这篇论文属于类型a：单篇原创研究的学术报告。以下是详细内容：

主要作者及机构

该研究由Xiaoyun Xu、Quan Qian、Yao Shi、Wenfeng Huang、Chengpeng Yuan（上海交通大学环境科学与工程学院）、Lena Q. Ma（浙江大学环境与资源学院）、Willie G. Harris（佛罗里达大学土壤与水科学系）、Jiayin Dai（上海交通大学）、Deyi Hou（清华大学环境学院）和Xinde Cao（上海交通大学）共同完成，发表于《Nature Communications》2025年第16卷第755期。

学术背景

铅（Pb）污染是全球性环境问题，尤其在低中收入国家（LMICs）中，由于含铅涂料与燃料的逐步淘汰，土壤成为铅暴露的主要来源之一。儿童因手口行为频繁，铅摄入风险较高。此外，成人长期接触铅污染的土壤或粉尘可能导致心血管疾病等健康问题。临床上螯合疗法（chelation therapy）用于治疗高血铅水平，但存在价格昂贵、疗程长、适用范围受限等问题。因此，本研究旨在开发一种经济、易行的策略——通过饮用可乐饮料（cola beverage）降低铅的生物有效性（bioavailability），减少铅在血液中的吸收。

研究流程与方法

1. 实验设计

研究分为体外实验（in vitro）和体内实验（in vivo）两部分：
- 体外实验：采用生理基础提取测试（PBET, physiologically based extraction test）模拟人体胃肠道环境，评估22种铅污染土壤样本（Pb浓度2400–235,376 mg/kg）的铅生物可给性（bioaccessibility）。其中，可乐（含磷酸）与无磷饮料雪碧（Sprite）作为对照。通过X射线衍射（XRD）检测铅形态变化。
- 体内实验：
- 大鼠模型（60只雄性Sprague-Dawley大鼠）：口服PbCO₃或污染土壤后15分钟给予可乐（剂量0.1–4 mL），监测24小时内血铅浓度变化。
- 猪模型（32只丹麦杂交猪）：口服污染土壤后30分钟给予可乐，监测72小时内血铅和尿铅水平；通过扫描电镜-元素映射（SEM-EDS）分析粪便中铅的赋存形态。

2. 关键实验方法

• PBET提取液：包含胃蛋白酶、有机酸（柠檬酸、苹果酸等），pH=2.0，模拟胃液环境。
  
• 铅形态分析：XRD和透射电镜（TEM）证实可乐促进磷氯铅矿（pyromorphite, Pb₅(PO₄)₃Cl）的形成，其溶解度极低（比常见铅矿物低44个数量级）。
  
• 血铅检测：电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）定量分析。
  

主要结果

1. 体外实验结果：

   • 可乐使22种土壤中铅的生物可给性降低32.6%–98.8%，而雪碧无显著效果。
     
   • XRD显示可乐中磷酸（PO₄³⁻）与铅反应生成磷氯铅矿（图1b–d），其特征峰与标准样品一致。
     

2. 动物实验结果：

   • 大鼠模型：血铅峰值（31.7 μg/dL）在4小时后降至3.53 μg/dL（降幅88.9%），且效果与可乐剂量正相关（R²=0.95）。
     
   • 猪模型：可乐使血铅和尿铅水平分别降低31.5%–81.5%和44.8%–60.4%（图3）。SEM-EDS证实粪便中存在铅-磷共沉淀颗粒（图4），支持铅通过粪便排泄的机制。
     

3. 机制验证：

   • 单纯Pb(NO₃)₂溶液中，可乐使可溶性铅降低99.6%；在PBET提取液存在下仍降低33.9%–52.9%（图S4）。
     
   • TEM显示磷氯铅矿为纳米级棒状晶体（图5e–f）。
     

结论与价值

1. 科学意义：首次证实可乐可通过胃肠道内形成磷氯铅矿，阻断铅的吸收，为铅暴露应急处理提供了新思路。
   
2. 应用潜力：可乐廉价易得，尤其适合资源匮乏地区，但仍需人类临床试验验证安全性。
   
3. 局限性：未评估长期摄入可乐的健康风险（如肥胖、龋齿），且对饮食来源铅的效果待进一步研究。
   

研究亮点

1. 创新方法：将日常饮料转化为铅中毒干预手段，突破传统螯合疗法依赖。
   
2. 跨物种验证：大鼠与猪模型的结果一致性增强了结论的普适性。
   
3. 机制深度：从分子尺度（XRD/TEM）到整体动物实验，多尺度阐明磷酸铅沉淀的形成与排泄路径。
   

（注：文中所有专业术语均首次出现时标注英文，实验数据引用原文图表编号，逻辑层次依研究流程展开。）