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目的:
砷在自然界中分布广泛,是常见的环境污染物。砷中毒已成为威胁人类健康的重大公共卫生问题。国际癌症研究所(IARC)已将砷及砷化合物确定为人类致癌物。世界范围内慢性砷中毒发生普遍,国外报道主要为饮水型慢性砷中毒。到目前为止,全世界已有接近2亿人处在饮用高砷水的健康损害中,我国有300万以上人口处在饮水型高砷暴露危险之中,确诊病人近3万。因此,天然污染导致的饮水砷中毒正引起世界各国的广泛重视,饮水砷最高允许浓度则成为倍受关注的焦点。
上世纪60年代WHO推荐的饮水砷最高允许浓度为50μ,g/L,各国几乎均采用了WHO的这一推荐值作为本国的饮用水卫生标准。1993年,WHO修改了原推荐值,将饮水砷最高允许浓度下调至10μg/L。但是,WHO新推荐值的提出,依据并不充分,世界各国对此态度不一。2007年,我国对饮用水卫生标准进行修订,集中饮用水供水采用WHO的新推荐标准10μg/L,而农村分散式供水标准仍维持50μg/L。
通过饮水摄入到体内的砷,随血液到达全身各处,其主要靶器官为肝脏,在此经过一系列生物学作用,即氧化-还原和甲基化,价态和形态发生相互转化,最终大部分经肾脏随尿液排出。研究表明,机体不同砷代谢毒性产物的构成会受到其自身砷代谢模式的影响,并可能造成个体砷中毒易感性的差异。因此,尿中各种形态砷的含量及相对分布与机体砷的砷代谢情况及砷毒性的作用机制密切相关,已成为机体砷代谢水平和近期砷暴露的重要评价指标。
本研究通过对饮水型不同浓度慢性砷暴露人群尿砷代谢产物进行检测,从砷代谢模式的角度,对不同暴露水平,特别是饮水砷浓度低于WHO推荐标准10μg/L,和介于WHO推荐标准与我国分散式供水标准50μg/L之间的两组人群进行比较,探讨其砷代谢模式在性别、年龄等方面是否存在差异,进而对我国饮水砷卫生标准进行初步评价,并为饮水砷安全限值的确定提供依据。
方法:
一、我国目前非病区地下水水砷浓度分布状况调查
收集本课题组结合国家十一五转移支付投入和联合国儿童基金会投入,对新疆,内蒙,山西,陕西,吉林,江苏,江西,四川,宁夏,安徽,山东,黑龙江,青海,甘肃及河南15个省的非砷中毒病区饮用水井的水砷浓度资料进行分析。各省区随机选择非砷中毒的自然村,根据每村的饮水井数,应用10%抽样法,按照东西南北中区域抽取水样,样品由各省地病中心收集并测定水砷浓度。本课题组对这些资料进行统计分析。
二、现场流行病学调查
1、调查地区
根据研究计划,结合实际情况,选择山西省大同市天镇县所辖6个村和朔州市应县作为饮水型砷暴露调查地区。该地区远离工业区,以分散式供水为主,且各村之间人口构成、经济水平、自然气候、生活习惯等因素均无明显差异。
2、调查对象
通过自愿参与和入户走访相结合的方式,选择当地村民,居住超过5年,年龄在18岁以上的健康成人作为研究对象。尿样采集前3天,所有研究对象未食用海产品。
3、调查方法
安排培训合格的调查员,使用专用的调查信息登记表,直接询问调查对象,现场记录相关信息。
(1)一般状况:年龄、性别、职业、家庭成员、文化程度等。
(2)生活习惯:吸烟、饮酒、饮食特点、疾病史等。
(3)饮水情况:现饮用水类型、水砷浓度、测定时间、饮水习惯、日饮水量等。
5、体格检查和砷中毒筛查
体检由专业医疗人员按统一规范进行操作,检查项目包括体重、身高、血压等。同时,依据《中国砷中毒诊断标准》(WS/T211-2001)对所有研究对象进行慢性砷中毒皮肤症状筛查。
6、样品采集
