2004 不同工作环境人群多环芳烃的日暴露总量

不同工作环境人群多环芳烃的日暴露总量

中国环境科学 2004,24(5)：515~518 China Environmental Science

不同工作环境人群多环芳烃的日暴露总量

＊段小丽1,魏复盛2,杨洪彪3,Zhang Jim4, Zhang Lin4,许 军1 (1.北京科技大学土木与环境工程学院,北京

100083；2.中国环境监测总站,北京 100029；3.鞍山市环境监测中心站,辽宁 鞍山 114004；4.Environmental and Occupational Health Sciences Institute, 170 Frelinghuysen Road, Piscataway, New Jersey 08854－1179, U.S.A.)

摘要：研究了100名处于不同工作与生活环境人群14种PAHs化合物的24h个体呼吸(PM10和气相)及饮食暴露量.结果表明,参试人群按PAHs暴露量从大到小顺序排列为焦炉炉顶工人>焦炉炉侧工人>焦炉炉底工人>炼钢管理人员>办公室工作人员.焦炉工人BaP日暴露量可达8~25ìg/d;焦炉工人PAHs日暴露量为一般人群的几十至上百倍,造成差异的原因主要是不同人群日呼吸暴露量的不同,而饮食暴露量的组间差异不大;除二苯并(a,h)蒽外的13种PAHs化合物日暴露量两两呈显著正相关.

关键词：多环芳烃(PAHs)；苯并(a)芘(BaP)；呼吸；饮食；暴露量；相关关系

中图分类号：X503 文献标识码：A 文章编号：1000－6923(2004)05－0515－04

Daily total exposure amount to polycyclic aromatic hydrocarbons of crowd of different work environment. DUAN Xiao-li1, WEI Fu-sheng2, YANG Hong-biao3, Zhang Jim4, Zhang Lin4, XU Jun1 (1.Unversity of Science and Technology, Beijing 100083, China；2.China National Environmental Monitoring Center, Beijing 100029, China；3.Anshan Environmental Monitoring Center, Anshan 114000, China；4.Environmental and Occupational Health Sciences Institute, 170 Frelinghuysen Road, Piscataway, New Jersey 08854－1179, U.S.A.). China Environmental Science, 2004,24(5)：515~518 Abstract：100 non-smoking adults in different jobsites were involved as volunteer subjects in this study. Their 24h personal PM10 and gas phase samples were collected by personal air samplers. Food samples during the same 24h were collected by “duplicate plate” method. A HPLC/FL technique was used to quantify 14 PAHs compounds. Subjects’ order in terms of descending PAHs exposure dose were top-oven coke workers, side-oven coke workers, bottom-oven coke workers, factory administrators and office employees. For general group, 70% of their daily PAHs exposure was from dietary intake. For coke workers, inhalation contributed 90% of their daily PAHs exposure. Daily exposure dose to PAHs for coke oven workers were tens to hundreds times those for general group. Daily exposure to BaP, a surrogate of PAHs mixture, for coke oven workers was 8~25ìg/d. Daily exposure dose to 14 individual PAHs were significantly correlated to each other except dibenzo(a,h)anthracene.

Key words：polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)；benzo(a)pyrene (BaP)；inhalation；dietary intake；exposure dose；correlation

多环芳烃(PAHs)是煤炭、石油、木材等有机源及暴露物中PAHs化合物间的相关关系.为物热解和不完全燃烧的产物,其中苯并(a)芘(BaP)PAHs暴露风险评价提供了基础数据,对不同工是一种强致癌物[1,2].职业暴露于高浓度PAHs环

境的焦炉工人肺癌死亡率高[1];北欧冰岛人由于

长期食用PAHs含量很高的烟熏食品,胃癌高发

[2].由于PAHs在环境中分布非常广泛,人们在日

常生活工作中对其暴露是不可避免的(如呼吸、

饮食甚至一些皮肤接触),日积月累对健康可能

产生潜在危害[1].综合评价人体对PAHs的暴露

程度及风险水平成为人们日益关注的问题[2].作

者研究了不同工作环境人群PAHs日暴露量、来作环境人群采取措施减轻PAHs暴露危害提出建议. 1　　实验部分　1.1 受试者选择 100名受试者选自我国东北某市,均为不吸 收稿日期：2004－01－05 基金项目：中美科技合作项目1R-CA94743-01的子课题 * 责任作者, 院士, weifs@http://wendang.chazidian.com

