CN111650262A - 一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，属于生态毒理研究领域。本发明通过SBET法、PBET法和SGET法三种体外消化提取方法对土壤六价铬的生物可三种体外消化提取方法对土壤六价铬的生物可给性进行研究，通过对六价铬污染土壤的平均提取率，得出土壤六价铬的生物可给态含量与土壤pH、有机质含量呈正相关关系，土壤中铁、锰的含量同样会在一定程度上影响土壤六价铬的生物可给性；本发明通过探索土壤六价铬的生物可给态含量，用以判断土壤的健康风险并根据土壤相关理化性质研究其对土壤六价铬含量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及生态毒理研究领域，尤其涉及一种土壤中六价铬呼吸 途径的生物可给性测试方法。
背景技术
铬是人体必需的微量元素之一，摄入过量的铬会引起严重的急性 或慢性毒性，在焊接、造纸、印染、皮革制造、热核武器制造行业会 产生出大量的含Cr副产物，这些含铬物质若不经妥善管理，必定导 致其进入环境，并在周边土壤中富集；土壤中的铬可以通过多种渠道 进入到人体内，危害人体健康。
呼吸吸入是颗粒物暴露于人体的一种重要途径，由于人体内的复 杂环境，颗粒物中的污染物在进入人体后并不会被完全吸收，因此， 测定土壤细颗粒组分中污染物的可给性是客观评价其毒性的一种重 要方法；除此之外，一般进行健康风险评估计算时都带入重金属(六 价铬)在土壤中的总量，包括其中不能被人体吸收利用进而危害人类 健康的那一部分形态重金属，这样会高估土壤的健康风险，影响未来 土壤修复目标决策，造成资源浪费；故探究土壤细颗粒组分中六价铬 呼吸途径的生物可给性对人体健康风险评价及污染场地的风险管控 具有重要意义；鉴于上述原因，设计一种土壤中六价铬呼吸途径的生 物可给性测试方法就显得非常有必要了。
发明内容
本发明的目的是为了探索土壤六价铬的生物可给态含量，用以判
断土壤的健康风险并根据土壤相关理化性质研究其对土壤六价 铬含量的影响，而提出的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测 试方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，包括以下步 骤；
S1、取用受到Cr6+污染的土壤，并依据污染程度的高低将其分为 低浓度六价铬污染土壤样品实验组、中浓度六价铬污染土壤样品实验 组和高浓度六价铬污染土壤样品实验组、；
S2、将土壤样品至于阴暗处室温风干，待土壤干燥后对土壤进行 研磨；
S3、将研磨后的土壤过10目筛，然后进行土壤理化性质的测定 实验；
S4、将研磨后的土壤过100目筛，然后进行土壤有机质和重金属 含量分析实验；
S5、将研磨后的土壤过60目筛，分别利用SBET法、PBET法和 SGET法进行体外消化提取实验；
S6、将待测液分别利用电感耦合等离子体光谱仪和紫外线分光光 度计分别测量金属和Cr6+的含量；
S7、对实验数据进行整理和分析，得出土壤理化性质与六价铬生 物可给态含量的关系。
优选的，所述S3中土壤理化性质的测定实验，具体方法如下：
称取一定量过10目筛供试土壤，以固液比1:2.5加入无二氧化 碳去离子水，玻璃棒充分搅拌2min,静置30min后用pH玻璃电极测 定。
优选的，所述S4中土壤有机质含量分析实验，具体方法如下： 称取一定量过100目筛供试土壤，置于烘箱中于105摄氏度环境烘 12h之后，将其转移至马弗炉中于550摄氏度环境置于烘箱中烘至少 3h，马弗炉烘干前后重量差即为土壤有机质含量。
优选的，所述S4中土壤重金属含量分析实验，具体方法如下： 准确称取0.2000g供试土壤于聚四氟乙烯坩埚中，以若干滴去高子水 润湿土壤后加入10mL HCI,置于电热板上中温加热至近干后，加入5mL HNO3、5mL HF和3mL HCIO4，高温加热近干后，若还有残潼剩余，重 复加入三酸，直至坩埚中溶液澄清透明，之后转移至50mL客量瓶中 定容过滤后，用电感耦合等离子体光谱仪进行土集组成元素全量分 析。
