我国北方典型城市居民人体血清中PCDD/Fs暴露水平:性别差异与年龄变化趋势

朱桢磊, 王世杰, 金京熙, 胡吉成, 金军. 我国北方典型城市居民人体血清中PCDD/Fs暴露水平:性别差异与年龄变化趋势[J]. 环境化学, 2022, 41(2): 429-438. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020100501
引用本文: 朱桢磊, 王世杰, 金京熙, 胡吉成, 金军. 我国北方典型城市居民人体血清中PCDD/Fs暴露水平:性别差异与年龄变化趋势[J]. 环境化学, 2022, 41(2): 429-438. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020100501
ZHU Zhenlei, WANG Shijie, JIN Jingxi, HU Jicheng, JIN Jun. Exposure level of PCDD/Fs in the human serum samples from a typical city in northern China: Sex difference and age trend[J]. Environmental Chemistry, 2022, 41(2): 429-438. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020100501
Citation: ZHU Zhenlei, WANG Shijie, JIN Jingxi, HU Jicheng, JIN Jun. Exposure level of PCDD/Fs in the human serum samples from a typical city in northern China: Sex difference and age trend[J]. Environmental Chemistry, 2022, 41(2): 429-438. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020100501

我国北方典型城市居民人体血清中PCDD/Fs暴露水平:性别差异与年龄变化趋势

    通讯作者: Tel:15101127789, E-mail:jichhu@muc.edu.cn
  • 基金项目:
    国家自然科学基金(21407185)资助.

Exposure level of PCDD/Fs in the human serum samples from a typical city in northern China: Sex difference and age trend

    Corresponding author: HU Jicheng, jichhu@muc.edu.cn
  • Fund Project: the National Natural Science Foundation of China(21407185).
  • 摘要: 多氯代二苯并二恶英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins,PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans,PCDFs)因具有环境持久性、生物累积性和高毒性而广受人们关注。本研究采集了我国北方典型工业城市烟台市共计480位居民的血清,其中男性和女性血清样本各240份,年龄范围为18—54岁,测定和分析了PCDD/Fs的浓度水平和单体组成特征,讨论了不同年龄段及男女性别之间的暴露差异。男性血清中PCDD/Fs的平均浓度为231 pg·g−1,女性为156 pg·g−1,主要单体分别为OCDF和1,2,3,4,6,7,8-HpCDF;男性血清中PCDD/Fs的平均毒性当量浓度为11.0 pg·g−1,女性为18.7 pg·g−1。在25—29、30—34、35—39的3个年龄段中,男性血清TEQ水平高于女性,其余均低于女性,这可能与男女职业暴露差异有关。20—24岁女性血清中TEQ水平最高,主要由较高浓度的1,2,3,7,8-PeCDD造成。25—54岁女性血清样本中TEQ浓度随年龄增大而增大,这可能与人体年龄增长而新陈代谢强度降低有关,导致人体组织中PCDD/Fs随年龄增长而逐渐累积。男性年龄与血清中的TEQ不呈相关性。此外,penta-CDF、hexa-CDF、penta-CDD和hexa-CDD是TEQ的主要贡献同系物,占比80.5%以上。考虑到该市存在可能的工业暴露源,PCDD/Fs对城市居民造成的健康风险应持续关注。
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  • 图 1  男性和女性居民血清样本中PCDD/Fs质量浓度及TEQ浓度的对比

    Figure 1.  Comparison of PCDD/Fs mass and TEQ concentration in serum samples of male and female

    图 2  不同年龄段居民血清中四至八氯代PCDD/Fs浓度的贡献占比

    Figure 2.  The contribution proportion of tetra- to octa-PCDD/Fs in serum of residents at different age groups

    图 3  不同性别居民血清中PCDD/Fs单体组成与其在再生铜冶炼厂[25]烟道气中的对比

    Figure 3.  Comparison of the proportion of PCDD/Fs congeneers in serum of different sex residents with stack gas samples[25] in the secondary copper smelter

