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.      

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。     

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.     

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。     

植物性食物中重金属生物可利用性研究进展

重金属生物可利用性是衡量重金属污染对人体危害的重要指标,也是健康风险评价中最为关键的因子。该文以植物性食物中重金属生物可利用性为出发点,综述了国内外有关重金属在土壤、植物以及人体中的生物可利用性最新研究进展,分析了化学提取法、植物指示法和生物模拟法在重金属生物可利用性研究中的应用现状,并提出了未来的研究方向和重点。     

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.     

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.      

西南典型菜地土壤重金属健康风险和毒性效应

为揭示我国西南典型蔬菜种植区土壤中重金属的污染特征及人体健康风险,选择通海县菜地土壤为研究对象,分析了土壤中Cd、As、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn的积累特征,结合体外胃肠模拟法（SBRC）和胃上皮细胞（GES-1）毒性实验评估土壤中重金属生物可给性与人体健康风险,并利用细胞毒性研究验证健康风险.结果表明：菜地土壤中7种重金属仅Cd的平均含量超出农用地土壤污染风险筛选值（GB 15618-2018）,且变异系数（72.73%）最大;Cr、Cd和Zn的平均含量超出了云南省土壤背景值;土壤重金属生物可给性差异较大,Cd的生物可给性（35.31%）最高;研究区可能存在由重金属引起的致癌风险,非致癌风险不明显,Cr、As和Ni是致癌风险的主要贡献元素;基于生物可给性的综合非致癌风险（HI）和综合致癌风险（CR）均小于基于总量的评价结果;健康风险的细胞毒性验证实验表明生物可给态重金属暴露后抑制了细胞活性,改变细胞形态,诱发了明显的胃上皮细胞损伤.     

淮南小学校园不同活动场所灰尘重金属区域分异及生物可给性

利用PBET(Physiologically Based Extraction Test)体外胃肠模拟方法研究淮南市小学校园不同活动场所灰尘中8种典型重金属(Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn)在胃肠阶段的生物可给量,并计算其生物可给性,采用US EPA人体健康风险评价方法,评估研究区灰尘重金属经手-口暴露途径摄入对儿童产生的健康风险.结果表明;与淮南市土壤环境背景值相比,淮南市小学校园不同活动场所灰尘重金属总量普遍偏高,累积量较大的是Cd、Zn、Pb和Cu,富集程度较高.对比分析不同活动场所灰尘重金属含量发现,楼道灰尘重金属在3种活动场所中富集程度较高,其中Cd富集水平最高,主要因为楼道灰尘重金属不仅来源于楼道内部金属栏杆扶手生锈老化和防腐防锈油漆使用,同时受到室外污染源的影响.相关分析和主成分分析表明,灰尘重金属主要来自室外交通活动、工业活动、自然源以及室内污染源,Cd主要来自燃煤活动.PBET法提取重金属可给量在胃和小肠阶段差异较大,Cd、Pb、V和Zn在胃阶段生物可给量高于肠阶段.对比不同活动场所灰尘重金属生物可给量发现,在胃肠阶段均表现为楼道灰尘重金属可给量高于操场灰尘和校门口灰尘.健康风险评估表明,Zn在不同活动场所灰尘中重金属日平均暴露量最高,非致癌风险商(HQ)小于1,在安全阈值之内,对儿童不存在非致癌风险.Cd、Co、Cr和Ni的致癌风险商(CR)大小顺序为楼道灰尘操场灰尘校门口灰尘,在人体可承受范围内.楼道灰尘重金属的总非致癌风险指数(HI)最大,达0.118,因暴露时间较长,对儿童的潜在危害不容忽视.     

城市土壤重金属铅污染研究现状

根据近年来国内外对城市土壤重金属污染的相关研究报道,综述了城市土壤中重金属铅的空间分布、源解析、生物可给性及其对人体的健康风险。     

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）.研究区稻米从土壤中富集重金属的能力为Cd > Zn > Cu > Ni > Hg > As > Cr > Pb.土壤和稻米中各重金属的生物可给性差异较大,且稻米中各重金属的生物可给性均大于土壤中对应重金属的生物可给性,稻米中重金属相对于土壤更容易被人体吸收.重金属对成人和儿童的综合非致癌风险指数（HI）分别为2.71和4.06,可能存在非致癌风险;重金属对成人和儿童的综合致癌风险指数（TCR）分别为1.42×10^-3和5.28×10^-4,可能存在致癌风险.非致癌风险主要由As贡献,而致癌风险主要由Cd贡献.重金属对儿童的非致癌风险高于成人,而致癌风险低于成人,可能与生理特征、暴露期限和饮食摄入量等有关.通过食物经口摄入可能是该地区土壤-水稻系统中重金属产生健康风险的主要途径,在重金属健康风险管理中应重点关注饮食暴露途径的风险.     

