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土壤受痕量金属(TMs)污染危害生态和人类健康。研究人员对摩洛哥西北大型城市垃圾场的土壤、植物(锦葵Malva sylvestris和光烟草Nicotiana glauca )和蜗牛(Otala spp. 和Theba pisana)开展研究。结果显示垃圾场相关物质 TMs 超标,该研究为垃圾管理提供依据。
在城市发展进程中,土壤污染问题日益凸显,尤其是垃圾填埋场周边土壤受痕量金属(Trace Metals,TMs)污染的情况备受关注。大量未经妥善处理的废弃物被倾倒在垃圾场,其中的 TMs 不断向周边土壤扩散,不仅破坏土壤生态,还可能通过食物链进入人体,威胁人类健康。然而,以往对于城市地区土壤 - 植物 - 蜗牛系统中 TMs 转移规律的研究较少,特别是在摩洛哥人口密集的城市区域,相关科学信息极为匮乏。为深入了解这一问题,来自摩洛哥的研究人员针对摩洛哥西北部一座大型城市垃圾场开展了研究,其成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》上。该研究对认识 TMs 污染危害、制定有效管控策略意义重大,有助于保护生态环境和人类健康。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,于 2020 年 3 月湿季在垃圾场划分三个区域,采集了 36 份植物(锦葵和光烟草)及其根际土壤样本,36 份蜗牛(Theba pisana和Otala spp.)样本 ,并在无污染区域采集 6 份样本作为对照。分析方法上,对土壤、植物和蜗牛样本进行预处理后,使用火焰原子吸收光谱法测定 TMs 含量。通过计算生物富集因子(Bioconcentration Factor,BCF)、转移因子(Transfer Factor,TF)和生物累积因子(Bioaccumulation Factor,BAF)评估 TMs 在不同生物间的积累和转移情况,运用非参数检验和多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)分析数据。
研究结果
- 土壤中痕量金属含量:对照区土壤 TMs 含量符合标准,垃圾场土壤中 Cd、Cu 和 Zn 含量远超 FAO/WHO 标准,且除 Cd 外,其他 TMs 在垃圾场土壤中分布不均。
- 植物中痕量金属含量:垃圾场植物的 TMs 含量显著高于对照区,部分元素在不同植物及器官间存在差异。锦葵积累 Cr 和 Zn 的能力强于光烟草,且部分植物器官 TMs 含量超过 FAO 和欧盟标准。
- 蜗牛中痕量金属含量:垃圾场蜗牛 TMs 含量远高于对照区,Otala spp. 积累能力更强,部分 TMs 含量超 WHO 和 USFDA 标准。
- 植物中痕量金属的生物富集和转运:对照区和垃圾场植物的 BCF 值多小于 1,但部分植物对 Cu 和 Zn 有一定富集能力。两区植物 TF 值均大于 1,表明 TMs 在植物体内易从根部向地上部分转运。
- 蜗牛中痕量金属的生物积累:垃圾场蜗牛部分组织对 Cd、Zn 和 Cu 的 BAF 值大于 1,说明可通过食物链积累 TMs。且蜗牛内脏对多数 TMs 的积累能力最强。
- 影响蜗牛软组织痕量金属积累的因素:MLR 分析表明,锦葵叶片 TMs 含量是影响蜗牛内脏 TMs 积累的主要因素,土壤理化参数(如 OM、EC 和 CaCO3)也对蜗牛 TMs 积累有显著影响。
研究表明,该垃圾场是土壤 TMs 污染的重要源头,其土壤中 TMs 含量远超标准,对生态环境构成严重威胁。植物在 TMs 转移中起关键作用,锦葵和光烟草虽不是 TMs 积累型植物,但能将 TMs 从土壤转运至地上部分。蜗牛通过摄食污染的植物叶片和土壤颗粒积累大量 TMs,对人体健康存在潜在风险。土壤理化性质和植物 TMs 含量显著影响蜗牛的 TMs 积累。该研究为垃圾处理和污染防控提供科学依据,后续研究可拓展样本范围,深入探究土壤参数对 TMs 生物有效性的影响机制,评估对人体健康的风险,为保护生态和人体健康提供更有力支持。