    图 4  不同年龄段居民血清中PCDD/Fs单体(a)和同系物(b)对TEQ的贡献占比

    Figure 4.  The contribution proportion of PCDD/F congeners (a) and homologues (b) to TEQ in serum of residents at different age groups

    图 5  烟台市居民血清中PCDD/Fs质量浓度及TEQ浓度随年龄段变化趋势

    Figure 5.  The trend of PCDD/Fs mass and TEQ concentrations with age in the serum of residents in Yantai City

    表 1  烟台市血清样品基本信息

    Table 1.  Basic information of serum samples in Yantai City

    样本编号
    Sample number
    年龄段
    Age
    捐赠人数
    Numbers of donors
    脂重/g
    Lipid weight
    男性-1<20300.0205
    男性-22024300.0163
    男性-32529300.0177
    男性-43034300.0176
    男性-53539300.0220
    男性-64044300.0246
    男性-74549300.0177
    男性-85054300.0262
    男性总和1854240
    女性-1<20300.0158
    女性-22024300.0183
    女性-32529300.0228
    女性-43034300.0200
    女性-53539300.0215
    女性-64044300.0194
    女性-74549300.0225
    女性-85054300.0218
    女性总和1854240
    样本编号
    Sample number
    年龄段
    Age
    捐赠人数
    Numbers of donors
    脂重/g
    Lipid weight
    男性-1<20300.0205
    男性-22024300.0163
    男性-32529300.0177
    男性-43034300.0176
    男性-53539300.0220
    男性-64044300.0246
    男性-74549300.0177
    男性-85054300.0262
    男性总和1854240
    女性-1<20300.0158
    女性-22024300.0183
    女性-32529300.0228
    女性-43034300.0200
    女性-53539300.0215
    女性-64044300.0194
    女性-74549300.0225
    女性-85054300.0218
    女性总和1854240
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    表 2  烟台市居民人体血清中PCDD/Fs的浓度水平(pg·g−1

    Table 2.  The concentrations of PCDD/Fs in human serum of Yantai residents

    物质
    Substance
    男性 Male女性 Female
    最小值
    Minimum
    最大值
    Maximum
    平均值
    Mean
    最小值
    Minimum
    最大值
    Maximum
    平均值
    Mean
    2,3,7,8-TCDF1.4112.74.721.1019.56.98
    1,2,3,7,8-PeCDFN.D.8.594.11N.D.24.17.53
    2,3,4,7,8-PeCDF1.9115.65.47N.D.8.201.90
    1,2,3,4,7,8-HxCDFN.D.29.87.81N.D.45.59.72
    1,2,3,6,7,8-HxCDFN.D.18.45.18N.D.23.34.96
    2,3,4,6,7,8-HxCDFN.D.22.78.66N.D.9.562.86
    1,2,3,7,8,9-HxCDFN.D.24.111.3N.D.57.017.5
    1,2,3,4,6,7,8-HpCDFN.D.65.315.7N.D.13026.0
    1,2,3,4,7,8,9-HpCDFN.D.41.712.5N.D.17.24.90
    OCDFN.D.12145.9N.D.61.414.6
    2,3,7,8-TCDDN.D.4.771.64N.D.8.201.87
    1,2,3,7,8-PeCDDN.D.6.681.51N.D.36.98.90
    1,2,3,4,7,8-HxCDDN.D.31.19.78N.D.66.712.4
    1,2,3,6,7,8-HxCDDN.D.38.16.58N.D.32.211.5
    1,2,3,7,8,9-HxCDDN.D.72.119.2N.D.39.96.15
    1,2,3,4,6,7,8-HpCDDN.D.12.25.13N.D.36.415.7
    OCDDN.D.20365.5N.D.11.02.56
    ∑PCDD31.529012150.018096.7
    ∑PCDF21.927410910.010459.0
    ∑PCDD/Fs53.443523173.7250156
      N.D.,未检出。not detected.
      
