随着工农业快速发展,人类不断向自然界排放污染物,土壤出现严重重金属砷、铅、镉污染问题。通过呼吸或手—口接触等途径,人体尤其是儿童可摄入土壤,进而暴露于有毒重金属。此前研究多基于土壤中重金属总量进行健康风险评估,然而重金属摄入后只有进入体循环的部分才能对人体产生危害,因此研究重金属的生物有效性（bioavailability）可实现土壤健康风险的准确评估。当前,通常使用小鼠稳态暴露法来测试重金属的相对生物有效性（relative bioavailability,RBA）,然而此方法在不同实验室开展时的稳定性如何仍有待验证。此外,对于如何降低重金属对土壤及作物的毒害,已有一部分研究,但有关降低人体健康风险的研究仍然缺乏。因此,本研究首先选取12种土壤和类土壤标准参考物质（SRMs,standard reference materials）,在三个不同实验室（南京大学、济南大学和山东师范大学）分别利用小鼠模型测定铅和砷RBA,评估实验结果在三个实验室之间的稳定性;此外,在南京大学本实验室内开展两次实验,分别设置3个平行和6个平行,评估实验结果在本实验室内的可重复性。此后,本研究探索了通过修复土壤和调节饮食两个途径来调控土壤重金属的人体生物有效性。一方面,本研究选取了9种钝化剂（钙镁磷肥、硅肥、高岭土、木制生物炭、椰壳生物炭、羟基磷灰石、磷灰石1、磷灰石2和石灰）,以1%的添加比例对三种矿区土壤（株洲黑土、株洲黄土、水口黄土）进行一个月的钝化处理,采集钝化后的土壤样品,开展小鼠活体实验,利用肝脏+肾脏模型测定样品中砷、铅、镉的RBA,评估钝化剂对重金属人体生物有效性的调节作用。另一方面,本研究选取碳酸饮料和补铁剂,探究它们对重金属人体生物有效性的影响。研究碳酸饮料的调控作用时,选取含有磷酸的无糖可乐和含有柠檬酸的无糖雪碧,通过将饮料浓缩不同的倍数（1、2、5倍）来模拟人们每天摄入饮料的不同程度,将饮料作为介质替代Milli-Q水来制作小鼠饲料,开展小鼠活体实验,利用肝脏+肾脏模型测定样品中砷、铅、镉的RBA,评估两种饮料对重金属人体生物有效性的调节作用;此外,还探索了柠檬酸存在时,不摄入饮料和摄入不同饮料两种情况下砷、铅、镉的RBA;并收集小鼠粪便,开展连续提取实验,探究重金属的形态分布。研究补铁剂的调控作用时,选取6种补铁剂（硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、富马酸亚铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁、乙二胺四乙酸铁钠即EDTA铁）,将补铁剂以1000 mg/kg的剂量添加到小鼠饲料中,并将小鼠饲料分别以Milli-Q水和5倍雪碧为介质捏合造粒,开展小鼠活体实验,利用肝脏+肾脏模型测定样品中砷、镉的RBA,同时利用肝脏+肾脏模型和股骨模型测定铅的RBA,探究补铁剂对重金属人体生物有效性的调控,以及补铁剂的添加对于5倍雪碧带来的不良影响的调节;此外,开展SBRC（solubility bioaccessibility research consortium）体外模拟实验,对补铁剂添加时各种金属在胃肠道中的溶解情况进行探究。主要研究结果如下:（1）三个实验室开展小鼠活体实验测定SRMs中砷和铅的RBA,铅RBA估算值在每2个实验室之间都有极强相关性（R~2=0.95–0.98）,并且线性模型的斜率接近1（0.85–1.02）,y轴截距接近零（0.63–7.39）;砷RBA估算值在每2个实验室之间也存在显著相关性（R~2=0.46–0.86）。此外,在本实验室开展的两次小鼠活体实验间铅和砷RBA的绝对偏差大约为0（铅RBA值的平均偏差为1.45%,砷RBA平均偏差为–0.39%）,这表明本实验室开展的小鼠实验在测定重金属RBA上具有可重复性。因此,小鼠稳态暴露法在进行重金属RBA测定时具有稳定性与可重复性,并且设置更多的平行组可以使最终的测定结果更精确。