| 成果名称: | 不同形态砷在土壤-稻米-大鼠链的变迁机制及风险评估研究 |
| 完成单位: | 广东省农业科学院农产品公共监测中心 |
| 主要人员: | 王旭、王富华、文典、张展、耿安静、杨慧、何舞、杨兰、杨锐 |
| 介绍: | ①课题来源与背景：课题背景：砷广泛存在于环境中，可通过多种途径污染食物赖以生存的土壤，不仅会对土壤-植物系统产生毒害导致土壤退化、农作物产量和品质下降，更严重的是可能通过食物链危及人类的生命和健康。有时在土壤中的浓度并不高，但是通过陆生或水生食物链的富集，最终在食物中的重金属含量大大提高，并且这种危害具有隐蔽性、富集性和不可逆性。As的长期摄入容易引发"黑脚病"，导致血管末梢坏死还会引发皮肤癌、肺癌、肝癌和膀胱癌等疾病。As随着工业"三废"、肥料农药的使用、电子产业发展、城市化进程加快慢慢潜入到环境中，污染食物赖以生存的土壤，从而通过食物链危及人类健康。水稻是世界三大粮食作物之一，是我国最主要的粮食作物，其播种面积占全国粮食播种面积的30％左右，产量占50％。稻米是我国膳食营养结构中占有最大比例的食物，中国每人每年平均消费约97公斤大米，稻米的质量安全在食物安全中占有重要地位。我国湖南常宁县有大面积受砷污染水稻田，其含砷量为92～840mg／kg；在湖北有8000多公顷水田受砷污染。水稻的砷污染更应该引起足够的重视。As元素以不同形态的化合物存在于自然界中，空气、土壤、沉积物和水中主要有三氧化二砷（As2O3）、亚砷酸盐(AsⅢ)、砷酸盐(AsⅤ)、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA) 等。不同形态的砷毒性差异较大，无机砷的毒性最大，有机砷的毒性较小，其中有机砷中的砷糖甚至被认为是无毒的（王旭，2012）。因此仅依据总As含量来反映其毒性效应是不合理的，结合不同形态As含量分析才能揭示真正的毒性效应。由于As危害人体的数据难以直接获得，一般选择代表人体毒理特征的动物大鼠作为实验对象表征对人体的危害。有报道称As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA、DMA、砷胆碱（AsC）、砷甜菜碱（AsB）对大鼠的半致死量分别为14、20、700-1800、700-2600、6500、10000 mg/kg。不同形态的砷在生物体内又可以相互转化，但是这种转化是怎样的机制，不同形态As从土壤到动物整个生物链中的迁移有什么样的规律至今不清楚。因此，本项目通过研究As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA、DMA四种不同形态的As从土壤到稻米再到大鼠的转移规律和转化机制，揭示不同形态As在食物链中的积累特征，找出As在食物链中不同形态间的转化规律和机制，通过评价不同形态As对大鼠的危害而推到对人体的危害。为科学评价As毒害提供科学依据和数据支撑，为保障农产品质量安全提供一定理论依据。课题来源：省农业科学院院长基金（项目编号：201318） ②技术原理与性能指标：技术原理：采用As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA、DMA四种不同形态As污染的土壤进行水稻盆栽试验，再使用收获的含不同形态As复合污染的稻米和As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA、DMA四种不同形态单因素污染的稻米进行大鼠毒理学试验。在整个过程中分别测定植物或动物不同生理期、不同器官中的As形态及其含量，研究不同形态的As在土壤-稻米-动物系统中的转移和转化机制，揭示不同形态As从土壤向水稻和从稻米向动物体内变迁的规律，找出影响不同形态As变迁的关键因子，评估不同形态As污染对人体产生的风险。 性能指标：1）通过向土壤中添加4种分别5个浓度的砷，种植5种水稻300盆盆栽实验，获得水稻根、茎、叶、穗、米中的4种形态及总砷的22500个数据。获得4种不同形态的砷向水稻中转移的时空迁移规律和累积分布特征。2）采用81只大鼠对4种形态砷的28天动物代谢实验，获得大鼠排泄物（粪和尿）、血液及7个身体部位的4种砷含量数据4050个，以及28天给药后的肝脏和肾脏的病理分析，得到大鼠食用4种不同形态砷毒理学效应和形态变迁规律。3）找出了4种不同形态的砷在土壤-稻米-大鼠系统中的变迁的影响因子。 ③技术的创造性和先进性：1）本研究突破了前人将砷视为一种污染物的前提，将对人体毒性差异较大的砷分形态进行食物链迁移效应和毒性效应研究，更加科学地评价砷的生物学和毒理学特征。2）本研究通过摸清不同毒性砷在植物和动物体内的转化，从而找到控制砷不同毒性转化的关键因子，通过控制砷形态的转化减少砷对生物体的危害。3）本研究将整个食物链串接起来，从动物的毒理学危害为出发点，研究从土壤向整个食物链转移的变迁规律，减少了砷污染途径中的不确定因素，使砷污染的危害评价更加科学，应用性更强。 ④技术的成熟程度、适用范围和安全性：本技术已经达到了成熟应用阶段，可适用于不同基质农产品中其他重金属的相关研究。该技术除使用的重金属在高浓度时存在一定的毒性外，其他方面安全性高。 ⑤应用情况及存在的问题：本技术目前处于小批量或小范围应用，存在的主要问题是目前国内外对砷的形态分析及相关的食物链风险评估研究刚起步。 ⑥历年获奖情况：本研究获得广东省科技进步三等奖一项（粤府证：〔2016〕2913号）（"基于风险评估的珠三角菜地重金属污染分类阈值研究与应用"） |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0393 |
| 登记日期: | 2018-10-19 |
| 研究起止时间: | 2013.01 至2015.12 |
| 所属行业: | 农、林、牧、渔业 |
| 所属高新技术类别: | 现代农业 |
| 评价单位名称: | 广东省农业科学院 |
| 评价日期: | 2017.01.10 |