    物质
    Substance
    男性 Male女性 Female
    最小值
    Minimum
    最大值
    Maximum
    平均值
    Mean
    最小值
    Minimum
    最大值
    Maximum
    平均值
    Mean
    2,3,7,8-TCDF1.4112.74.721.1019.56.98
    1,2,3,7,8-PeCDFN.D.8.594.11N.D.24.17.53
    2,3,4,7,8-PeCDF1.9115.65.47N.D.8.201.90
    1,2,3,4,7,8-HxCDFN.D.29.87.81N.D.45.59.72
    1,2,3,6,7,8-HxCDFN.D.18.45.18N.D.23.34.96
    2,3,4,6,7,8-HxCDFN.D.22.78.66N.D.9.562.86
    1,2,3,7,8,9-HxCDFN.D.24.111.3N.D.57.017.5
    1,2,3,4,6,7,8-HpCDFN.D.65.315.7N.D.13026.0
    1,2,3,4,7,8,9-HpCDFN.D.41.712.5N.D.17.24.90
    OCDFN.D.12145.9N.D.61.414.6
    2,3,7,8-TCDDN.D.4.771.64N.D.8.201.87
    1,2,3,7,8-PeCDDN.D.6.681.51N.D.36.98.90
    1,2,3,4,7,8-HxCDDN.D.31.19.78N.D.66.712.4
    1,2,3,6,7,8-HxCDDN.D.38.16.58N.D.32.211.5
    1,2,3,7,8,9-HxCDDN.D.72.119.2N.D.39.96.15
    1,2,3,4,6,7,8-HpCDDN.D.12.25.13N.D.36.415.7
    OCDDN.D.20365.5N.D.11.02.56
    ∑PCDD31.529012150.018096.7
    ∑PCDF21.927410910.010459.0
    ∑PCDD/Fs53.443523173.7250156
      N.D.,未检出。not detected.
      
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    表 3  不同国家城市居民血清中的PCDD/Fs毒性当量浓度比较(pg·g−1

    Table 3.  Comparison of PCDD/Fs TEQ in serum of urban residents from different countries(pg·g−1

    中国烟台(本研究)
    Yantai
    西班牙[13]
    Spain
    北海道[14]
    Hokkaido
    中国湖南[19]
    Hunan
    阿克拉[20]
    Accra
    新西兰[21]
    New Zealand
    男性11.04.8
    女性18.74.6
    平均14.84.79.80266.185.30
      注:“—”,文献未报道.
    中国烟台(本研究)
    Yantai
    西班牙[13]
    Spain
    北海道[14]
    Hokkaido
    中国湖南[19]
    Hunan
    阿克拉[20]
    Accra
    新西兰[21]
    New Zealand
    男性11.04.8
    女性18.74.6
    平均14.84.79.80266.185.30
      注:“—”,文献未报道.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-05
  • 录用日期:  2022-01-13
  • 刊出日期:  2022-02-27

我国北方典型城市居民人体血清中PCDD/Fs暴露水平:性别差异与年龄变化趋势

    通讯作者: Tel:15101127789, E-mail:jichhu@muc.edu.cn
  • 1. 中央民族大学生命与环境科学学院,北京, 100081
  • 2. 北京市食品环境与健康工程技术研究中心,北京, 100081
基金项目:
国家自然科学基金(21407185)资助.