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516 中 国 环 境 科 学 24卷

烟成人(23~51岁),男65名,女35名.其中,50名为焦炉工人,根据不同工作场所又将其分为“炉底”、“炉侧”、“炉顶”3组;另外50名为一般人群,包括25名远离工业区的办公室人员和25名炼钢厂管理人员.采样时间为2002年11~12月. 1.2 仪器、试剂与材料

个体空气采样器,包括BGI个体采样泵,BGI电池,PEMTM个体采样切割头(内装直径25mm石英纤维滤膜,采集PM10),聚四氟乙烯固定器[内装两段密度为0.02g/cm3,长100mm,直径17mm的聚氨酯泡沫(PUF),采集气相样品];索氏提取装置和250mL圆底烧瓶;真空旋转蒸发仪;Florisil

小柱,WATERS 051960; EPA610 PAHs混标, Supelco;二氯甲烷,异辛烷,苯,乙腈,Tedia, HPLC纯;反相HPLC色谱仪(Waters 600E),可编程序荧光检测器(Waters 470);LC-PAH专用液相色谱柱(25cm×4.6mm, SupelcosilTM 5ìm). 1.3 样品采集

受试者在参试的24h内(包括8h工作时间)都要随身佩戴个体采样器.切割头挂到胸前,采样口朝外.睡觉时放到枕边,洗澡时放到防潮且离受试者最近的位置.采样流速约为4L/min,采样前后流速的均值作为采样流速.采样流速与时间的乘积即为采样体积.

在空气样品采集当天,受试者所食用的全部食品(不包括饮料和汤)都要留出备份装入饭盒.由于PAHs为脂溶性,在饮用水中含量非常低, BaP日饮水暴露量约为0.002ìg/d[1],可忽略.焦炉工人身着防护服,故未考虑皮肤暴露.

受试者在该24h内排泄的尿液样品也全部采集并作PAHs代谢产物羟基多环芳烃测定. 1.4 样品处理与分析

采集所得的PM10(滤膜)和气相(PUF)样品单独进行处理.先经二氯甲烷索氏提取,再经真空旋转蒸发后用乙腈定容到1mL[3].24h的食品样捣碎并充分混匀称重.准确分取100g,用KOH、乙醇溶液皂化4h,异辛烷萃取后经过滤、真空旋转蒸发、Florisil小柱净化,最后用乙腈定容到

1mL[4].空气和食物样品在整个处理过程中都要避光.提取液在冰箱冷冻(－20℃)保存.用乙腈－水梯度洗脱－反相HPLC/可编程序荧光检测的方法对14种PAHs[萘、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、 、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)苝,在美国环境保护局规定的16种PAHs优先污染物名单[1]之列]进行定量分析[5].14种PAHs化合物的回收率均在70%以上,其中空气和食物样品中苯并(a)芘(BaP)的回收率在85%左右. 1.5 暴露量的计算

将受试者对应PM10或气相PAHs浓度

(ng/m3)与呼吸量(15m3)[5]的乘积作为其PAHs的“日PM10暴露量”或“日气相暴露量”,二者之和为“日呼吸暴露量”.受试者食品浓度(ng/g)与日饮食量(g)乘积作为其PAHs的“日饮食暴露量”.“日呼吸暴露量”和“日饮食暴露量”之和作为“日暴露总量”.数据分析用SPSS完成. 2　　结果与讨论　

2.1 不同工作环境人群BaP的日暴露总量 由于BaP致癌性强,常被作为研究PAHs的代表化合物[1],表1列出了实验所选人群BaP的PM10、气相、食品暴露量及日暴露总量.图1为日暴露BaP来源比例示意.

