專利名稱：一種灰塵/土壤中人體吸收性重金屬的模擬胃液提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境污染和生態(tài)毒理領(lǐng)域，具體涉及一種灰塵/ 土壤中人體吸收性重
金屬的模擬胃液提取方法。
背景技術(shù)：
重金屬污染及其引起的人體健康危害是世界各國十分關(guān)注的環(huán)境問題。隨著工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)和城市化的發(fā)展，重金屬污染負(fù)荷與日倶增，重金屬污染的人體健康風(fēng)險(xiǎn)將長期存 在。由于重金屬不能生物降解，它能通過食物鏈在人體中富集，導(dǎo)致各種疾病和機(jī)能紊亂， 是危害人體健康的重要因素之一。 進(jìn)入人體的重金屬除了通過食物和水等日常生活途徑外，每天通過各種途徑吃入 或呼吸吸入被重金屬污染的土壤和灰塵也是重金屬進(jìn)入人體的重要途徑。特別在城市，土 壤中有害物質(zhì)通過揚(yáng)塵、呼吸道及兒童吮添的方式進(jìn)入人體直接危害居民健康。美國環(huán)保 部(EPA)估計(jì)每個(gè)兒童平均每天吃入135mg土壤和灰塵，也有報(bào)道每個(gè)兒童每天吃入10g 土壤和灰塵。人們發(fā)現(xiàn)兒童血液中Pb與土壤和灰塵中Pb顯著相關(guān)，并提出城市兒童臨界 血Pb濃度的土壤Pb含量為80mg/kg。由于在城市和各種工礦企業(yè)中，灰塵和土壤可直接與 密集的城市人群接觸，影響居民健康和生命安全，一些國家和地區(qū)為了城市生態(tài)安全與人 體健康，提出了城市土壤重金屬的控制標(biāo)準(zhǔn)。如意大利環(huán)境部提出了公共用地、居住用地和 私人區(qū)土壤重金屬濃度控制標(biāo)準(zhǔn)，幾種重要污染物的標(biāo)準(zhǔn)分別是Cu 120、 Cr 120、 Pb 100、 Zn 150mg/kg。近年，隨著固體廢棄物如垃圾焚燒處理的增多，垃圾等固廢焚燒可產(chǎn)生3X 5%的飛灰。垃圾焚燒飛灰富含高濃度重金屬和二惡英，被世界各國列為危險(xiǎn)廢物。研究發(fā) 現(xiàn)，其中重金屬含量在1% 9%之間，平均約為3%。因此，灰塵和土壤中重金屬存在著十 分嚴(yán)重的潛在人體健康風(fēng)險(xiǎn)。 隨著研究的深入，人們認(rèn)識到重金屬的環(huán)境行為和生態(tài)毒理效應(yīng)，并不完全取決 于它們的總量，而主要取決于其存在的形態(tài)及各種形態(tài)的數(shù)量比例。目前在評估重金屬 污染土壤的環(huán)境質(zhì)量時(shí)，通常采用一些提取劑來提取土壤/灰塵中的水溶態(tài)和可交換態(tài)金 屬，來評價(jià)重金屬在環(huán)境中的移動(dòng)性和生物有效性。所用的提取劑有水、弱酸、鹽以及有 機(jī)化合物。其中，最經(jīng)典的是Tissier 5步連續(xù)提取法，它將重金屬形態(tài)分為水溶態(tài)、交 換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)。近來，國外逐步發(fā)展采用 了一些比較簡便、快速的提取方法，其中廣泛應(yīng)用的是美國環(huán)保部的毒性特征淋溶程序法 (Toxicity characteristic leaching procedure, T(XP) 。 T(XP法根據(jù)污染物的酸堿度禾口 緩沖量的不同制定了 2種不同pH的緩沖液作為提取液，即pH 4. 93和pH 4. 2的合成降雨。 并根據(jù)提取的重金屬含量提出了判斷污染物危險(xiǎn)性和控制的標(biāo)準(zhǔn)。目前，垃圾焚燒飛灰等 危險(xiǎn)固體廢物毒性判別標(biāo)準(zhǔn)多采用傳統(tǒng)的浸出毒性試驗(yàn)，如TCLP法。由于大多數(shù)焚燒飛灰 中含大量堿性物質(zhì)，絕大多數(shù)重金屬在強(qiáng)堿性條件下不浸出，是以氫氧化物的形式沉淀，因 而傳統(tǒng)的浸出毒性試驗(yàn)難以反映實(shí)際情況，因此建立危險(xiǎn)固體廢物焚燒飛灰中重金屬的釋 放行為與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的新的重金屬污染控制毒性浸出程序是極為重要的。