现场采集人群即时尿15ml,迅速置于0-4℃冰盒中,收集当同尿样统一于-20℃制冷设备中保存。待调查结束后,将所有尿样冷藏运送回实验室,保存于-80℃直至待测。尿样采集所用器具均在使用前置于5%硝酸中浸泡24h,并以去离子水洗净待用。
三、实验室检测
1、尿形态砷检测
冷冻尿样经融化及消化处理后,使用冷阱捕集氢化物发生原子分光光度计测定待测样品中的砷含量。该方法测定3种形态砷化物检测限均为1ng,变异系数<5%。标准物质为日本环境研究所提供。
2、尿肌酐检测
用尿肌酐测定试剂盒(苦味酸法)对尿液样本Cr浓度进行测定。尿液样本用蒸馏水作1:200稀释,取稀释尿样1.6ml加入苦味酸溶液0.5ml和浓度为0.75mol/L的氢氧化钠溶液0.5ml。混匀上述各试剂,37℃水浴10min,取出后流水冷却,1cm光径,510nm波长,空白管调零,测定各管吸光度值。
四、统计分析
采用SPSS16.0软件,对数据进行统计分析。通过对尿砷原始数据进行对数转化,使尿砷数据服从或近似服从正态分布,并进行相应统计,分析结果以几何均数(geometric mean,GM)表示。采用卡方检验比较3组不同饮水砷砷暴露水平人群性别、生活习惯分布。采用单因素方差分析,比较3组不同砷暴露人群之间连续变量的差异,两两比较采用LSD法。相同砷暴露水平人群,男性与女性间连续变量比较采用两独立样本t检验。以P<0.05为统计学差异显著。
结果:
本研究共348名研究对象,均为慢性饮水型砷暴露,采用WHO最新推荐的10μg/L饮水砷卫生标准和我国分散式供水采用的50μg/L饮水砷卫生标准作为划分界限,根据研究对象饮水砷浓度,将其分为3组,即:A组(饮水砷浓度<10μg/L)70人,B组(10μg/L≤饮水砷浓度<50μg/L)154人,C组(饮水砷浓度≥50μg/L)124人,所有研究对象经体检,均未发现砷中毒症状,亦无肾脏疾病。3组不同砷暴露水平人群在年龄、性别、吸烟及饮酒构成上具有均衡性,无统计学差异。
1、我国目前非病区地下水水砷浓度分布的基础数据分析
所调查的15省区中,各省水砷浓度超过10μg/L的水井比例从1.51%到34.22%不等,平均为13.56%。其中超过13.56%的省份有6个,占调查省份总数的40%。如果以50μ,g/L为标准,超过该标准的水井数仍然占调查总数的约2%。
2、不同饮水砷暴露人群尿砷含量与砷代谢模式比较
随着饮水砷暴露水平的升高,尿中各种形态砷代谢产物以及总砷含量也逐渐增高。C组人群尿中iAs、MMA、DMA和TAs含量均显著高于A组和B组人群(P<0.05)。A组人群尿iAs%显著高于B组和C组(P<0.05),而DMA%显著低于B组和C组(P<0.05)。A组和B组人群MMA%无显著差异。A组FMR显著低于C组(P<0.05),且SMR显著低于B组(P<0.05)。
3、相同饮水砷暴露不同性别人群砷代谢模式比较
C组中男性MMA%显著高于女性,DMA%显著低于女性(P<0.05)。C组中女性SMR显著高于男性(P<0.05)。A组和B组FMR、SMR男女间均无显著差异。
4、相同饮水砷暴露不同年龄人群砷代谢模式比较
C组中,18~39岁人群和40~49岁人群iAs%显著高于60~岁人群,且FMR显著低于60~岁人群(P<0.05)。A组和B组不同年龄人群FMR、SMR均无显著差异。
结论:
1、我国地下水砷溶出基础值较高,分布面积较广。在15省抽样调查的分析表明,水砷浓度超过10μg/L的水井数接近14%。超过50μg/L水井数仍然占调查总数的约2%。
2、饮水砷浓度低于50μg/L的暴露水平,机体砷甲基化能力未受影响。
3、饮水砷浓度低于50μg/L的暴露水平,性别和年龄对机体砷代谢模式无显著影响。
4、从砷代谢模式角度评价,我国当前50μg/L的分散式饮用水砷卫生标准是安全的。