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1、第22卷第5期环境化学Vol.22,No.52003年9月ENVIRONMENTALCHEMISTRYSeptember2003中国科学院生态环境研究中心土壤环境研究室简报InVitro法评估铅污染土壤1)对人体的生物有效性2)唐翔宇朱永官陈世宝(中国科学院生态环境研究中心,北京,100085)摘要采用基于生理学的InVitro实验,测定经口无意摄入的铅污染土壤在人体内的生物有效性.通过模拟人体的胃和小肠环境,研究土壤中铅被消化道吸收的最大量.结果表明,在铅污染土壤中施加羟基磷灰石后,铅对人体的生物有效性下降
2、约20倍.关键词土壤,铅,污染,体外实验,修复.有关土壤重金属污染的研究,大多是以土壤植物系统为切入点,研究重金属通过食物链进入人体的总量.但是,在食物链的重金属摄入量得以有效控制的情况下,经口无意摄入(手口直接接触)在很多情况下会成为人体摄入重金属的主要来源.因此,非常有必要采取有效方法,来评估重金属污染土壤对于人体的生物有效性,为确定土壤重金属的临界值或环境清洁目标值提供可靠的依据.评估土壤中重金属对人体的生物有效性,通常有两种方法,即动物实验(InVitroorAnimalTest)和体外实验(InVitroofPhysi
3、ologicallyBasedExtractionTest).传统的动物口服毒性实验的结果通常认为是相当可靠的,但这种方法的应用受到其相对较长的实验周期和较高的实验费用的限制.许多研究均表明,基于生理学的InVitro实验,与动物[1]实验的结果表现出良好的相关性.近十年来,该法不断得以改进和完善,其应用范围正在日益拓宽.本文采用人工添加铅的土壤,应用基于生理学的InVitro实验,分析重金属进入人体消化道后表现的有效性.与此同时,还应用该法评价在铅污染土壤中添加羟基磷灰石后,重金属经口摄入的人体有效性的降低效果.1实验部分11
4、土壤及试剂供试土样取自安徽省阜阳市肖口镇居民区附近的黄褐土,pH值为80,有机质含量-1为17%,全磷含量(以P2O5)为013%,有效磷含量为267mgkg.-1(1)居民区土壤(AH)人为添加10000mgkg铅(以硝酸铅形态加入),使铅的总1)国家自然科学基金项目(40235054)和中国科学院知识创新工程重大方向性项目(KZCX3SW424)资助.2)中国农业科学院土壤肥料研究所,北京,100081.504环境化学22卷-1含量达10260mgkg,稳定5个月.(2
5、)处理土壤(AHP)是在AH中人为添加铅稳定-1培养2周后,再加入相当于5000mgPbkg的羟基磷灰石,以期降低铅对人体的可能毒性,土壤继续稳定达5个月.InVitro实验材料包括胃蛋白酶(PorcinePepsin,产品号P7000)、胰酶(PorcinePancreatin,产品号P1500)和胆盐(bileextract,产品号B8631),均为Sigma公司产品.有机酸包括柠檬酸、苹果酸、乳酸和醋酸,均为分析纯.12实验方法采用经改造的天津大学无线电厂生产的符合中国药典要求的药物溶出仪为主要组成部件,建立了由氩气供
6、应系统,集成了反应器(6个)、水浴槽、搅拌器的药物溶出仪,以及气体流量计和pH计组成的基于生理学的InVitro实验装置.[2][3]本实验主要采用Ruby等提出的实验方法,并参考Rodriguez等的方法,进行了改进,具体实验步骤如下.121胃阶段-1每批样品配制模拟胃液4L(内含015mollNaCl),加入柠檬酸2g,苹果酸2g,-1乳酸168ml,冰乙酸2ml,用12mollHCl将pH值调到15,再加入胃蛋白酶5g,然后在6个反应器加入600ml模拟胃液.在各反应器中加入过025mm筛的待测土壤6g,-1-
7、1在反应液中以1Lmin通入氩气创造厌氧环境,100rmin搅动1h.然后用针筒吸取-120ml反应液,10000rmin离心,045m过滤,采用原子吸收法分析滤液中的铅含量.122小肠阶段用NaHCO3饱和溶液将反应液的pH值调至8,在每个反应器中加入胰酶036g,胆-1-1盐12g,以1Lmin通入氩气,100rmin搅动4h.每隔15min测定反应液pH值,若-1升高,滴加12mollHCl维持pH值为80.4h后吸取20ml反应液,离心,045m抽滤,采用火焰原子吸收法测定滤液的铅水平.13
8、计算在胃阶段或小肠阶段的生物有效性(生物可给性)可由下式计算:CIVVIVBA=100(1)CSMS式中,BA为特定重金属的生物可给性(%);CIV是InVitro实验的胃阶段或小肠阶段反-1应液中特定重金属的可溶态总