优选的，所述S5中SBET法体外消化提取实验，具体方法如下： 取0.4mol/L的甘氨酸溶液，用1:1的HCl溶液调节pH为1.5的模拟 胃液，然后将供试土壤与胃液以1:100混合于250mL的锥形瓶中，然 后置于恒温水浴振荡箱中，调节水浴温度为37摄氏度，转速 100r/min，振荡1h后取出，用0.45μm滤膜过滤后待测。
优选的，所述S5中PBET法体外消化提取实验，具体方法如下： 将125g胃蛋白酶、0.50g苹果酸钠、0.50g柠檬酸钠、420μL乳酸 及500μL醋酸混合定容至1L，然后用1:1的HCl溶液调节pH为2.5 的模拟胃液，将碳酸氢钠，52.5mg胆汁盐和15mg和胰液素混合 调配成模拟肠液，接着将供试土壤与模拟胃液以1:100混合于250mL 烧杯中，置于恒温磁力搅拌器上，调节外层1L烧杯水浴温度为37摄 氏度、转速100r/min,搅拌1h，用模拟肠液调节pH至7.0后，加入 胆汁盐和胰液素后继续搅拌2h后取出，用045μm滤膜过滤后待测。
优选的，所述S5中SGET法体外消化提取实验，具体方法如下： 将3.20g胃蛋白酶、7.0mL浓盐酸和2.0gNaCl混合后定容成1L的 模拟胃液，用碳酸氢钠调配成模拟肠液，接着将供试土壤与模拟胃液 以1:100混合于50mL的离心管中，然后置于恒温水浴振荡箱中，调节水浴温度为37摄氏度，转速100r/min，振荡2h后取出，用模拟 肠液调节pH至7.0后。继续振荡2h后取出，用045μm滤膜过滤后 待测。
与现有技术相比，本发明提供了一种土壤中六价铬呼吸途径的生 物可给性测试方法，具备以下有益效果：
本发明通过SBET法、PBET法和SGET法三种体外消化提取方法 对土壤六价铬的生物可三种体外消化提取方法对土壤六价铬的生物 可给性进行研究，通过对六价铬污染土壤的平均提取率，得出土壤六 价铬的生物可给态含量与土壤pH、有机质含量呈正相关关系，土壤 中铁、锰的含量同样会在一定程度上影响土壤六价铬的生物可给性； 本发明通过探索土壤六价铬的生物可给态含量，用以判断土壤的健康 风险并根据土壤相关理化性质研究其对土壤六价铬含量的影响。
附图说明
图1为本发明提出的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性 测试方法的低污染土壤样品实验组六价铬总含量与体外消化提取含 量示意图；
图2为本发明提出的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性 测试方法的中污染土壤样品实验组六价铬总含量与体外消化提取含 量示意图；
图3为本发明提出的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性 测试方法的高污染土壤样品实验组六价铬总含量与体外消化提取含 量示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示 的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于 描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具 有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明 的限制。
实施例1：
1.一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征 在于：包括以下步骤；
S1、取用受到Cr6+污染的土壤，并依据污染程度的高低将其分为 低浓度六价铬污染土壤样品实验组、中浓度六价铬污染土壤样品实验 组和高浓度六价铬污染土壤样品实验组、；
S2、将土壤样品至于阴暗处室温风干，待土壤干燥后对土壤进行 研磨；
S3、将研磨后的土壤过10目筛，然后进行土壤理化性质的测定 实验；
S4、将研磨后的土壤过100目筛，然后进行土壤有机质和重金属 含量分析实验；
S5、将研磨后的土壤过60目筛，分别利用SBET法、PBET法和 SGET法进行体外消化提取实验；