摘要: 多氯代二苯并二恶英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins,PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans,PCDFs)因具有环境持久性、生物累积性和高毒性而广受人们关注。本研究采集了我国北方典型工业城市烟台市共计480位居民的血清,其中男性和女性血清样本各240份,年龄范围为18—54岁,测定和分析了PCDD/Fs的浓度水平和单体组成特征,讨论了不同年龄段及男女性别之间的暴露差异。男性血清中PCDD/Fs的平均浓度为231 pg·g−1,女性为156 pg·g−1,主要单体分别为OCDF和1,2,3,4,6,7,8-HpCDF;男性血清中PCDD/Fs的平均毒性当量浓度为11.0 pg·g−1,女性为18.7 pg·g−1。在25—29、30—34、35—39的3个年龄段中,男性血清TEQ水平高于女性,其余均低于女性,这可能与男女职业暴露差异有关。20—24岁女性血清中TEQ水平最高,主要由较高浓度的1,2,3,7,8-PeCDD造成。25—54岁女性血清样本中TEQ浓度随年龄增大而增大,这可能与人体年龄增长而新陈代谢强度降低有关,导致人体组织中PCDD/Fs随年龄增长而逐渐累积。男性年龄与血清中的TEQ不呈相关性。此外,penta-CDF、hexa-CDF、penta-CDD和hexa-CDD是TEQ的主要贡献同系物,占比80.5%以上。考虑到该市存在可能的工业暴露源,PCDD/Fs对城市居民造成的健康风险应持续关注。

English Abstract

  • 多氯代二苯并二恶英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins, PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans, PCDFs)是一类具有高辛醇水分配系数,在环境中难降解,可在生物脂肪中蓄积并通过食物链进入人体的污染物[1]。根据氯原子在芳环上取代数目和位置的不同,PCDD/Fs有210种异构体,其中17种2,3,7,8位氯取代的二恶英/呋喃被认为可对人类健康产生较大危害[2]。因为这些PCDD/Fs单体可与芳烃受体结合,诱导基因表达,破坏正常的激素信号传导途径,对人体具有很强的致突变性、致癌性和致畸性,同时还会引起生殖障碍和发育缺陷,已于2001年作为首批受控持久性有机污染物列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》污染物名单中[3-5]。除用于科学研究,人类从未故意生产过PCDD/Fs,其主要在化工生产过程中和热过程被无意生成和释放,如杀虫剂、除草剂生产的副产物和城市固废焚烧、有色金属冶炼过程中的无意排放[6-8]

    PCDD/Fs经工业源释放后,可迁移扩散到大气、土壤和沉积物等不同环境介质中,人体主要通过膳食摄入、呼吸和皮肤接触等途径暴露。已有研究通过测定空气、土壤、食物和其他环境介质中PCDD/Fs的浓度来评估人类的暴露水平[9-10]。但是测定人体组织可直接反映人群PCDD/Fs暴露水平,相关研究已在美国、日本、欧洲和我国部分地区开展[11]。如罗等[12]测定了越南男性血清中的二恶英水平,考虑年龄、体质指数、吸烟等因素,分析了男性患病与二恶英的关系;Zubero等[13]测定了西班牙固体废物焚烧厂附近采集的人体血清,并分年龄和性别进行了分析,发现PCDD/Fs的浓度水平与年龄无显著相关性;Baba等[14]测定了日本婴儿血清中PCDD/Fs的浓度,发现男婴和女婴的PCDD/Fs无显著差异;Wittsiepe等[15]测定了德国工业化地区19—42岁孕妇分娩时的血清和母乳中PCDD/Fs的含量,分析了工业区内人群的暴露水平;Hsu等[16]测定了中国台湾普通人群的血清样本中PCDD/Fs暴露水平,发现低龄组血清中PCDD/Fs组成特征与其他3个高龄组有显着差异,可能受到代谢速率或饮食习惯的影响,这意味着在分析PCDD/Fs对人体影响时,必须考虑样本的年龄、性别等潜在因素。目前,研究主要选择人血和母乳作为人体暴露指示样本,但母乳受到年龄、性别等限制,不具备普通人群的代表性。人体血清具有较高的脂质含量,有助于脂溶性化合物的分析;易获得不同性别、不同年龄段的血清样本;同时测定血清中PCDD/Fs是对大气、土壤等环境介质监测的补充,能更准确的评估人体PCDD/Fs的暴露水平。

