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人類(lèi)的生存與自然之間一直存在著十分密切的關(guān)系，但是近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們一味地追求經(jīng)濟(jì)利益而忽略環(huán)境保護(hù)，造成了嚴(yán)重的污染和對(duì)自然平衡的破壞，進(jìn)而影響人類(lèi)的健康，甚至導(dǎo)致了一些嚴(yán)重疾病的發(fā)生。造成環(huán)境污染的原因分為自然污染和人為污染。目前，環(huán)境污染主要還是人類(lèi)活動(dòng)造成，其中以化學(xué)污染最為突出，而金屬污染就在其中。

金屬，包括必需元素和非必需元素，是一組廣泛分布在環(huán)境中的物質(zhì)，具有環(huán)境持久性、生物累積性和不可生物降解性。在環(huán)境中，金屬的濃度差異很大。由于金屬元素幾乎存在于所有環(huán)境介質(zhì)中，并且可以通過(guò)受污染的水、食物，以及空氣、灰塵等途徑進(jìn)入人體。而大量研究表明，接觸重金屬可能導(dǎo)致各類(lèi)健康問(wèn)題，包括心血管疾病、神經(jīng)損傷、腎損傷、糖尿病甚至癌癥。如鎘會(huì)導(dǎo)致高血壓，引起心腦血管疾病；破壞骨骼和肝腎，并引起腎衰竭；鉛是重金屬污染中毒性較大的一種，一旦進(jìn)入人體將很難排除，能直接傷害人的腦細(xì)胞，特別是胎兒的神經(jīng)系統(tǒng)，可造成先天智力低下等等。

來(lái)自多國(guó)的研究人員進(jìn)行了相關(guān)研究，將評(píng)估不同目標(biāo)人群的金屬暴露水平作為研究目標(biāo)。這些研究為進(jìn)一步的人類(lèi)金屬暴露評(píng)估和其他毒理學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。但是迄今為止，很少有關(guān)于中國(guó)西北地區(qū)普通人群暴露其他非必需和必需金屬水平的研究。甘肅省位于中國(guó)西北部黃土高原的西部，而先前的研究報(bào)告了甘肅省嚴(yán)重的金屬污染情況。并且甘肅省許多地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，其中包括多種代表性的必需和非必需元素，所以對(duì)該地區(qū)人群進(jìn)行了樣品的采集。來(lái)自南開(kāi)大學(xué)的趙洪芝副教授團(tuán)隊(duì)采集了181名中國(guó)甘肅省普通人群尿液樣品，并綜合利用斯皮爾曼相關(guān)性分析、曼-惠特尼 U 檢驗(yàn)和克魯斯卡爾-沃利斯檢驗(yàn)研究人體尿液金屬濃度水平和影響濃度水平的因素，研究成果發(fā)表于 Toxics。

表1表示測(cè)得的14種金屬元素的濃度水平和檢出限等信息。其中有11種金屬的檢出率在85%以上，包括 Cr、Ni、As、Sr、Se、Cd、Al、Fe、Cu、Zn 和 Rb。本研究中的參與者尿液中大多數(shù)金屬元素的濃度與其他區(qū)域研究中參與者的水平相當(dāng)，并各個(gè)金屬濃度水平之間的斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)為弱至中等強(qiáng)度。而同時(shí)本研究中，靖遠(yuǎn)縣的參與者表現(xiàn)出較高的尿 Zn 和 Sr 水平。