腐殖酸对土壤铅镉吸附、赋存形态及生物可给性的影响

腐殖酸（HAs）对重金属土壤环境行为及其生物有效性的影响与其组分分子量大小关系密切.通过3种in vitro试验方法（PBET、SBRC、IVG）探讨了HAs不同分子量组分（F1：<5kDa、F2：5~10kDa、F3：10~30kDa、F4：>30kDa）对土壤镉（Cd）、铅（Pb）生物可给性的影响,同时结合批量等温吸附实验、化学连续提取形态分级方法,分析了土壤Cd、Pb吸附和形态转化与生物可给性的关系.结果表明：土壤对Cd、Pb吸附能力既受HAs添加量的影响,也受到HAs分子量大小的影响.HAs添加量为0.2% C~1% C条件下,<5kDa分子量组分促进了土壤对Cd、Pb的吸附,且随着HAs添加量的增加,促进作用更强.而>10kDa的其他组分则降低了土壤吸附Cd、Pb的能力.在本试验HAs添加量范围内,不同组分均促进了土壤中酸提取态Cd向残渣态转化,且低分子量组分对其促进作用更强.土壤Pb²⁺主要以可还原态的形式存在,占57%~89%,随着HAs组分分子量的增加,酸交换态Pb占比逐渐下降,HAs的添加促进了活性态Pb向难利用态Pb转化,从而降低了Pb²⁺活性.3种in vitro方法生物可给性测定结果表明,<5k和5~10k组分均提高了胃、肠阶段土壤Cd、Pb生物可给性（BA_Cd、BA_Pb）,而其余组分则使土壤Cd、Pb生物可给性降低.Cd、Pb生物可给性取决于Cd、Pb在土壤中转化平衡后的赋存形态,酸交换态占比高生物可给性相应也越高,土壤对重金属的吸附固定难以反映生物可给性.     

Speciation and bioaccessibility of lead and cadmium in soil treated with metal-enriched Indian mustard leaves

Indian mustard (Brassica juncea (L.) Czern.) has shown good potential for the phytoremediation of soil contaminated with heavy metals. However, there is little information about the speciation and bioaccessibility of heavy metals in soil during the decomposition of metal-rich Indian mustard leaves. Incubation experiments (1-, 3-, and 6-month) were carried out in Beijing and Hunan soil with metal-rich Indian mustard leaves addition (1% and 3%) and the e ects of mustard leaves addition on the speciation and bioaccessibility of heavy metals were studied. The results showed that the addition of mustard leaves led to significant increases in pH and DOC in the Hunan soil. Both 1% and 3% of mustard leaf amendment caused the percentage of the exchangeable (F1), precipitated with carbonates (F2), bound to Fe/Mn oxides (F3) and bound to organic matter (F4) fractions of Pb and Cd to increase dramatically, while the percentage of the residual fraction (F5) of Cd and Pb significantly dropped in both Beijing and Hunan soils. Mustard leaf addition caused the bioaccessibility of Pb to decrease in the gastric phase, whereas the values increased in the small intestinal phase. The Cd bioaccessibility increased with mustard leaf addition in both the gastric and small intestinal phases. In conclusion, the metal-enriched mustard leaves addition induces Pb and Cd concentrations and their mobility increasing in the Beijing and Hunan soils. Therefore, heavy metal risk in metal-enriched plant leaves should be considered in phytoremediation system in which heavy metal might be brought back to soil and changed over time.     

珠三角地区大气PM2.5中重金属污染水平及健康风险评价

采集了珠三角地区2014—2015年冬、夏两季的环境空气PM_(2.5)样品,利用电感耦合等离体质谱仪(ICP-MS)测定了样品中的重金属含量,并采用US EPA环境健康风险评价模型,对其健康风险进行了评估.结果表明:环境空气中重金属元素Pb、Cu、Zn、Cd、As、Ni、Cr的浓度分别为11.1~183.0、48.5~406.0、110~1218、0.2~14.4、3.5~77.0、0.38~18.90、2.89~93.20 ng·m-3,浓度大小顺序为:ZnCuPbAsCrNiCd;除As外,其余重金属浓度均表现为冬季高于夏季.元素As经皮肤黏滞及口腔摄入的非致癌风险值均在安全范围内,但经呼吸途径暴露存在非致癌风险;Cu、Zn、Cd、Cr经3种途径暴露不存在非致癌风险;元素Pb、As、Cd、Cr经皮肤黏滞及口腔摄入的致癌风险均值尚在安全值范围内,但经呼吸暴露存在致癌风险;元素Ni经3种途径暴露不存在致癌风险.对于综合危害指数(HI),除As外,其他金属元素的HI值均低于安全值,各金属元素的HI值大小顺序为:AsCdNiCr.研究表明,在珠三角区域环境空气PM_(2.5)中,元素As、Cr存在一定的健康风险.     

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.