雖然，上述方法對評價(jià)各種污染物中重金屬的釋放行為和環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)已得到應(yīng) 用。但針對土壤/灰塵中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)還缺乏評價(jià)方法，有人嘗試應(yīng)用生化酶(如 胃蛋白酶)或有機(jī)酸(如檸檬酸)模擬胃酸提取劑來評價(jià)健康風(fēng)險(xiǎn)。這些模擬方法雖然 模擬了胃液的酸度條件，但不能模擬胃消化過程中的動(dòng)力學(xué)過程，也不能模擬消化過程中 的生化反應(yīng)。另外，生化酶制劑的價(jià)格高且普通實(shí)驗(yàn)室難以獲得。醫(yī)學(xué)研究表明，人體空胃 時(shí)的pH為1. 5-2. 5，開始消化食物時(shí)pH為4-7，3小時(shí)后pH為降為1. 5_2，氯離子濃度達(dá) 0. 150M，食物的存留時(shí)間約2-4小時(shí)。因此，迫切需要結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的最新研究成果，發(fā)明 一種模擬胃中重要生化過程和動(dòng)力學(xué)過程，簡便、快速的重金屬人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，以 建立城市灰塵、焚燒飛灰等環(huán)境物質(zhì)中重金屬人體健康毒害風(fēng)險(xiǎn)的快速監(jiān)測與預(yù)警方法， 評估和預(yù)測重金屬的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種簡便、可操作性強(qiáng)、低成本的灰塵/土壤中人體吸收性重金屬的 模擬胃液提取方法。
—種灰塵/ 土壤中人體吸收性重金屬的模擬胃液提取方法，包括如下步驟
A、樣品的前處理 將灰塵或土壤的樣品在60-8(TC下烘干，磨細(xì)過100-300目篩；以固液比
i : io i : 22.5加入醋酸溶液，得到樣品懸液； B、模擬胃液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提取樣品中重金屬 將樣品懸液移入溫度為35°C _391:的水浴鍋中，用鹽酸分階段依次調(diào)節(jié)樣品懸 液pH為5. 9-6. 1、3. 9-4. 1和1. 9_2. 1，每次調(diào)節(jié)pH后進(jìn)行保溫，機(jī)械振蕩；總提取時(shí)間為 150-200min ; C、測定重金屬濃度 將樣品懸液過濾，獲得提取清液，用濃HN03酸化提取清液至pH < 1 ，測定提取清液 的重金屬濃度。 所述的醋酸溶液的濃度為0. 5M，溫度為37°C 。 步驟A中采集的樣品在烘干前應(yīng)盡量去除灰塵、飛灰或土壤中的雜質(zhì)，烘干時(shí)間 最優(yōu)應(yīng)在4-6h，該時(shí)間已足夠滿足烘干的要求。 烘干后供提取樣品的粒度根據(jù)樣品來源以磨細(xì)過100-300目篩為好。以呼吸吸入 為主的灰塵樣品以過300目篩為好。 樣品量最優(yōu)控制在l-5g，如灰塵樣品獲得比較困難，該樣品數(shù)量范圍已足夠滿足 檢測要求。
步驟B提取的溫度不低于35t:，不超過39t:，以37t:最為理想，與人體內(nèi)溫度一
致。懸液PH調(diào)節(jié)要保持整個(gè)保溫時(shí)間穩(wěn)定在±0. 1單位，以保持提取過程的均勻性。振蕩 速度控制在50-60次/min，使懸液保持勻速均勻提取。 步驟B中模擬食物在胃中的停留時(shí)間，pH調(diào)節(jié)分為三次，最優(yōu)每次調(diào)節(jié)后保溫 30min，機(jī)械振蕩30min，這些調(diào)節(jié)是根據(jù)醫(yī)學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)食物在胃中的變化確定的。
步驟C中測定提取清夜的重金屬濃度的方法采用常規(guī)重金屬檢測方法即可，如利 用原子吸收分光光度計(jì)或ICP。
與現(xiàn)有提取方法相比，本發(fā)明的方法具有如下的顯著進(jìn)步 1、采用無機(jī)酸代替胃蛋白酶等生化酶制劑提取灰塵/土壤中重金屬，簡單方便， 節(jié)省成本，可操作性大大提高。 2、用鹽酸調(diào)節(jié)pH模擬灰塵/土壤進(jìn)入胃中的生物化學(xué)反應(yīng)過程，更接近現(xiàn)代醫(yī)學(xué) 發(fā)現(xiàn)的食物在胃中的生化反應(yīng)條件，模擬了人體胃中食物消化的酸度和氯離子濃度條件， 獲得的結(jié)果更符合重金屬的人體生態(tài)毒理反應(yīng)。 3、應(yīng)用pH的動(dòng)態(tài)變化結(jié)合機(jī)械振蕩，模擬了灰塵/ 土壤在胃中的動(dòng)力學(xué)過程，消 除了傳統(tǒng)提取方法不考慮重金屬動(dòng)態(tài)釋放的問題，也更直接地模擬了人體中生化條件的動(dòng) 態(tài)變化情況，克服了傳統(tǒng)方法評價(jià)人體健康風(fēng)險(xiǎn)的難點(diǎn)。 本發(fā)明采用模擬食物在胃中消化過程中的生化反應(yīng)和動(dòng)力學(xué)過程提取灰塵/土 壤中的重金屬，以評價(jià)灰塵、飛灰或土壤中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)，操作簡便，節(jié)省成本，結(jié) 果更接近人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)需要。


