出如下结论:烹调处理能使食品中砷的浓度发生升高或降低;高温烹调能使食品中砷形态发生变化,目前研究结果确定的变化主要是砷甜菜碱的分解,烹调中食品砷形态变化的机理尚不明确。不同烹调方式下,食品中砷的生物可给性差异较大,砷的形态变化可能是其生物可给性差异的主要原因。烹调特别是高温烹调下食品砷浓度升高及形态变化导致的健康风险值得进一步关注。