【摘 要】
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云贵地区是中国传统土法炼锌的重要发源地,而贵州黔西北是我国著名的铅锌矿土法冶炼区。在元素地球化学高背景与外源污染叠加效应下,对黔西北喀斯特山区的生态环境治理与人群健康风险管控带来了极大挑战。为明确土法炼锌区蔬菜重金属与人体健康之间的“剂量-效应”关系,本文以“农产品(蔬菜)-人体健康”为研究主线,在分析农产品重金属污染特征的基础上,运用体外消化模型探明重金属在蔬菜食糜模拟消化提取过程中实际被吸收程
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云贵地区是中国传统土法炼锌的重要发源地,而贵州黔西北是我国著名的铅锌矿土法冶炼区。在元素地球化学高背景与外源污染叠加效应下,对黔西北喀斯特山区的生态环境治理与人群健康风险管控带来了极大挑战。为明确土法炼锌区蔬菜重金属与人体健康之间的“剂量-效应”关系,本文以“农产品(蔬菜)-人体健康”为研究主线,在分析农产品重金属污染特征的基础上,运用体外消化模型探明重金属在蔬菜食糜模拟消化提取过程中实际被吸收程度及其生物可给性,并结合当地居民日常的饮食习惯,选择富含钙镁等岩溶离子及益生菌的黔式特色辅食(酸汤)研究其对典型重金属的生物可给性及人体健康风险的影响,在此基础上提出合理降低人体膳食暴露风险的措施,相关研究结果对防控蔬菜重金属污染及保护当地人群健康具有重要现实意义,也为国内类似污染地区环境与健康管理提供案例参考。具体取得的主要研究结果如下:(1)土法炼锌区周围叶菜类蔬菜受重金属污染最为严重。检测8种蔬菜中重金属含量发现,叶菜类蔬菜(包心菜Brassica oleracea L.、小白菜Brassica campestris L.ssp.chinensis Makino var.communis Tsen et Lee)中Cu、Pb、Zn、Cd含量在0.47 mg/kg~92.96 mg/kg范围内,均超过国家安全标准(GB 5009.268-2016)中规定的相应重金属安全限值。而豆薯类蔬菜(土豆Solanum tuberosum L.、芸豆Phaseolus vulgaris Linn.、四季豆Phaseolus vulgaris L.)和玉米中重金属含量较低。与国家食品中污染物限量标准相比,小白菜中重金属超标严重,Pb、Zn、Cd超标率高达100%,Cu的超标率为50%。蔬菜中重金属污染程度表现为包心菜、茄子Solanum melongena L.、青椒Capsicum annuum L.、小白菜、玉米Zea mays Linn.为重度污染,四季豆、土豆、芸豆为中度污染。(2)基于重金属全量结合Monte Carlo模型,计算出人群重金属每日摄入量及非致癌风险值的结果表明,当地居民每日Cu、Pb、Cd的摄入量均超过规定的Rf D值,其中Cd超标最严重(4.3倍)。非致癌风险值依次排序为小白菜>四季豆>青椒>芸豆>茄子>包心菜>土豆>玉米,除小白菜外,摄入其余蔬菜均不会对人体产生明显的膳食暴露风险。(3)采用PBET模拟胃肠消化蔬菜获得重金属生物可给性的结果表明,不同种类蔬菜中重金属生物可给性的差异较大,依次排序为豆薯类>叶菜类>茄果类>谷物,这可能与各金属在植物体内结合的目标化合物不同和食品基质中本身固有的营养成分不同有关。各重金属间的生物可给性也存在较大差异,依次排序为Zn>Cd>Cu>Pb。此外,基于生物可给量计算出人群风险值的结果表明,经生物可给量调整后,各蔬菜HI在模拟胃、肠两阶段均有不同程度的降低,降幅分别在25.49%~50.41%和43.65%~65.08%范围内。尽管在模拟胃、肠两阶段中小白菜的HI仍大于1,但只考虑与总量相比降低了48.14%和65.08%。而其他蔬菜的HI已远小于1,可认为不在具有非致癌风险。(4)对辅食酸汤的理化指标进行测定发现,酸汤呈弱酸性且富含钙、镁矿物质和乳酸菌。当同时模拟消化蔬菜和酸汤时发现,酸汤对各金属生物可给性影响程度差异较大,影响程度依次排序为Cd>Pb>Zn>Cu,降幅在1.16%~23.94%范围内。其中,添加酸汤对豆薯类蔬菜(土豆、芸豆、四季豆)中镉生物可给性的影响最大。此外,在添加酸汤后各蔬菜的HI在模拟肠阶段有明显的降低,降幅在1.12%~54.14%范围内,表明食入酸汤可降低当地居民的膳食暴露风险和安全健康风险。(5)从酸汤中筛选获得的菌株,通过菌落形态、细胞形态及革兰氏染色的方式,初步鉴定为乳酸菌。进一步对该菌株的胃肠道环境耐受能力及镉吸附能力进行检测。结果表明,该菌株在模拟胃肠道环境中具有较高的存活率(胃:89.73%;肠:78.34%),且具有较高的镉吸附能力(19.37%)。(6)乳酸菌对蔬菜中镉生物可给性有降低作用。相较于添加酸汤来说,包心菜、茄子、青椒、四季豆、土豆、玉米、芸豆中镉的生物可给性进一步降低了17.35%、4.17%、12.64%、13.59%、17.84%、46.79%和22.93%。此外,在添加乳酸菌后蔬菜中Cd的HQ值进一步降低,降幅在23.22%~62.31%。摄入小白菜的Cd暴露风险已降至安全的阀值内。
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