S6、将待测液分别利用电感耦合等离子体光谱仪和紫外线分光光 度计分别测量金属和Cr6+的含量；
S7、对实验数据进行整理和分析，得出土壤理化性质与六价铬生 物可给态含量的关系。
根据权利要求1所述一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性 测试方法，其特征在于：所述S3中土壤理化性质的测定实验，具体 方法如下：称取一定量过10目筛供试土壤，以固液比1:2.5加入无 二氧化碳去离子水，玻璃棒充分搅拌2min,静置30min后用pH玻璃电极测定。
S4中土壤有机质含量分析实验，具体方法如下：称取一定量过 100目筛供试土壤，置于烘箱中于105摄氏度环境烘12h之后，将其
转移至马弗炉中于550摄氏度环境置于烘箱中烘至少3h，马弗 炉烘干前后重量差即为土壤有机质含量。
S4中土壤重金属含量分析实验，具体方法如下：准确称取 0.2000g供试土壤于聚四氟乙烯坩埚中，以若干滴去高子水润湿土壤 后加入10mL HCI,置于电热板上中温加热至近干后，加入5mL HNO3、 5mL HF和3mL HCIO4，高温加热近干后，若还有残潼剩余，重复加入三酸，直至坩埚中溶液澄清透明，之后转移至50mL客量瓶中定容过 滤后，用电感耦合等离子体光谱仪进行土集组成元素全量分析。
供试土壤理化性质和金属含量表1所示。不同类型土壤pH在 4.44-5.31范围内，平均为4.79，属于酸性土壤；土壤阳离子交换量 在8.45-20.02cmol/kg范围内，平均为12.97cmol/kg；土壤有机质 在3.61-9.69％范围内，平均为7.26％；土壤颗粒分级结果显示五种土 壤占比重最大均为粉粒；土壤总编在0.67-6.3mg/kg范围内，平均为 1.83mg/kg；土壤总铬含量在28.71-42.03范围，平均为97.39mg/kg； 土壤总铜含量在12.64-142.50mg/kg范围内，平均为50.64mg/kg； 土壤总镍在17.87-54.00mg/kg范围内，平均为31.76mg/kg；土壤总 铅含量在14.5-96.57mglkg范围内，平均为54.15mg/kg；土壤总锌 含量在102.74-265.74mg/kg范围内，平均为190.09mg/kg；土壤总 铁含量在16354.06-39444.06mg/kg范围内，平均为24420.73mg/kg； 土壤总铝含量在27394.20-57667.53mg/kg范围内，平均为39083.53 mg/kg；土壤总锰含量在104.93248.70mg/kg范围内，平均为151.08 mg/kg；土壤总磷含量在752.401340.07mg/kg范围内，平均为1094.80 mg/kg；土壤总硫含量在64.73-338.36mg/kg范围内，平均为207.11 mg/kg。
实施例2：
请参阅图1-3，与实施例1相比，其区别特征在于，S5中SBET 法体外消化提取实验，具体方法如下：取0.4mol/L的甘氨酸溶液， 用1:1的HCl溶液调节pH为1.5的模拟胃液，然后将供试土壤与胃 液以1:100混合于250mL的锥形瓶中，然后置于恒温水浴振荡箱中， 调节水浴温度为37摄氏度，转速100r/min，振荡1h后取出，用 0.45μm滤膜过滤后待测。
S5中PBET法体外消化提取实验，具体方法如下：将125g胃蛋 白酶、0.50g苹果酸钠、0.50g柠檬酸钠、420μL乳酸及500μL醋 酸混合定容至1L，然后用1:1的HCl溶液调节pH为2.5的模拟胃液， 将碳酸氢钠，52.5mg胆汁盐和15mg和胰液素混合调配成模拟肠液， 接着将供试土壤与模拟胃液以1:100混合于250mL烧杯中，置于恒温 磁力搅拌器上，调节外层1L烧杯水浴温度为37摄氏度、转速100r/min, 搅拌1h，用模拟肠液调节pH至7.0后，加入胆汁盐和胰液素后继续 搅拌2h后取出，用045μm滤膜过滤后待测。
S5中SGET法体外消化提取实验，具体方法如下：将3.20g胃蛋 白酶、7.0mL浓盐酸和2.0gNaCl混合后定容成1L的模拟胃液，用 碳酸氢钠调配成模拟肠液，接着将供试土壤与模拟胃液以1:100混合 于50mL的离心管中，然后置于恒温水浴振荡箱中，调节水浴温度为37摄氏度，转速100r/min，振荡2h后取出，用模拟肠液调节pH至