表1. 尿比重校正后的金屬濃度水平。

同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)性別對(duì) Tl、Rb 和 Zn 的濃度有顯著影響。Ni、As、Pb、Sr、Tl、Zn、Cu 和 Se 的濃度在不同年齡組之間表現(xiàn)出顯著差異，并隨著參與者的年齡增長(zhǎng)而下降。而在另一方面，經(jīng)常暴露于土壤 (暴露于土壤>20分鐘/天) 的參與者與未暴露于土壤的組參與者之間的尿液 Zn 和 Sr 濃度存在顯著差異，這表明了經(jīng)常接觸土壤的人可能更容易接觸金屬。此處以年齡這一影響因素進(jìn)行主要說(shuō)明。圖1表示的不同年齡組之間的尿液中金屬濃度的差異，其中包括 Ni、As、Se、Tl、Sr、Pb、Cu 和 Zn 這8種元素。在成人組 (>18歲) 中，參與者尿液中必需元素 Ni、Se 和 Zn 的中位濃度低于幼兒 (1~5歲)、兒童 (6~11歲) 和青少年 (12~18歲) 組的參與者。同時(shí)可以很容易地看出，成人組尿液中 Sr 和 Zn 的中位濃度低于兒童組。此外，幼兒組參與者尿液中 Pb 和 Cu 的中位濃度高于成人組。

圖1. 不同年齡組尿中金屬 Ni (A)、As (B)、Se (C)、Tl (D)、Sr (E)、Pb (F)、Cu (G) 和 Zn (H) 濃度的差異 (μg/L)。

與成人和青少年相比，兒童體內(nèi)的金屬水平可能更高，這可能是因?yàn)樗麄兊幕A(chǔ)代謝率和相對(duì)食物攝入量更高，毒素清除率更低。此外，兒童每單位體重的皮膚表面積比成年人大得多。因此，他們可以通過(guò)皮膚吸收更多有毒物質(zhì)，并將更多有毒物質(zhì)帶入體內(nèi)。兒童的器官或組織仍在發(fā)育中，因此他們對(duì)環(huán)境污染金屬的影響更敏感。最近的許多研究表明，高濃度的金屬暴露會(huì)影響兒童的健康和發(fā)育，說(shuō)明金屬元素可能對(duì)兒童的健康產(chǎn)生更不利的影響。

本研究彌補(bǔ)了中國(guó)西北地區(qū)生物監(jiān)測(cè)的不足，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)測(cè)定金屬的尿液濃度之間存在一定的相關(guān)性。14種目標(biāo)元素中有11種的檢測(cè)頻率在85%以上，而高檢出率表明了這類(lèi)污染物元素廣泛存在，并與人類(lèi)接觸有關(guān)。參與者尿液中必需金屬的幾何平均濃度范圍為1.96至849.98 μg/L；非必需金屬的濃度范圍為0.11至267.58 μg/L。性別對(duì) Tl、Rb 和 Zn 的濃度有顯著影響；Ni、As、Pb、Sb、Tl、Zn、Cu 和 Se 與年齡相關(guān)的濃度趨勢(shì)各不相同；接觸土壤的參與者和未接觸土壤的人的尿液中 Zn 和 Sr 濃度存在顯著差異。這表明性別、年齡和與土壤的接觸等多種因素會(huì)對(duì)人體重金屬濃度水平產(chǎn)生了重大影響，對(duì)人類(lèi)構(gòu)成潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。

張子寧

南開(kāi)大學(xué)

環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生在讀，主要研究方向?yàn)槲廴疚锏娜梭w暴露，參與課題“本土化場(chǎng)地土壤環(huán)境暴露參數(shù)方法學(xué)與指標(biāo)體系” (2019YFC1804602)。

趙洪芝 副教授

南開(kāi)大學(xué)

南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授，研究領(lǐng)域?yàn)榄h(huán)境與健康 (污染物的人體暴露、基于質(zhì)譜的代謝組學(xué)等)，主持國(guó)家科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于代謝組學(xué)的鄰苯二甲酸酯暴露及其與年齡交互作用導(dǎo)致妊娠糖尿病機(jī)制研究 (42177412)”。發(fā)表 SCI 論文78篇，總引用1800余次，谷歌 H 指數(shù)25，其中以第一作者或通訊共發(fā)表 SCI 論文24篇。擔(dān)任 B. Environ. Contam. Tox. 期刊編委。

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