由表1和图1可见,不同工作环境人群BaP日呼吸暴露量存在很大差异,一般人群约为0.1~

0.3ìg/d,比文献报道0.05~0.19ìg/d[5]高出近1倍,约有92%来自PM10暴露;焦炉工人为一般人群的25~170倍,相当于日吸350~1250支香烟的暴露水平[6],炉顶工人高于炉侧工人,二者均高于炉底工人,约98%来自PM10暴露;受试者BaP日饮食暴露量为0.7~1.4ìg/d,与文献报道的0.16~1.6ìg/d[1]暴露水平相当,组间差异不大,这可能是由于受试者选自同一城市,饮食习惯基本相同.一般人群饮食暴露是主要来源,约占70%以上,而焦炉工人呼吸暴露是主要途径,约占90%以上.

不同工作环境人群多环芳烃的日暴露总量

5期 段小丽等：不同工作环境人群多环芳烃的日暴露总量 517

表1 不同工作环境人群BaP日暴露量(ìg/d)

Table 1 Daily exposure to BaP among general population and coke oven workers (ìg/d)

参 数

项 目 算术均值

日PM10暴露量

标准偏差 中位值 范 围 算术均值

日气相暴露量

标准偏差 中位值 范 围 算术均值

日食品暴露量

标准偏差 中位值 范 围 算术均值

日暴露总量

标准偏差 中位值 范 围

一般人群

1组 0.14 0.08 0.13 0.001~0.28 0.01 0.02 0.001 0.001~0.07 1.39 3.13 0.53 0.06~13.49 1.54 3.11 0.62 0.23~13.62

2组 0.26 0.15 0.23 0.001~0.66 0.01 0.04 0.001 0.001~0.19 0.74 0.63 0.52 0.08~2.40 1.01 0.58 0.82 0.29~2.57

3组 7.18 11.53 3.45 0.001~45.56

0.01 0.02 0.001 0.001~0.08 0.98 0.55 0.95 0.32~2.26 8.17 11.52 4.60 0.43~46.54

焦炉工人 4组 17.50 33.38 10.69 0.73~155.56

0.02 0.02 0.02 0.001~0.09 0.87 0.33 0.98 0.32~1.46 18.39 33.31 11.15 1.18~156.20

5组 24.89 35.91 16.54 0.02~144.93

0.03 0.03 0.03 0.001~0.11 1.01 0.58 0.86 0.43~2.65 25.93 35.79 17.35 0.51~145.77

注: 1组为办公人员(25人),2组为炼钢管理人员(25人),3组为炉底工人(14人),4组为炉侧工人(20人),5组为炉顶工人(16人)

日空气暴露比例(%)

1组

2组

3组受试组

4组

5组

日饮食暴露比例(%) 20 40 60 80 100

但动物实验证明其大都具有致癌性[8],各组人群PAHs暴露来源也不同,焦炉工人以呼吸暴露为主,加强职业防护、改善工作环境应为优先措施;而一般人群饮食暴露占很大比重,在改善其空气环境质量的同时,要特别注意合理膳食,少吃烟熏、烧烤等PAHs含量高的食品.

图1 不同工作环境人群BaP日暴露来源比例示意 Fig. 1 Different proportion of inhalation and dietary intake

of BaP across different groups

日呼吸暴露比例日饮食暴露比例

注同表1

2.2 不同工作环境人群PAHs的日暴露总量 图2为不同工作环境人群14种PAHs的日暴露总量(算术均值)示意.可见,14种PAHs化合物的暴露总量呈现出的规律为:焦炉工人高于一般人群,且炉顶工人高于炉侧工人和炉底工人.焦炉工人PAHs日暴露量是一般人群的数十至数百倍;2~3环PAHs(如萘等)的暴露量大,可达几十至上百µg,4~6环以上PAHs(如BaP等)相对较低,

图2 不同工作环境人群PAHs日暴露总量示意

Fig.2 Daily exposure to PAHs across different groups

1.萘, 2.二氢苊, 3.芴, 4.菲, 5.蒽, 6.荧蒽, 7.芘, 8.苯并(a)蒽, 9. , 10.苯并(b)荧蒽, 11.苯并(k)荧蒽, 12.苯并(a)芘,

