青藏高原典型生态系统硒和砷的分异、传输及健康风险
文献类型：学位论文
| 作者 | 仝双梅 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 杨林生 ; 李海蓉 |
| 关键词 | 硒和砷 分异 传输 健康风险 青藏高原 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 英文摘要 | 硒对人体和动物是一种必需的生命元素，缺乏或过量都会引起疾病，硒元素环境暴露与健康之间有着密切的关系。在世界和中国存在高硒区和低硒区，人体的硒状态高度依赖饮食，饮食是人体摄入硒的主要暴露途径，作物中硒的含量受其生长的土壤环境中硒水平的控制。砷是一种非金属元素，已被国际致癌物研究机构(IARC)和国家毒性方案(NTP)列为已知的一级人类致癌物。通过饮用水和食物长期接触无机砷(iAs)会增加患癌症和许多非癌症健康的风险，比如糖尿病、高血压、心血管疾病、不良妊娠症和儿童智力下降等。砷和硒具有相似的化学性质，但其生物学效应存在显著差异，硒对砷的毒性抑制作用已被广泛报道。 本研究综合利用文献查阅法、野外调查采样法、数据统计法、GIS 空间分析、相关性分析等方法，以青藏高原拉萨地区和青海东部为研究区域，分析不同地区地理生态系统土壤（耕作土和自然土）和作物硒和砷的含量水平、水平地域分异特征、土壤不同剖面硒和砷的垂直分布，探讨硒和砷在生态系统中从土壤-作物，膳食、砖茶和饮用水-人体的传输及影响机制，并进一步评估人体对硒和砷暴露的健康风险，以期指导当地人群建立合理的膳食结构，保障人群健康避免低硒或高砷引起的相关疾病，为青藏高原地区人群生命健康以及提高人群综合素质提供可借鉴的理论依据。本研究主要结论如下： （1）拉萨地区 80%的土壤样点处在缺硒等级，5.33%和13.33%的土壤样点处于边缘和足硒等级，1.33%土壤样点处于高硒等级。青海东部地区4.29%的土壤样点处在缺硒等级，47.14%和 44.29%的土壤样点处于边缘和足硒等级，4.28%土壤样点处于高硒等级。拉萨地区自然土和耕作土中硒和砷的有效态占总量的 百分比均高于青海东部地区。拉萨自然土和耕作土分别有 94.74%和 91.89%比例的土壤砷为无污染等级，青海东部 92.06%自然土和 73.51%耕作土呈现砷无污染 等级。自然土和耕作土剖面硒和砷最易于在表土层聚集，其次在心土层聚集，而少量比例的点位出现硒和砷在底土层发生累积。部分土壤剖面中硒和砷含量有比较一致的变化趋势，可能是这些点位的硒砷可能是同源或者有比较相近的来源。 （2）在西藏的成土环境中, 土壤母质以物理风化为主，而大多数地区化学风化作用相对微弱，土壤中硒的含量在很大程度上保持着母质的地球化学特征， 青海土壤主要母质类型是第四纪黄土和第三纪红土物质以及各种岩石风化物， 冲、洪积物和风沙淀积物质。本研究两个地区土壤总硒、总砷、有机质含量和 土壤 pH 没有明显的相关性，土壤有机质与土壤总硒、总砷含量及有效性没有相关性。土壤总硒含量与黏粒和粉粒含量呈正相关关系，与砂粒含量呈负相关关系，土壤总砷及有效砷含量与土壤中黏粒、粉粒和砂粒含量没有显著的相关性。 （3）在土壤-根-茎-叶-籽系统，硒和砷在四种作物的迁移呈现先增加后减小再增加再减小的模式。除了燕麦外，研究区作物硒和砷在茎-叶这一环节均表现出最强的迁移能力。作物根部对硒和砷有明显的排斥能力，能抵制它们从地下进入根部。作物根部硒的累积可以促进砷从土壤向根系的累积，而砷的累积又可以促进硒从土壤向根系中的累积。叶中硒浓度的升高似乎可以促进砷从地下部分向地上叶部进行累积和转运，并促进了砷从茎到叶的迁移，而砷浓度的升高似乎也反过来加强了硒从地下部分向地上叶部的累积和转运，并促进了硒从茎到叶的迁移。 （4）利用线性回归模型，建立了青稞、小麦、玉米和燕麦作物从土壤-作物系统籽粒硒和砷的迁移累积预测模型。 （5）青稞、小麦、糌粑和面粉等硒含量均较低，低于我国谷物硒健康阈值(25µg·kg-1 ) ，膳食中总砷的含量均低于国家规定的大米总砷含量上限0.5mg·kg1。砖茶中硒的平均含量显著高于膳食中的硒含量，砷浓度未超过农业部茶叶污 染物标准中砷的限值。饮用水硒浓度和大部分砷浓度均在 WHO(2011)推荐的 10 µg·L-1 标准值以内。两个地区人体尿液中砷的含量与饮用水中砷的含量呈显著 的正相关关系，表明人体尿液可以作为人体砷暴露的生物标记物，两个地区人 体尿液中硒和砷的含量均呈正相关关系。 （6）本研究居民的日摄入硒总 PDI 低于推荐膳食剂量 55 μg·day-1，低于膳食硒的最低需求量 22 μg·day-1。研究区每日砷摄入处于低砷水平，低于中国其它地区及世界上的其它国家。拉萨六个地区的平均 PDISe都低于最低膳食硒要求22 μg·day-1以及可能发生大骨节病(KBD)的值 11 μg·day-1。青海地区，玛沁、贵南、班玛和同德平均 PDISe都低于22 μg·day-1，但高于11 μg·day-1，而贵德、兴海和共和的含量均在 11μg·day-1 以下。平均总 PDIAs 在拉萨部分地区超出美国环境保护署推荐的最大口服每日剂量(RfD) (0.30 μg·kg-1 bw·day-1 )，但低于无机砷的限制临时耐受周摄入量(PTWI) 15 μg·kg-1 bw。尽管大骨节病地区硒营养状况有所改善，大骨节病发病率明显下降，但大骨节病和非大骨节病地区的日硒摄入量仍较低。 （7）居民硒、砷暴露风险的评估，仅单独考虑 PDISe 或 PDIAs 或 HQSe 或HQAs 会低估当地居民健康风险所占的比例，不能反映两者的综合影响。利用BRV 标准不仅能反映硒对砷的保护作用所产生的硒拮抗作用，还能反映硒摄入 量的最低安全水平和硒中毒的阈值，与其它标准相比，它能显示出最高的健康 风险比例。 |
| 学科主题 | 环境科学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 136 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184618]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 仝双梅. 青藏高原典型生态系统硒和砷的分异、传输及健康风险[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。