    本研究采集了我国北方工业城市烟台市共计480位居民血清样本,利用气相色谱串联三重四极杆质谱联用仪测定和分析了其中PCDD/Fs的浓度水平与组成特征,并从性别和年龄段等因素分析了该市居民的PCDD/Fs暴露水平和时间变化趋势,通过单体组成特征分析了可能的暴露源。研究结果将有助于了解当前典型工业城市居民暴露PCDD/Fs的水平与特征。

    • 近年来我国有关人体血清中PCDD/Fs的研究较少,尤其是典型工业城市人体血清中PCDD/Fs的分布规律尚不清楚。烟台市作为山东省沿海工业城市,有较多冶金、机械和化工工厂,高能耗行业仍占较大比重。再生铜冶炼厂和氯碱厂等PCDD/Fs潜在排放源所在工业区坐落于该市芝罘区内,为此本研究选取芝罘区作为研究区域,于2016年在该区医院和捐赠者知情并同意的情况下,对储存在血库中用于常规病例检测的血清进行随机采集,记录了每份样本的年龄、性别、采集日期以及居住位置等信息,男性和女性志愿者的年龄范围都在18—54岁(平均37岁)。血清样本以3000 r·min−1离心15 min后,采集上清液转移至新的聚丙烯真空管中,每个血清样本采集0.5 mL,并按照其性别和年龄段(<20、20—24、24—29、30—34、34—39、40—44、40—49、50—54岁)进行混合,储存于便携式冰箱。冷藏的样本转移至实验室后,涡旋混合均匀后平均分成5份备份,每份3 mL,于冰箱-18 ℃冷冻保存,直至实验分析。每组混合样本的份数、脂重以及志愿者的年龄段等信息见表1

    • 仪器:Trace 1310气相色谱-TSQ 8000 Evo三重四极杆质谱联用仪(美国Thermo Fisher Scientific公司);AUX120电子天平(日本岛津公司);BF2000氮气吹干仪(北京八方世纪科技有限公司);R-3型旋转蒸发仪(瑞士Buchi公司)。

      实验材料:正己烷、二氯甲烷(农残级,美国J.T.Baker公司)、凝胶Bio-beads SX-3(0.098—0.046 mm粒径,美国Bio-Rad Laboratories)、甲基叔丁基醚(农残级,美国MREDA公司)、异丙醇(HPLC级,美国Fisher公司)、浓盐酸(北京北化精细化学品有限责任公司)、碱性Al2O3(使用前于600 ℃马弗炉中烘烤6 h以上,冷却至室温后置于玻璃容器内密封保存,备用)、无水硫酸钠(使用前于450 ℃烘箱中烘4 h,冷却至室温后置于玻璃容器内密封保存,备用)、高纯氮气(北京诚为信有限公司)。PCDD/Fs标准品(1613STOCK: 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、1,2,3,4,7,8,9-HpCDF、1,2,3,4,7,8-HxCDD、1,2,3,4,7,8-HxCDF、1,2,3,6,7,8-HxCDD、1,2,3,6,7,8-HxCDF、1,2,3,7,8,9-HxCDD、1,2,3,7,8,9-HxCDF、1,2,3,7,8-PeCDD、1,2,3,7,8-PeCDF、2,3,4,6,7,8-HxCDF、2,3,4,7,8-PeCDF、2,3,7,8-TCDD、2,3,7,8-TCDF、OCDD、OCDF);13C12-PCDD/Fs(DF-LCS-C与1613STOCK中各化合物相对应的13C取代化合物),均购自Wellingon公司。

    • 从冰箱取出混合血样解冻12 h,每份样品3 mL,加入一定量的内标混合物。分别向样本中加入盐酸1 mL、异丙醇3 mL、正己烷-甲基叔丁基醚(VV=1∶1) 3 mL,涡旋离心,静置过夜后提取上层清液,加入4 mL KCl水溶液(1%,W/W)去蛋白,然后分两次加入3 mL正己烷-甲基叔丁基醚(VV=1∶1)萃取,提取上层清液。将两次萃取的有机相合并后旋蒸浓缩,通过重量法测定血清样本中的脂质含量,然后加入4 mL正己烷和2 mL 0.5 mol·L−1 KOH复溶,加入3 mL正己烷萃取2次后浓缩至约1 mL,然后通过凝胶渗透色谱柱和碱性氧化铝柱净化分离,洗脱物氮吹浓缩至50 μL后待进样分析。

