利用不同体外消化方法比较研究建筑灰尘Cu、Pb和Zn的生物可给性

为了了解人体模拟消化液对建筑灰尘中Cu、Pb和Zn生物可给性的差异及健康风险评估中选择适合的体外消化方法提供依据,以贵阳市4个建筑工地的楼内、楼梯、建筑区门口、办公区、休息区、建筑区内道路、建筑区外道路、木材堆放区和金属堆放区共36个区域为研究对象,比较了国际广泛应用的3种代表性in vitro方法(SBET、PBET、IVG+M),得到的建筑灰尘Cu、Pb、Zn的溶解态量和生物可给性。结果表明:3种方法对Cu、Pb、Zn溶解态量和生物可给性存在显著差异。在胃阶段,采用SBET方法得到的溶解态量和生物可给性最大,IVG+M方法最小;在肠阶段,采用PBET方法得到的溶解态量和生物可给性明显高于IVG+M。当胃液消化物进入肠液后,Pb和Zn在PBET和IVG+M中的溶解态量和生物可给性明显降低;但对于Cu,由于消化酶的络合作用,其在肠液中的溶解态量和生物可给性不一定低于相应的胃液。因此Pb和Zn在胃液中的溶解态量可代表其在消化道中的被吸收的最大值。以预防和保护为目的,在建筑灰尘重金属健康风险评估中,可用仅含有胃液的方法(SBET)评估灰尘Pb和Zn的生物可给性;但Cu的生物可给性则建议使用由胃液和肠液组成;且添加了相应消化酶的方法(PBET)进行评估。考虑到人群摄食情况,建议使用IVG+M的方法进行建筑灰尘重金属的健康风险评估;但摄食种类不同会造成结果的差异。3种方法使用的条件不同如胃肠液成分、摄入食物与否是3种方法之间得出结果差异的主要因素,各区域之间的差异则主要是建筑灰尘来源因素造成的。

不同体外模拟法提取农田土壤重金属的研究

采用3种体外消化方法(SBET、PBET和SGET),对农田土壤中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd进行了提取效果分析。结果表明:3种方法的模拟消化液对土壤中Cu、Zn和Cd的提取量表现为SBET>PBET>SGET;3种方法的模拟消化液中胃液对土壤中同一重金属的提取量表现为SGET>PBET>SBET;土壤中Cu、Zn、Pb和Cd在PBET和SGET法中经胃液消化的产物进入肠液后溶解量降低。因此,在重金属Cu、Zn、Pb和Cd经土壤-口腔途径对人体健康风险的评价中,基于保护人体健康,可通过由模拟胃液组成的体外消化法来研究它们的生物可接受性。

三种模拟消化液对土壤重金属的提取性比较

为了解不同方法的模拟消化液对土壤重金属提取性的差异性,比较了国际上广泛使用的3种代表性体外消化方法的模拟消化液(SBET,Simple Bioaccessibility Extraction Test;PBET,Physiologically-Based Extraction Test;SGET,Simple Gastrointestinal Extraction Test)对土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的溶解效果.结果表明,3种方法的模拟消化液对土壤重金属的提取效果存在显著的差异.其中,3种模拟消化液对土壤中Zn和Cd的提取能力顺序为SBET>PBET>SGET;当胃液消化物进入肠液后,土壤中Zn、Cd和Pb在PBET及SGET中的溶解度都显著降低,而对于Cu,由于消化酶(胃蛋白酶、胰液素和胆汁盐)的络合作用,其在肠液中的溶解度不一定低于相应的胃液,因此土壤中Zn、Pb和Cd在胃液中的溶解度代表其在消化道中能被吸收的最大值,即其有可能被人体吸收的最大量.所以出于预防和保护的目的,在土壤重金属污染健康风险评价中可用只含有胃液的模拟消化液(如SBET法)评估土壤Zn、Cd和Pb的生物可接受性,但胃液中的提取量并不一定能代表土壤Cu在消化道中能被吸收的最大值,建议使用由胃液和肠液组成,且添加了相应消化酶的模拟消化液(如PBET法)对其生物可接受性进行评估.

