昆明主要市售中药重金属污染状况及源头和末端去除研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cynthia0737
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使用中药治疗各种疾病在中国已经有几千年的历史,中药作为一种低毒性的天然药物,其产品日益受到世界各地的欢迎。随着全球工业化的发展,土壤环境受到各种重金属的污染,进而导致中药重金属含量超标。中药重金属超标问题不仅制约了中药在国际市场的发展,还导致中药质量和药效的下降并威胁到人们的身体健康。本论文首先对云南昆明市售中药中重金属污染状况进行检测,然后从中药重金属污染的源头(土壤本身)和末端(中药自身)进行中药重金属的去除,开展了以下三个方面的研究:(1)从昆明市大药房采购60种中药,并检测了Cu、Cd、Pb、Zn、As和Hg 6种重金属的含量,比对《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中规定的限量,分析中药中每种重金属的超标情况。对镉超标较为严重的8种中药(川牛膝、骨碎补、前胡、千年健、贯众、黄精、百合及乌药)中Cd化学形态进行分析,并测定了4种高重金属含量的中药(白附子、乌药、千年健、川牛膝)中重金属的溶出情况,综合评估了中药中重金属对人体健康的风险。(2)运用几种不同的淋洗剂(H3PO4、K2CO3、CH3COOK、KH2PO4、HNO3和KNO3)对重金属污染土壤进行淋洗(soil washing)修复,筛选出淋洗效果最好的淋洗剂和最佳的淋洗条件,并分析了淋洗处理前后土壤中重金属的化学形态和土壤理化性质的变化,最后通过种植对重金属吸收较强的薄荷(Mentha haplocalyx)检验土壤淋洗修复的效果。(3)为了进一步降低中药煎服液中重金属的含量,通过三种吸附剂(壳聚糖、人造沸石和活性炭)对中药煎服液中的Cd进行吸附实验,通过吸附动力学和等温吸附来分析吸附效果。论文主要研究结果如下:1.昆明60种市售中药重金属含量测定结果表明,部分中药的Cd、Hg和Cu的含量超过了《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》(WM2-2001)中规定的限量标准,三种元素的超标率分别为38.8%、8.3%和1.7%。中药中Cd的化学形态主要以果胶和蛋白质结合态为主,其他五种化学形态的含量依次为水溶态>磷酸盐结合态>草酸盐结合态>残渣态>无机态,表明虽然中药中镉的超标率最高,但Cd赋存形态的生物活性和毒性较低。四种中药中Zn、Cu、Cd、Hg、As和Pb的平均溶出率分别为47.4%、33.8%、20.5%、6.1%、5.4%和4.8%。通过对Cd和Hg的危害系数(HQ)的计算结果表明,中药中的Cd和Hg对人体健康没有威胁。2.土壤淋洗修复实验结果表明,HNO3对Cd和Pb的去除效果相对较好,在淋洗温度35℃、淋洗时间90 min、淋洗固液比为1:10时,1%HNO3对土壤中的Cd、Pb的去除率分别为75.7%和60.6%。淋洗后的土壤与原土壤相比,土壤中的全氮、有效磷显著增加,但土壤全磷、全钾、有效氮、有效钾和有机质显著降低。淋洗前土壤样品中Cd的化学形态主要为铁锰氧化物结合态(F3,32.37%)、可交换态(F1,29.93%)和碳酸盐结合态(F2,26.39%),用1%硝酸淋洗后,Cd的化学形态主要是F1(62.68%),用Ca(OH)2调节淋洗后土壤的pH值至中性后,土壤中Cd的化学形态主要为残渣态(F5,30.38%)和F3(25.48%);淋洗前土壤中Pb的化学形态主要为F3(44.61%)和F5(40.57%),用1%硝酸淋洗后,Pb的化学形态主要为F5(44.66%)和F1(34.23%),用Ca(OH)2调节pH至中性后,土壤样品中Pb的化学形态主要是F5(52.32%)和F3(33.45%)。通过对薄荷的株高、根长、生物量的测定表明,土壤淋洗后并回调pH值种植的薄荷,其生长状况未发生显著变化,且薄荷地上和地下部分Pb和As含量均有显著降低,但Cd、Cu和Zn的含量没有显著差异。3.中药煎服液中Cd的去除实验表明,三种吸附剂均能使中药煎服液中的Cd含量达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中Cd的限值(0.005mg L-1)其中壳聚糖的吸附效果最好,当壳聚糖的用量为1g(吸附剂和中药煎服液之比为1:25)时,Cd的去除率达到70%。壳聚糖、人造沸石和活性炭三种吸附剂对中药煎服液中Cd的等温吸附更适合运用Freundlich等温模型描述,而三种吸附剂对中药煎服液中Cd的动力学吸附则更适合用二级动力学吸附模型描述。综上所述,昆明60种市售中药中Cd、Hg和Cu均出现不同程度的超标,其中Cd超标率最高,但镉超标中药中Cd的化学形态主要以果胶和蛋白质结合态为主,生物活性和毒性较低,对人体健康的风险不大;1%HNO3能有效去除土壤中的Cd和Pb,并使土壤中的全氮、有效磷显著增加,但土壤全磷、全钾、有效氮、有效钾和有机质均有显著降低,需要重新回调土壤pH值,用回调pH值后的土壤种植对重金属吸收较强的薄荷,其地上和地下部分Pb和As含量均显著降低;壳聚糖对中药煎煮液中Cd的去除效果最好,其等温吸附过程更适合运用Freundlich等温模型进行描述。
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