      使用Trace 1310气相色谱-TSQ 8000 Evo三重四极杆质谱联用仪对PCDD/Fs进行测定。质谱端采用EI源和SRM模式,以氦气(1.0 mL·min−1)为载气,离子源电压70 eV,源温为270 ℃。采用DB-5-MS色谱柱(60 m×0.25 mm i.d, 0.1 μm膜厚; Agilent Technologies)分离目标化合物。色谱柱升温程序为160 ℃保持2 min、7.5 ℃·min−1加热至220 ℃保持16 min、5 ℃·min−1加热至235 ℃保持7 min、5 ℃·min−1加热至330 ℃保持1 min。详细的仪器分析方法见之前的研究[17]

    • 使用同位素稀释法对PCDD/Fs进行定量分析,13C-PCDD/Fs内标的平均回收率为70%—120%,满足US EPA 1613方法定量的标准。只有与内标化合物的保留时间相差不超过0.1s,其离子对相对丰度比的偏差在理论值的15%以内,且信噪比大于3的目标峰才被定量。PCDD/Fs的仪器检出限为0.04—0.25 μg·L−1。每8—10个样品设定1个空白加标样,并进行与血清样品相同的前处理步骤。结果表明,空白样品均未检出PCDD/Fs或低于检出限。

    • 数据的统计分析使用SPSS 19.0。为了探究再生铜冶炼厂可能对当地居民血清中PCDD/Fs单体组成特征造成的影响,分别检验了男性和女性血清样本中PCDD/Fs单体组成特征与其在再生铜冶炼厂烟道气中的相似性。研究首先对上述样本中PCDD/Fs单体浓度进行了归一化处理(计算了各单体的百分比含量)。S-W检测结果显示男性血清和再生铜烟道气中PCDD/Fs单体占比数据呈非正态分布,所以研究采用Spearman相关性分析上述数据的相似性。

    • 本研究测定了烟台市芝罘区居民混合血清样本中17种PCDD/Fs单体的含量,并根据各样本的脂重进行了浓度校正(表2)。男性血清样本中PCDD/Fs的浓度范围为53.4—435 pg·g−1(平均231 pg·g−1),最主要的贡献单体为OCDD;女性为73.8—250 pg·g−1(平均156 pg·g−1),最主要的贡献单体为1,2,3,4,6,7,8-HpCDF;男性和女性血清中∑PCDD/∑PCDF的比值分别为1.11和1.63。由于环境中存在17种毒性强弱不同的2,3,7,8取代PCDD/Fs单体,其中2,3,7,8-TCDD毒性最强,在对PCDD/Fs毒性进行评价时,国际上常利用各单体相对于2,3,7,8-TCDD的毒性单量因子(toxicity equivalent factor,TEF)将各单体折算成相当于2,3,7,8-TCDD的量来表示,称为毒性当量(toxic equivalent quantity,TEQ)。基于PCDD/Fs浓度水平和世界卫生组织2005年发布的TEF [18],可知各年龄段血清中PCDD/Fs的TEQ。如图1所示,该市男性居民血清样本中PCDD/Fs毒性当量浓度范围为4.24—20.0 pg·g−1(平均11.0 pg·g−1),女性为5.66—52.9 pg·g−1(平均18.7 pg·g−1)。整体来看,男性血清中PCDD/Fs的质量浓度高于女性,但是TEQ却低于女性,这可能与血清中PCDD/Fs的单体组成差异有关,需进一步分析。