水培叶菜镉累积特征及生物可给性研究

作者水培种植4种常见叶菜(空心菜、生菜、茼蒿和小白菜),并开展体外消化实验,研究不同Cd浓度处理对4种叶菜鲜重、株高、耐性指数、Cd累积特征和转移因子(TF)的影响,以及Cd浓度梯度和固液比对Cd生物可给性的影响。结果表明,空心菜鲜重减少量最高,根部为83.2%,地上部为67.9%;小白菜地上部减少量最少,为26.7%;随着Cd浓度的增加,4种叶菜的株高均下降,其中空心菜株高下降最显著;小白菜和茼蒿对Cd的耐受性高于生菜和空心菜。小白菜TF最大,空心菜TF最小,生菜与茼蒿TF值居中;在较低Cd^(2+)浓度(即1 mg/L、2 mg/L)下,生菜TF大于茼蒿,而高浓度(即4 mg/L)下,茼蒿TF大于生菜。4种叶菜Cd生物可给性均随Cd浓度升高而增大,且胃阶段生物可给性大于小肠阶段,当固液比从1∶100增加到1∶30时,4种叶菜生物可给性均下降,且与茼蒿、空心菜相比,生菜与小白菜的降幅更显著。不同处理下,茼蒿和生菜的生物可给性数值均较高:胃阶段分别为35.46%~92.75%,57.72%~76.73%;小肠阶段分别为12.26%~42.97%,23.37%~47.87%。

纳米羟基磷灰石对铅镉污染土壤重金属生物可给性的影响研究

通过实验室模拟的方法,分别制备3种污染处理土壤:Pb污染土壤、Cd污染土壤与Pb-Cd复合污染土壤,然后分别向3种污染处理土壤中添加纳米羟基磷灰石,培养180 d,定期采样,并采取两种体外仿生消化方法——PBET法(Physiologically-Based Extraction Test)和USPM法(United States Pharmacopeia Methodology)模拟胃液测定土壤中Pb、Cd的生物可给性,通过对比分析,评价纳米羟基磷灰石对污染土壤重金属生物可给性的影响。研究结果表明,纳米羟基磷灰石显著降低了PBET法对土壤Pb、Cd的提取量,与对照相比,分别下降了44.84%和42.96%。Pb-Cd复合污染明显提高了PBET法对土壤Cd的提取量,但纳米羟基磷灰石处理与复合污染均没有显著影响USPM法对土壤Pb、Cd的提取量。PBET法对土壤Pb、Cd的提取结果与土壤p H值和修复处理呈显著负相关关系;而USPM法对土壤Pb、Cd的提取结果与培养时间呈显著负相关关系。PBET法与USPM法对土壤重金属的提取结果之间不存在显著相关关系,且USPM法对土壤重金属的提取能力显著高于PBET法。USPM法对土壤Pb、Cd的提取量平均分别为PBET法的2.4倍和1.9倍。

喷施锌肥对油菜镉锌生物可给性的影响

采用溶液培养和体外消化实验,研究不同Zn营养条件下,喷施ZnSO_4和ZnNa_2EDTA对两种油菜Cd、Zn质量分数以及生物可给性的影响,计算人体通过食用油菜摄入Cd、Zn的量,评估喷施Zn肥降低人体Cd摄入提高Zn吸收的潜力.结果表明,正常Zn营养下油菜地上部Cd质量分数显著低于缺Zn条件下,喷施ZnNa_2EDTA显著降低油菜Cd质量分数;正常Zn营养下油菜地上部Zn质量分数显著高于缺Zn条件下,喷施Zn肥可显著提高油菜Zn质量分数,其中喷施ZnSO_4处理效果最佳.正常Zn营养下油菜Cd的生物可给性显著低于缺Zn条件下,喷施Zn肥显著降低油菜Cd在胃阶段的生物可给性,与对照相比最大降幅为35.81%,喷施ZnSO_4显著降低Cd在小肠阶段的可给性,最大降幅为59.24%;喷施Zn肥使油菜Zn在胃和小肠阶段的生物可给性显著低于对照处理,最大降幅为68.90%,其中ZnSO_4降低效果明显强于ZnNa_2EDTA.食用Cd污染的普通油菜寒绿摄入Cd的量超过世界卫生组织推荐的每日耐受值,通过选择低积累油菜华骏或喷施ZnSO_4可以显著减少人体摄入Cd的量,有效降低Cd过量摄入的健康风险;食用未喷施Zn肥或喷施低浓度ZnNa_2EDTA的油菜有Zn摄入不足的风险,而食用喷施ZnSO_4或高浓度ZnNa_2EDTA的油菜可以满足蔬菜膳食Zn摄入的需要,其中喷施ZnSO_4效果更好.总之,喷施Zn肥可显著降低油菜地上部Cd、Zn的生物可给性,有效减少人体食用油菜摄入Cd的量,提高摄入Zn的量,其中喷施ZnSO_4处理的效果最佳.