（2）为了调控重金属对人体的不良影响,首先探究修复土壤对重金属人体生物有效性的影响。株洲黑土、株洲黄土、水口黄土的p H分别为6.94、6.50和5.70。钝化前,株洲黑土中砷、铅和镉的RBA分别为37.1±7.54%、49.0±4.10%、23.1±1.20%,石灰可以降低铅RBA（降低幅度为30.9%）;株洲黄土中砷、铅和镉的RBA分别为41.1±5.49%、46.5±11.6%、40.7±9.39%,钙镁磷肥、磷灰石2和石灰降低砷RBA的效果显著（25.0–30.7%）;水口黄土中砷、铅和镉的RBA分别为74.4±3.48%、70.4±2.92%、81.5±4.98%,9种钝化剂均可显著降低砷RBA（11.4–49.9%）,也可降低铅RBA（12.0–44.5%）和镉RBA（7.06–45.0%）,其中木制生物炭和石灰效果显著。这些结果表明,相对于中性土壤,钝化剂在酸性土壤能发挥更好的效果;不同的钝化剂中,石灰的效果最好。本研究结果表明,对于酸性土壤,可以通过对土壤进行原位钝化,来调节控制土壤重金属的人体健康危害。（3）为了调控中性土壤中重金属对人体的不良影响,本研究探索了不同的摄食对重金属人体生物有效性的影响。选择的第一种饮食为碳酸饮料。株洲黑土的砷、铅、镉RBA分别为32.8±2.16%、43.6±4.27%、14.5±0.48%。在饮食中增加5倍浓缩雪碧的摄入,会明显提高砷、铅、镉的RBA（提高幅度分别为32%、28%、83%）,对铅RBA的提高幅度最大;直接添加雪碧或者2倍雪碧可以提高铅RBA（41%、44%）。在饮食中增加可乐或者2倍可乐的摄入,可以明显降低砷、铅、镉的RBA,对它们的降低效果较为一致（降低幅度为30–43%）;添加5倍可乐时,可以降低镉的RBA（24%）。进一步探究柠檬酸以及柠檬酸与饮料的复合效果,发现柠檬酸的添加先提高铅RBA（提高幅度为31%）,随着添加剂量的增加,会降低此前的提高幅度;在可乐中添加柠檬酸,柠檬酸抑制磷的作用,提高砷、铅、镉的RBA。连续提取实验的结果表明,柠檬酸先降低残渣态铅百分比,其后有所上升,与铅RBA结果一致。本研究结果表明,饮用过多雪碧会提高重金属的人体生物有效性,但饮用可乐可以降低重金属的人体生物有效性,就降低重金属的健康风险而言,选用饮料时可以选择可乐,但不易过多;此外,喝可乐之后再食用添加柠檬酸的食物,会削弱可乐的调控作用。（4）在研究通过摄食来调控中性土壤中重金属对人体的不良影响时,还选择了补铁剂,探究补铁剂对重金属人体生物有效性的影响,以及补铁剂对雪碧引起的不良影响的调控作用。添加补铁剂之前,肝脏+肾脏模型分析结果表明,株洲黑土中砷、铅和镉的RBA分别为34.9±8.93%、42.3±6.48%、14.2±1.38%;股骨模型分析结果表明,铅RBA为42.1±7.83%。在只摄入土壤的情况下添加补铁剂,EDTA铁可以明显提高砷和镉的RBA（提高幅度分别为55%、190%）,降低铅的RBA。相对于只摄入5倍雪碧来说,再摄入硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、富马酸亚铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁,会显著降低砷RBA（降低幅度为24–33%）;富马酸亚铁可以降低镉RBA（24%）,EDTA铁会明显提高镉RBA（提高幅度为131%）;6种补铁剂均可以显著降低铅RBA（28–55%）。开展SBRC体外模拟实验结果表明,胃相中溶解铁较多,到了肠相,硫酸亚铁、富马酸亚铁、乳酸亚铁组的溶解铁较少。本研究结果表明,在需要补铁时,若同时面临铅中毒的情况,可以选择EDTA铁作为补铁剂,补铁的同时可以有效降低铅的人体生物有效性;若平时饮用雪碧较多,在降低砷、铅、镉RBA时,可以选择富马酸亚铁,它对三种重金属的人体生物有效性都可以有效降低。