云南文山三七种植区土壤和三七中砷的分布特征及其健康风险

论文摘要

三七是我国传统珍贵药用植物,因其特有的药用、保健及应用价值,其系列产品一直在推广性发展,近年来由于三七中砷等重金属含量过高,已直接影响到三七及相关产品的安全,对人体健康造成严重威胁,而且严重制约着三七的出口,三七除砷技术的研究已经成为包括医药行业亟待解决的问题之一。为此本文通过调查研究三七及产品砷质量安全,重点研究了三七主产地土壤及植株砷分布特征,并筛选出表征土壤砷有效态提取剂,并分析了不同砷浓度结合态变化规律等,以便了解三七吸收转运砷规律并为以后的三七除砷技术等的研究提供理论支持。选取了NaH2PO4（0.5mol/L）、H2O、H3PO4（0.2mol/L）、EDTA（0.0625mol/L, PH=7）、 NH4Cl（1.0mol/L）和（NH4）2SO4（0.05mol/L）等6种提取剂,比较这6种提取态砷对土壤中植物可利用性砷的提取效果,以及与三七植株吸收砷的相关关系。结果表明,NaH2PO4、H3PO4和（NH4）2SO4这3种提取态砷与土壤总砷呈极显著正相关,相关系数分别为0.8359、0.8177和0.8810。从提取效率看,NaH2PO4和H3P04的提取效率高,提取效率平均为6%和11%；而（NH4）2SO4提取效率较低,平均提取率仅为0.084%。 NaH2PO4和（NH4）2SO4提取态砷与三七地下部和茎部砷含量呈显著正相关,H3PO4提取态砷与三七地下部砷含量呈显著正相关。综合考虑,NaH2PO4（0.5mol/L）是最佳提取剂,H3PO4提取剂其次,这两种提取剂均可较好的表征土壤中砷的三七可利用性。野外试验结果表明,各砷结合形态含量分布及分配比例在根际土和非根际土之间均呈现一定的变化规律,在不同浓度土壤中的分布也呈现一定的变化趋势,土壤砷浓度的变化影响砷的有效性。非有效态砷含量明显均占优,和有效态砷均随土壤砷污染程度的提高而增加。不同浓度水平各砷形态分配比例大小顺序基本为：结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态>残渣态砷>无定形和弱结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态≈专性吸附态砷>非专性吸附态砷。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了云南文山三七种植区土壤砷污染现状,揭示了三七对土壤中砷的吸收转运规律并分析其健康威胁。结果表明,所调查的三七种植区土壤砷浓度范围为6.9～242.0mg/kg,其中,48%的样本超标。与三七砷限量标准（2mg/kg）:相比,三七主根、须根、茎、叶、花或果实砷超标率分别为24%、81%、14%、57%和44%。当土壤砷浓度低于100mg/kg,三七主根对砷的累积量随着土壤砷浓度的增加而增加；随着土壤砷浓度进一步升高,三七主根对砷的累积量急剧降低。三七总生物量和主根生物量随着土壤砷浓度的增加呈逐渐降低的趋势。以三七不同部位砷浓度计算三七砷每日摄入量和三七每日砷摄入量占ADI的比值,结果发现不同部位的比值表现为须根>叶>花或果实>主根>茎。其中,三七主根中砷每日摄入量占FAO/WHO规定的ADI的比值平均为12.83%,最高可达到45.87%,其比值与土壤总砷浓度呈线性正相关。云南文山三七种植区砷污染及导致的药物砷超标现状已不容忽视,应及时采取有效策略削减三七中砷的累积以降低健康风险。为了研究以三七为原材料的各类型产品砷污染状况,2010年在某市12家不同药店和部分日用品店采集了37个与三七有关的药品34个和日用品3个,并这些药品和日用品中砷（As）含量进行了分析测定。结果表明三七产品中存在着不同程度的砷污染。按《药用植物及制剂进口绿色行业标准》规定,As的超标率达到44.12%,三七胶囊平均As含量水平最高,达到5.07mg/kg,三七粉As含量超标率最高,为83.3%,其次是三七片,为66.67%,三七伤药片和三七根最低,为25%。三七牙膏砷含量未超出相关标准。健康风险初步评价结果表明,三七药品As的每日摄入量在1.53～252.77μg/d之间,仅有三七胶囊1例样品超出ADI水平,As每日摄入量占FAO/WHO规定的ADI比值范围在1.19%-197.48%之间。三七牙膏砷摄入量很小,对人体健康风险影响很小,三七药品As摄入风险值得关注。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 引言
• 2 土壤砷污染的来源和生物有效性
• 2.1 土壤中砷的赋存特征
• 2.2 土壤砷污染现状和主要来源
• 2.3 土壤中砷的生物有效性
• 3 植物对砷的耐性和累积特征
• 3.1 植物体中砷的赋存特征
• 3.2 植物对砷的吸收和累积特点
• 4 三七砷污染现状及其对人体健康的影响
• 4.1 三七的药用价值
• 4.2 三七种植区砷污染现状
• 4.3 砷污染对人体健康的危害
• 5 研究目的和内容
• 参考文献
• 第二章 三七种植区用于表征土壤中三七可利用态砷的化学提取方法研究
• 摘要
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 试验方法设计
• 2.3 数据分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 不同化学提取剂对土壤砷的浸提效果以及影响因素分析
• 3.2 化学提取态砷含量与土壤总砷的关系
• 3.3 各试剂提取态砷含量与三七各部分砷含量相关性分析
• 4 小结
• 参考文献
• 第三章 不同土壤砷浓度下砷结合形态的差异
• 摘要
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 试验设计
• 2.3 试验方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 不同砷浓度土壤砷结合形态含量变化规律
• 3.1.1 根际土和非根际土各结合形态砷含量
• 3.1.2 根际-非根际土壤中有效态砷含量变化规律
• 3.2 不同砷浓度土壤砷结合形态含量变化规律
• 3.2.1 根际-非根际土壤中各结合形态砷分配比例
• 3.2.2 根际-非根际土壤中有效结合形态砷分配比例变化规律
• 4 小结
• 参考文献
• 第四章 药用植物三七对土壤中砷的累积特征
• 摘要
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 样品采集和前处理
• 2.2 分析方法
• 2.3 数据分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 云南文山土壤和三七中砷的浓度分布特征
• 3.2 三七对土壤中砷的吸收和转运
• 3.3 土壤砷浓度和三七生长及砷吸收的关系
• 3.3.1 土壤砷对三七生长的影响
• 3.3.2 土壤砷浓度与三七各部位砷浓度的相关关系
• 3.4 三七中砷的健康风险初步评价
• 4 小结
• 参考文献
• 第五章 三七产品砷含量及健康安全评价
• 摘要
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 分析方法
• 2.3 数据分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 三七产品中砷含量统计分析
• 3.2 三七药品砷污染健康安全评价
• 4 小结
• 参考文献
• 全文结论
• 论文创新点
• 展望
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