叶菜对大气分形态汞的累积特征与健康风险评价

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangpengdz
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汞是一种有毒有害的重金属元素,化石燃料燃烧等人类活动使得大量的汞随着废气、废水进入到环境中去,在大气、土壤、水体以及植物等各个环境介质中不断迁移和转化。蔬菜是膳食结构的重要构成之一,蔬菜不仅会通过根系从土壤中吸收汞,还能通过叶片吸收来自大气降尘中的汞以及气态汞。汞元素容易在生物体内富集,通过食物链产生生物放大效应,在人体内蓄积后,对人体健康造成严重影响。因此综合研究蔬菜对多种形态汞的累积特征,进行健康风险评价,对于保障蔬菜食品安全及居民身体健康具有重要的现实意义。本研究在国家自然科学基金项目“城市大气重金属干湿沉降对土壤-蔬菜系统的污染效应”(No.41271472)的资金支持下,以上海市郊为研究区域,选取上海市闵行区华东师范大学生物站作为实验基地,基于对大气环境中不同形态汞含量的测定,以四种常见叶菜(空心菜、苋菜、青菜和生菜)作为主要研究对象,通过对蔬菜的无土栽培、有土栽培与模拟暴露实验,系统分析蔬菜叶面对分形态汞的累积特征,研究蔬菜通过叶片对不同形态汞吸收的能力,探讨汞在蔬菜中的动态积累特征,以期揭示不同种类蔬菜在不同形态汞暴露下的污染效应以及受污染蔬菜可能造成的健康风险。主要得出以下结论:(1)上海秋冬季大气PM2.5中颗粒态汞的含量为0.13±0.04 ng·m-3,冬季大气湿沉降中汞含量为0.080.28μg·L-1;冬季大气气态汞的平均浓度为2.48 ng·m-3。上海市2018年冬季大气空气质量总体较好,受降雨频繁影响,各种形态的汞含量均处于较低水平。三种形态汞的含量与AQI成显著正相关关系。颗粒态汞可能主要来自大气气态单质汞的氧化以及煤炭燃烧的排放;采样点上风向的交通排放可能是湿沉降中污染物的重要来源。气态汞的含量受气象条件的影响显著,煤炭燃烧的远距离输送可能是气态汞的重要来源。(2)对土培生菜进行暴露实验后发现,颗粒态汞暴露使得生菜可食部分与根部汞含量明显增加,但受生长稀释效应影响,成熟期生菜各部位汞含量明显下降,当颗粒态汞浓度较高时,生菜的汞含量才有明显的增加。液态汞暴露对生菜影响较小,生菜汞含量处于较低水平。气态汞暴露下,生菜可食部分与根部汞浓度均显著上升,但受到生长稀释效应影响,在生长末期生菜含量有所下降。富集系数分析发现,低浓度下汞从土壤向生菜根部转移的能力较弱;土培蔬菜对气态汞的积累受暴露时间、蔬菜种类等因素的影响。(3)水培实验中,颗粒态汞暴露下汞在叶片中存在明显的积累现象。青菜较大的叶面积使得其浓度及富集系数均大于空心菜与苋菜;液态汞暴露会在短时间内增加三种蔬菜中的汞含量,但随着蔬菜的成熟,生长稀释效应导致空心菜与苋菜中汞含量降低到对照组的水平,而青菜中汞的含量相对有所增加。气态汞暴露下,蔬菜中汞含量显著提高,汞在可食部分积累能力大于根部。水培蔬菜根部的汞可能来自于根部吸收的气态汞以及蔬菜内部汞的转移。暴露实验虽然在不同程度上提高了蔬菜中汞的含量,但其有效态汞含量十分低。暴露实验在一定程度上影响到了三种蔬菜的正常生长,高浓度的气态汞暴露对于蔬菜生长的影响最为显著。暴露实验均导致了蔬菜中汞的积累,秋季生长缓慢的蔬菜汞含量较高,但单棵植株对汞的积累总量低于夏季正常生长的蔬菜。(4)对暴露实验后蔬菜进行健康风险评价,结果显示:蔬菜中的汞对儿童产生的非致癌健康风险大于成人,成人中女性受到的非致癌风险大于男性。模拟颗粒态与液态汞暴露下蔬菜的非致癌风险均在安全范围内。仅摄入高浓度气态汞暴露下的蔬菜虽然没有非致癌风险,但产生的健康风险已经处于较高的水平。非应季的蔬菜生长速度缓慢,汞的非致癌风险较高。受蔬菜自身特点的影响,青菜与生菜中汞的非致癌风险高于苋菜与空心菜。
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