圖1為本發(fā)明一種灰塵/ 土壤中人體吸收性重金屬的模擬胃液提取方法流程圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 取飛灰樣品8個(gè)，經(jīng)王水消化，8個(gè)飛灰樣品的重金屬平均含量分別是Pb 62. 66mg/kg、 Cu 15. 63mg/kg、 Cd 0. 78mg/kg和Cr 20. 62mg/kg。采用圖1所示流程，提取 飛灰中可被人體吸收的重金屬含量。經(jīng)烘干后稱取5g樣品置于離心管中，加入50ml溫度 為37t:的醋酸溶液(醋酸溶液配制吸取6ml醋酸(99. 7% )加至8L去離子水中，在水浴 鍋中熱至37°C )，搖勻，移入溫度為35°C -39°C的水浴鍋中，用12M鹽酸調(diào)節(jié)懸液pH為6. 0， 水浴鍋中保溫30min，取出在搖床上以振速50-60次/min振蕩30min。再分別調(diào)節(jié)pH至
4. 0和2. 0，分別保溫30min，振蕩30min。沉降5min鐘后過濾，ICP測定Pb、 Cu、 Cd和Cr 濃度。Pb濃度在2. 78-5. 39mg/kg，平均為4. 17mg/kg ;Cu濃度在3. 22-7. 42mg/kg，平均為
5. 99mg/kg ;Cd濃度在0. 05-0. 35mg/kg，平均為0. 10mg/kg ;Cr濃度在1. 98-3. 53mg/kg，平 均為2.71mg/kg。表明飛灰中可被人體吸收的重金屬分別占重金屬總量為Pb 22.3%、Cu 44.0%、 Cdl5.6X和Cr 21.2%。評價(jià)表明有3個(gè)飛灰樣品中的Pb濃度超過5mg/kg，存在
潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。
實(shí)施例2 取鋼鐵廠、火電廠等污染企業(yè)附近街道灰塵樣品，結(jié)果表明污染企業(yè)附近灰塵中 的Pb、Cu、Cd和Cr的平均濃度分別為222. 92， 124. 3， 3. 14和90. 4mg/kg。按照實(shí)施例1的 方法提取灰塵中可被人體吸收的重金屬，檢測結(jié)果表明街道灰塵樣品中可被人體吸收的重 金屬為:Pb 22. 28mg/kg， Cu 16. 33mg/kg， Cd 0. 56mg/kg和Cr 16. 66mg/kg。灰塵中的重金 屬對人體存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
一種灰塵/土壤中人體吸收性重金屬的模擬胃液提取方法，其特征在于，包括如下步驟A、樣品的前處理將樣品在60-80℃下烘干，磨細(xì)過100-300目篩；以固∶液比1∶10～1∶22.5加入醋酸溶液，得到樣品懸液；B、模擬胃液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提取樣品中重金屬將樣品懸液移入溫度為35℃-39℃的水浴鍋中，用鹽酸依次調(diào)節(jié)樣品懸液pH為5.9-6.1、3.9-4.1和1.9-2.1，每次調(diào)節(jié)pH后進(jìn)行保溫，機(jī)械振蕩；總提取時(shí)間為150-200min；C、測定重金屬濃度經(jīng)過步驟B的提取后，將樣品懸液過濾，獲得提取清液，用濃HNO3酸化提取清液至pH＜1，測定提取清液的重金屬濃度。
2. 如權(quán)利要求1所述的模擬胃液提取方法，其特征在于步驟B每次調(diào)節(jié)樣品懸液pH 后，保溫30min，機(jī)械振蕩30min。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的模擬胃液提取方法，其特征在于振蕩速度為50-60次/miru
4. 如權(quán)利要求1所述的模擬胃液提取方法，其特征在于所述的醋酸溶液的濃度為0. 5M，溫度37°C。
5. 如權(quán)利要求1所述的模擬胃液提取方法，其特征在于步驟A的烘干時(shí)間為4-6h。
6. 如權(quán)利要求1所述 模擬胃液提取方法，其特征在于步驟B中提取過程，水浴鍋溫 度為37°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種灰塵/土壤中人體吸收性重金屬的模擬胃液提取方法，將樣品經(jīng)烘干和磨細(xì)，加入醋酸溶液，制成樣品懸液；移入水浴鍋，用鹽酸調(diào)節(jié)樣品懸液pH為5.9-6.1、3.9-4.1和1.9-2.1，每次調(diào)節(jié)pH后進(jìn)行保溫，機(jī)械振蕩；提取后過濾獲得提取清液；檢測提取清液中的重金屬含量。本方法模擬灰塵/土壤在人體中的主要生化反應(yīng)和消化動(dòng)力學(xué)，方法簡便，試劑易得便宜，可以為灰塵/土壤中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供數(shù)據(jù)支持。
文檔編號G01N1/38GK101726436SQ20091015695
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者盧升高 申請人:浙江大學(xué)