葫芦岛冶金区重金属复合污染对蔬菜生理指标的影响及健康风险评价

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 2次 | 上传用户:ericxinstar
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本研究在葫芦岛冶金区周围蔬菜种植地,对当地居民普遍食用的8种常见蔬菜进行采样,对重金属污染状况进行分析,采用体外胃肠模拟实验,计算出蔬菜中重金属的生物可给性,并以生物可给性对健康风险评价计算方法进行修正,从而探究该地区蔬菜多种重金属复合污染状况及对人体的健康危害。并在此研究基础上采用温室盆栽模拟实验,以我国普遍种植的胡萝卜和小白菜为实验对象,研究Cd、Cu复合污染对蔬菜种植土理化性质、土壤动物以及蔬菜生长发育、营养物质的影响,从而揭示Cd、Cu复合污染对蔬菜的影响机制。主要结果如下:研究区蔬菜样品中的重金属除Cu含量不超标以外,Pb、Cd、Hg含量均有不同程度的超标,表明该地区蔬菜重金属复合污染较严重。在模拟胃阶段冶金区蔬菜样品中重金属的生物可给性大小顺序为: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%)。研究区人群通过饮食蔬菜途径摄入重金属的健康风险值(THQ)经过生物可给性校正后,大小顺序依次为:Cd>Pb>Cu>Hg。基于胃肠阶段生物可给性计算的重金属元素单风险值(THQ)及多种重金属复合风险值(TTHQ)均小于1,但基于胃阶段生物可给性的Cd健康风险值(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一定的健康风险。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。盆栽模拟实验中土壤Cd、Cu复合污染导致蔬菜种植土Cd和Cu污染加重,土壤Cd和Cu平均含量分别为0.08-22.21 mg·kg-1和9.64-343.91 mg·kg-1。随着污染加重土壤动物的种群丰富度下降,土壤不同程度的污染导致土壤动物数量减少23.1%-79.5%。不同处理下胡萝卜中Cd、Cu含量分别为0.02-3.31 mg·kg-1和1.28-7.03 mg·kg-1,小白菜中Cd、Cu含量分别为0.01-6.64 mg·kg-1和0.10-1.87mg·kg-1。在蔬菜种植土壤中同时添加20 mg·kg-1Cd和400 mg·kg-11 Cu导致胡萝卜和小白菜生长发育受到最大程度的抑制,分别使胡萝卜生物量和长度减少78.01%和68%,使小白菜生物量减少54.34%、长度减少56.92%。在土壤中添加20 mg·kg-1 Cd时胡萝卜素含量抑制最大(45.29%)。在土壤中复合添加20 mg·kg-1-Cd和400 mg·kg-11 Cu时导致胡萝卜还原糖含量(75.73%)以及小白菜还原糖(75.1%)和维生素C含量(70.58%)抑制程度最大。因此,土壤Cd和Cu复合污染导致蔬菜重金属污染加重,生长发育受到抑制、不利于营养成分积累,进而导致蔬菜食用风险增加,蔬菜产量和营养价值降低。
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