生物有效性

或稱生物利用度，生體利用率或生體可用率，在藥理學上是指所服用藥物的劑量部分能到達體循環，是藥物的一種藥物動力學特性。按照定義，當藥物以靜脈注射時，它的生物利用度是100%。但是當藥物是以其他方式服用時，如口服，它的生物利用度因不完全吸收及首渡效應而下降。生物利用度是藥物動力學的一個重要工具，在計算非靜脈注射的藥物劑量時都需要考慮。

土壤元素生物有效態(bioavailable fraction) 通常指土壤中生物可吸收的元素形態。土壤元素生物有效性(bioavailability) 是指實驗測得的土壤元素生物有效態量與總量的比值。以化學提取法為例，土壤元素生物有效性表徵公式為: 生物有效性(%)=土壤元素化學提取量/土壤元素總量×100。土壤污染物可經呼吸、口腔攝入、皮膚吸收等途徑進入人體。土壤—作物、土壤—水、土壤—動物或人體系統中元素遷移富集是土壤重金屬污染風險評價與預測的研究重點。土壤金屬元素生物有效性不僅與元素地球化學行為有關，而且受土壤酸鹼性、陽離子交換量、氧化還原電位、有機質含量、質地、粘土礦物組成、其他元素濃度以及吸附和解吸作用的控制。生物對元素的吸收還與生物種類有關。只有綜合考慮土壤元素活化遷移行為、生物毒性、生物可利用性，才能客觀評價土壤元素污染程度。例如，與重金屬鎘較易遷移進入作物不同，土壤鉛活動遷移能力很弱，作物可食部分及水體中鉛濃度一般較低，污染土壤鉛濃度常遠高於食物和飲水，土壤攝入成為人體鉛暴露的重要途徑。因而，土壤鉛污染評價除了考慮土壤—作物、土壤—水體系外，更應注重口—手攝入途徑，由此提出了土壤鉛生物可給性概念。生物可給性(bioaccessibility) 是指從土壤中解吸出來，能溶於胃液，並能被人體吸收進入血液循環系統的潛在毒物組分佔總量的比例，即土壤中直接進入人體消化系統並可被人體胃腸道溶解吸收的元素量佔總量的比例。

化學作用與元素有效性

從固定吸附狀態中活化溶出是決定土壤金屬元素生態環境效應的關鍵，直接關係到元素對土壤微生物的影響，以及在土壤—水、動植物、人體間的遷移循環。元素行為、賦存形態及其分配取決於土壤多相體系中離子與土壤組分間的複雜反應，即土壤酸鹼性(p H)、氧化還原電位、有機質、粘土礦物組成等控制下的溶解、絡合、擴散、遷移、吸附、吸收、沉澱、揮發等作用。其中，粘土礦物和氧化物表面的專屬吸附和離子交換作用，碳酸鹽、氫氧化物、磷酸鹽沉澱物的形成，與土壤有機質或無機組分形成複合體等等，對金屬元素生物有效性都有重要影響。例如，當土壤溶液中陰、陽離子濃度超出其溶解度時，鉛磷酸鹽(Pb5(PO4)3Cl) 的沉澱、鐵錳氫氧化物對鉛的專屬吸附、碳酸鹽緩衝作用對鉛吸附的影響( 高濃度碳酸鹽導致鉛的沉澱) 等，這些作用都將導致土壤鉛生物有效性較低。

重金屬成因來源

土壤重金屬存在形態及其生物有效性與其成因來源密切有關。在基岩風化成土過程中，原生礦物逐漸分解，次生礦物不斷形成，來自母巖的金屬元素部分保留於原生礦物，其餘則隨着原生礦物破解而活化釋放，或淋溶進入水體，或被次生礦物結合或吸附。由於鉛的地球化學特性所致，經過長期演化，鉛的生物有效性往往較低。相比而言，人為來源金屬元素活動性和生物有效性較強。研究表明，由大氣乾濕沉降、剎蟲劑、化肥、垃圾、污泥、灌溉等帶入土壤的人為源金屬元素的生物有效性，高於來自成土母質，經成土作用過程的自然來源元素。

植物吸收與根際作用

植物吸收累積是生態系統中微量金屬元素遷移循環並影響動物、人體健康的重要環節。植物籍新陳代謝機理以主動方式吸收銅、鉬、鋅等必需的營養元素，而以主動或被動( 非代謝) 方式吸收鉛等非必需元素。植物根系對元素的吸收過程，不僅受土壤元素生物有效性控制，還與土壤—溶液—根界面元素遷移擴散速率等因素有關。植物根系數量、蒸騰作用對元素從土壤向根表面遷移、從根表面進入根系、以及由根向莖葉運移有重要影響。當植物根系以相同機理吸收不同離子時，元素吸收遷移還受離子間競爭作用的影響。 ^[1]