7.0后。继续振荡2h后取出，用045μm滤膜过滤后待测。
从图1中可以看出3#土壤样品六价铬含量最低，几种体外消化 提取方法都无法将其中六价铬提取出，2#样品土壤样品六价铬无法被 SBET方法提取出，低浓度样品提取效果重复性较差；图2中可以看 出8#土壤样品六价铬含量虽然较其余三个土壤样品低，但几种体外 消化提取方法提取四个样品六价铬含量比较接近；图3中可以看出 10#样品虽然六价铬含量达到1052.56mg/kg，但几种提取方法对其六 价铬的提取最高的PBET方法也仅有23.14mg/kg；纵观以上三图，PBET 方法对六价铬提取较高，仅有9#样品PBET方法提取六价铬含量最低， 9#样品直观表现为黑色。
三种体外消化试验对三种不同浓度六价铬污染土壤的提取率统 计结果如下表所示。
表3-7体外消化方法对土壤六价铬提取率，％
从上表中可以看出对于低浓度六价铬污染土壤样品，SBET方法 对土壤六价铬的提取率在0-32.49％范围内，平均提取率为10.25％；
PBET方法提取率在0-3.12％范围内，平均提取率为21.71％；SGET 方法提取率在0-39.74％范围内，平均提取率为16.83％。对于中浓度 六价铬污染土壤样品，SBET方法对土壤六价铬提取率在0-4.78％范围 内，平均提取率为1.50％；PBET方法提取率在7.29-22.44％范围内， 平均提取率为16.02％；SGET方法提取率在0-5.51％范围内，平均提 取率为2.27％。对于高浓度六价铬污染土壤样品，SBET方法对土壤六 价铬的提取率在1.2090.27％范围内，平均提取率为59.70％；PBET方 法提取率在2.20-97.18％范围内，平均提取率为48.17％；SGET方法 提取率在1.12-92.14％范围内，平均提取率为59.39％0综合可以看出， PBET方法对土壤六价铬的提取效率较高。其中几种体外消化提取试 验对中浓度六价铬污染土壤中六价铬的提取较为稳定，波动范围较 窄；低浓度污染土壤次之；高浓度污染土壤最为不稳定，波动范围宽； 高浓度污染土壤生物可给态六价铬含量最高，低浓度污染土壤次之， 中浓度污染土壤最低。SBET,PBET,SGET三种方法对土壤六价铭的提取率分别为23.82％、28.81％、26.16％。
同理可以得到SBET法对土壤砷提取率在1.72-77.89％范围内， 平均为36.10％；对镉的提取率在11.93-94.43％范围内，平均为 56.53％；对铬的提取率在8.86-94.68％范围内，平均为46.04％；对铜 的提取率在16.87-73.18％范围内，平均为46.30％；对镍的提取率在 3.24-82.27％范围内，平均为30.00％；对去铅的提取率在7.22-93.73％ 范围内，平均为50.70％；对锌的提取率在08-7.66％范围内，平均为 41.80％。PBET法对土壤砷提取率在0.50-66.57％范围内，平均为12.44％；对福的提取率在1.11-66.00％范围内，平均为14.03％； 对铬的提取率在6.68-84.08％范围内，平均为29.60％；对铜的提取率 在4.47-84.68％范围内，平均为28.58％；对镍的提取率在5.44-47.25％ 范围内，平均为15.65％；对铅的提取率在0.06-3.69％范围内，平均 为0.86％；对锌的提取率在0-7.93％范围内，平均为1.55％。SGET法 对土壤砷提取率在0-31.36％范围内，平均为7.79％；对镐的提取率在0-42.00％范围内，平均为5.21；对铬的提取率在0-93.91％范围内， 平均为20.62％；对铜的提取率在0-87.21％范围内，平均为30.80％； 对镍的提取率在1.34-26.32％范围内，平均为7.64％；对铅的提取率 在0-1.14％范围内，平均为0.10％；对锌的提取率在0-0.01％范围内， 平均为0.001％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：包括以下步骤；