13.二苯并(a,h)蒽, 14.苯并(g,h,i)苝

注同表1

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518 中 国 环 境 科 学 24卷

2.3 各PAHs各化合物日暴露总量的相关关系

用Spearman检验PAHs化合物日暴露总量的相关性,所得相关系数见表2.除二苯并(a,h)蒽与个别化合物相关性较差(可能是由于该化合物

含量低,方法灵敏度不够),其余化合物均达到了两两显著正相关.特别是强致癌物BaP及致癌性的苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a,h,i)苝和非致癌物芘等均呈显著相关.

表2 总暴露物中PAHs化合物相关关系(n=100)

Table 2 Correlation coefficient between two individual PAHs in terms of total daily exposure dose (n=100)

化合物 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

化 合 物 编 号

1 1.00

2 0.79 1.00

3 0.80 0.86 1.00

4 0.71 0.78 0.85 1.00

5 0.75 0.79 0.90 0.94 1.00

6 0.34 0.33 0.49 0.54 0.64 1.00

7 0.64 0.71 0.77 0.75 0.83 0.50 1.00

8 0.71 0.82 0.81 0.81 0.82 0.47 0.78 1.00

9 0.66 0.82 0.75 0.80 0.81 0.48 0.79 0.80 1.00

10 0.76 0.87 0.87 0.83 0.88 0.50 0.79 0.89 0.85 1.00

11 0.76 0.88 0.85 0.83 0.85 0.45 0.76 0.90 0.83 0.97 1.00

12 0.72 0.85 0.85 0.80 0.83 0.49 0.74 0.90 0.82 0.95 0.97 1.00

13 0.09* 0.26 0.19* 0.18* 0.22** 0.19* 0.16* 0.24** 0.29 0.32 0.29 0.29 1.00

14 0.73 0.81 0.85 0.77 0.85 0.52 0.79 0.85 0.78 0.91 0.91 0.92 0.32 1.00

注: 1~14分别代表14种PAHs化合物,同图2. * P >0.05(不相关);** 0.05>P >0.01(相关);其余P<0.01(显著相关)

3 结论

3.1 焦炉炉顶工人、炉侧工人、炉底工人、炼钢管理人员、办公室工作人员BaP的日暴露量依次减小.焦炉工人PAHs日暴露量是一般人群的十至数百倍.

3.2 2~3环PAHs日暴露量较大,4~6环PAHs暴露量较低.由于后者具有致癌性,更值得关注. 3.3 焦炉工人PAHs日暴露以呼吸暴露为主,而一般人群以饮食暴露为主.

3.4 除二苯并(a,h)蒽外,各PAHs化合物日暴露量呈两两正相关关系.

参考文献：　

[1] Environmental health criteria 202. Selected non-heterocyclic

polycyclic aromatic hydrocarbons [M]. Geneva: World Health Organization, 1998.

[2] 程元恺.致癌性多环芳烃 [M]. 北京:人民卫生出版社,1979. [3] 杨洪彪,段小丽,Jim Zhang,等.焦炉工人PAHs空气日均暴露浓

度分析 [J]. 环境监测管理与技术,2004,16(4):13－16.

[4] Dennis M J, Massey R C, McWeeny D J, et al. Analysis of

polycyclic aromatic hydrocarbons in UK total diet [J]. Fd. Chem. Toxic., 1983,21(5):569－574.

[5] Method TO-13, Deternination of benzo(a)pyrene and other

polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) in ambient air using gas chromatographic(GC) and high performance liquid chromato-graphic(HPLC) analysis [S].

[6] Scherer G, Conze C, Von Meyerinck L, et al. Importance of

exposure to gaseous and particulate phase components of tobacco smoke in active and passive smokers [J]. Int. Arch. Occup. Environ. Health, 1990,62:459－466.

[7] 王连生.环境化学进展 [M]. 北京:化学工业出版社,1995.

作者简介：段小丽(1977－)女,山西交城人,北京科技大学在读博士

生,研究方向为环境污染与人体健康的关系.发表论文4篇.