第一作者：王贝贝  讲师

通讯作者：段小丽  教授

通讯单位：北京科技大学
项目支持：国家自然科学基金青年基金项目

论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130891

研究亮点：

Ÿ  研究了手尘的粒径分布特征，以及典型重金属浓度和生物可给性随土壤粒径变化的规律；

Ÿ  以“手尘的粒径分布”为切入点，建立了能够同时耦合儿童土壤摄入的粒径分异、土壤污染物浓度和生物可给性粒径分异的精细化土壤经口暴露评估方法；

Ÿ  与传统模型相比，精细化模型估算的外暴露水平与内暴露具有更强的关联；

Ÿ  该方法可以更准确地反映真实的土壤经口暴露水平以及个体间的差异，研究成果可为精细化土壤污染健康风险评估提供新思路。

图文摘要：

导读：

       经口摄入是儿童暴露土壤污染物的主要途径之一。其中，土壤粒径的选择是评估该途径下污染物暴露风险准确性的关键影响因素。但是当前不同研究间土壤粒径选择策略存在较大差异，由于污染物在各粒径土壤的分布不均匀性，不同土壤粒径选择策略会导致不同研究间健康风险结果的不可比性。那么儿童真实摄入的土壤粒径究竟是多少呢？考虑到手口接触是儿童土壤摄入的主要途径，并且历史研究发现污染物在儿童手尘的浓度水平与内暴露具有较显著的关联性。因此，本研究认为手尘粒径可以在一定程度上表征儿童经口摄入的土壤粒径。由于土壤粒径粘附性能的差异，有必要根据手尘的粒径分布特征来评估儿童对各粒径土壤的经口暴露水平。

研究方法：

     在获取伦理审查委员会的批准和居民知情同意的前提下，本研究以50名3~8岁儿童为研究对象，采集儿童的手尘，采用激光粒度仪分析手尘粒径的质量分布特征；同时采集儿童采样期间活动场所的土壤样品，以手尘粒径分布为依据，将土壤样品分成若干个组分，分析有毒金属总含量和生物可给性随土壤粒径的变化，以此构建了基于手尘粒径分布的土壤经口暴露评估新模型，并与传统方法从外暴露水平估算和与内暴露的关联两个纬度进行了比较。

主要研究结果：

     研究发现：儿童手尘的粒径分布范围为0~200 μm，四分位数分别为25 μm、50 μm、105 μm和200 μm。与欧洲生物可给性研究组（Bioaccessibility Research Group of Europe, BARGE）推荐的< 250 µm相比，200-250 μm粒径的土壤颗粒并没有粘附在儿童手上，并且粒径分布特征也存在差异，推荐土壤粒径中的0~25µm、25 ~ 50µm、50-105µm、105-200µm和200-250µm的质量占比分别为4%、7%、23%、30%和36%。

图1 儿童手尘的粒径分布特征

研究以手尘粒径分布为依据，将环境土壤筛分成0~25 µm、25~50 µm、50~105 µm、105~200 µm和200~250 µm五个亚组，进一步分析了典型重金属的浓度和生物可给性随土壤粒径变化的规律。研究发现重金属在各粒径土壤间并不是均匀分布，更倾向于在较细的土壤颗粒中富集。在胃阶段，Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, 和Cr 的生物可给性分别是 36.2~66.1%, 21.4~58.8%, 28.0~56.4%, 31.2~50.8%, 17.0~38.6% 和 3.0~5.3%, 在肠阶段，重金属的生物可给性要远低于在胃阶段。无论是在肠阶段还是在胃阶段，重金属的生物可给性均呈现出随粒径增大而降低的趋势。

图2 重金属浓度随土壤粒径变化的规律

图3 重金属在胃阶段（图左）和肠阶段（图右）的生物可给性随土壤粒径变化的规律

本研究以“手尘的粒径分布”为切入点，将儿童土壤摄入的粒径分异、土壤污染物浓度和生物可给性的粒径分异同时纳入模型，构建了精细化的土壤经口暴露评估方法，并与传统方法从外暴露水平和与内暴露的关联两个纬度进行了比较。根据前文讨论的研究结果，构建的精细化土壤经口暴露评估模型如下所示：

新构建的模型考虑土壤粒径分布及生物可给性，对土壤经口暴露进行了更加精细化的评估。以新构建模型为基础的研究发现各粒径土壤对土壤经口暴露的贡献存在较大差异，其中0~25 µm粒径的贡献率最高，占总暴露水平的35.3~44.1%，并且贡献率随粒径的增大呈现降低趋势。采用本研究建立的精细化模型计算的重金属外暴露水平是传统模型的2.0 ~3.4 倍。此外，以铅为例，与传统模型相比，精细化模型估算的土壤铅暴露水平与血铅具有更显著和更好的关联性。

图4 不同评估模型下铅的土壤经口暴露水平与血铅之间的相关性分析

研究结论：

本研究系统地探讨了儿童经口摄入可能性、重金属浓度、重金属生物可给性与土壤粒径之间的关系。在此基础上，建立了基于手尘粒径分布的精细化土壤经口暴露评估模型。改进后的模型计算的外暴露水平与传统模型存在较大差异，并且与内暴露水平有更强的关联性，能更准确地反映实际暴露水平和个体间的差异。

作者介绍

王贝贝，博士，北京科技大学能源与环境工程学院讲师。主要研究方向为污染物的精细化暴露评估方法。今年来主持国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划土壤专项子课题、国家重点研发计划大气专项子课题等项目。在Environmental Health perspective, Journal of Hazardous Materials, Environmental pollution, Chemosphere等期刊发表文章50余篇，主编专著4部，参与编写国家环境保护标准3项，获环境保护科学技术奖二等奖1项。

邮箱：wangbeibei723@ustb.edu.cn

段小丽，博士，教授，博士生导师，北京科技大学能源与环境工程学院副院长。长期致力于“环境污染的人体暴露与健康风险评估”领域，近年来主持承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目，发表中英文学术论文190余篇，主持/参与多项国家标准制修订，曾应邀作为技术专家参与世界卫生组织（WHO）室内空气质量指南文件的修订。主持我国首次人群环境暴露行为模式研究，主编完成我国首部《中国人群暴露参数手册》，为我国环境健康风险评估提供了重要的数据基础。获国家科学技术进步二等奖1项，省部级科技进步奖3项。任国际暴露科学学会亚洲分会主席、国家环境基准专家委员会委员、第八届国家卫生健康标准委员会环境健康标准专业委员会委员、中国环境科学学会理事、中国环境科学学会环境暴露专业委员会副主任委员等。2021年获“国家生态环境保护专业技术领军人才”。

通讯邮箱：jasmine@ustb.edu.cn