S1、取用受到Cr6+污染的土壤，并依据污染程度的高低将其分为低浓度六价铬污染土壤样品实验组、中浓度六价铬污染土壤样品实验组和高浓度六价铬污染土壤样品实验组、；
S2、将土壤样品至于阴暗处室温风干，待土壤干燥后对土壤进行研磨；
S3、将研磨后的土壤过10目筛，然后进行土壤理化性质的测定实验；
S4、将研磨后的土壤过100目筛，然后进行土壤有机质和重金属含量分析实验；
S5、将研磨后的土壤过60目筛，分别利用SBET法、PBET法和SGET法进行体外消化提取实验；
S6、将待测液分别利用电感耦合等离子体光谱仪和紫外线分光光度计分别测量金属和Cr6+的含量；
S7、对实验数据进行整理和分析，得出土壤理化性质与六价铬生物可给态含量的关系。
2.根据权利要求1所述一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：所述S3中土壤理化性质的测定实验，具体方法如下：称取一定量过10目筛供试土壤，以固液比1:2.5加入无二氧化碳去离子水，玻璃棒充分搅拌2min,静置30min后用pH玻璃电极测定。
3.根据权利要求1所述的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：所述S4中土壤有机质含量分析实验，具体方法如下：称取一定量过100目筛供试土壤，置于烘箱中于105摄氏度环境烘12h之后，将其转移至马弗炉中于550摄氏度环境置于烘箱中烘至少3h，马弗炉烘干前后重量差即为土壤有机质含量。
4.根据权利要求1所述的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：所述S4中土壤重金属含量分析实验，具体方法如下：准确称取0.2000g供试土壤于聚四氟乙烯坩埚中，以若干滴去高子水润湿土壤后加入10mL HCI,置于电热板上中温加热至近干后，加入5mL HNO3、5mL HF和3mL HCIO4，高温加热近干后，若还有残潼剩余，重复加入三酸，直至坩埚中溶液澄清透明，之后转移至50mL客量瓶中定容过滤后，用电感耦合等离子体光谱仪进行土集组成元素全量分析。
5.根据权利要求1所述的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：所述S5中SBET法体外消化提取实验，具体方法如下：取0.4mol/L的甘氨酸溶液，用1:1的HCl溶液调节pH为1.5的模拟胃液，然后将供试土壤与胃液以1:100混合于250mL的锥形瓶中，然后置于恒温水浴振荡箱中，调节水浴温度为37摄氏度，转速100r/min，振荡1h后取出，用0.45μm滤膜过滤后待测。
6.根据权利要求1所述的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：所述S5中PBET法体外消化提取实验，具体方法如下：将125g胃蛋白酶、0.50g苹果酸钠、0.50g柠檬酸钠。
7.420μL乳酸及500μL醋酸混合定容至1L，然后用1:1的HCl溶液调节pH为2.5的模拟胃液，将碳酸氢钠，52.5mg胆汁盐和15mg和胰液素混合调配成模拟肠液，接着将供试土壤与模拟胃液以1:100混合于250mL烧杯中，置于恒温磁力搅拌器上，调节外层1L烧杯水浴温度为37摄氏度、转速100r/min,搅拌1h，用模拟肠液调节pH至7.0后，加入胆汁盐和胰液素后继续搅拌2h后取出，用045μm滤膜过滤后待测。
8.根据权利要求1所述的一种土壤中六价铬呼吸途径的生物可给性测试方法，其特征在于：所述S5中SGET法体外消化提取实验，具体方法如下：将3.20g胃蛋白酶、7.0mL浓盐酸和2.0gNaCl混合后定容成1L的模拟胃液，用碳酸氢钠调配成模拟肠液，接着将供试土壤与模拟胃液以1:100混合于50mL的离心管中，然后置于恒温水浴振荡箱中，调节水浴温度为37摄氏度，转速100r/min，振荡2h后取出，用模拟肠液调节pH至7.0后。继续振荡2h后取出，用045μm滤膜过滤后待测。
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