      Zubero等[13]在西班牙港口城市某固体废物焚烧厂附近采集了127份成年人体血清,男性血清中PCDD/Fs的TEQ水平为4.13—5.46 pg·g−1,女性为3.98—5.27 pg·g−1。Baba等[14]测定了日本北海道386名孕妇和婴儿血清中PCDD/Fs,孕妇、男婴和女婴的TEQ水平分别为9.8、14.67 、14.93 pg·g−1,由孕妇传递给男孩和女孩的PCDD/Fs无显著差异。Xiao等[19]研究了洞庭湖地区20份血液样本中的PCDD/Fs,其TEQ范围在5—109 pg·g−1,同时发现血液中TEQ值随年龄增长而增大,存在正相关关系(r = 0.6, P = 0.007),表明PCDD/Fs浓度水平会在生命周期内持续增加。Wittsiepe等[20]调查了阿克拉21名电子垃圾拆解厂员工和21名当地非职业暴露的对照组,其血清中PCDD/Fs的TEQ浓度分别为2.1—42.7 pg·g−1和1.6—11.6 pg·g−1,暴露组的平均浓度是非暴露组的4倍,该研究未作年龄、身高和体重的区分。在表3中,与其他研究对比发现,中国烟台市居民血清中TEQ水平低于中国湖南居民的TEQ水平,高于西班牙、新西兰和北海道。

    • 图2显示了不同性别不同年龄段居民血清中四至八氯代PCDD/Fs的组成特征,男性血清中四、五、六、七、八氯取代的PCDD(Tetra- to octa-CDD)的占比分别为0.71%、0.65%、15.4%、2.2%和28.4%,tetra- to octa-CDF的占比分别为2.1%、4.2%、14.3%、12.2%和19.9%;女性中tetra- to octa-CDD的占比为1.2%、5.7%、19.2%、10.1%和1.6%,tetra- to octa-CDF的占比分别为4.5%、6.1%、22.5%、19.8%和9.4%。可见女性血清中四、五、六、七取代PCDD和PCDF所占比例高于男性,但octa-CDD和octa-CDF高氯代所占比例低于男性。此外,在男性20—49岁的6个年龄段的血清样本中,PCDD/Fs组成特征较为相似,其中OCDD为主要单体之一,在各年龄段均有检出,50—54岁的血清样本的PCDD/Fs组成与其他年龄段差异较大,主要单体为1,2,3,4,6,7,8-HpCDD和1,2,3,7,8-PeCDF;女性各年龄段血清中PCDD/Fs的组成无相似性,各年龄段的优势单体均不同,其中20—24岁年龄段1,2,3,4,6,7,8-HpCDF的单体占比最高,占∑PCDD/Fs的52%。PCDD/Fs浓度和单体组成的性别差异表明男性和女性血清中的PCDD/Fs来源可能不同。

      图3所示,男性血清样本的主要单体为OCDD和OCDF,分别占比28.4%和19.9%;女性血清中PCDD/Fs主要单体为1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、1,2,3,7,8,9-HxCDF和1,2,3,4,6,7,8-HpCDD,分别占比16.7%、11.2%和10.0%。男性血清中低氯取代到高氯取代PCDD/Fs的占比总体呈现出上升的趋势,女性没有明显趋势。皮肤接触、呼吸暴露和饮食摄入是人类暴露于环境中PCDD/Fs的重要途径[22],因此男女所处的工作环境不同,接触的暴露源不同可能是影响男性和女性血清中PCDD/Fs浓度和单体组成差异的原因。此外,工业热过程排放的烟道气中PCDD/Fs主要以PCDFs为主(∑PCDD/∑PCDF<1)[23],而本研究中男性和女性血清中∑PCDD/∑PCDF的比值分别为1.11和1.65,男性更接近于1,推测该市男性居民受当地工业影响更大。此外,有研究报道烟台市芝罘区工业区土壤中PCDD/Fs的TEQ浓度(平均4.55 pg·g−1)超过了加拿大土壤质量标准,其主要来源于该工业区内一家再生铜冶炼厂的排放[24]。鉴于此,本研究进一步对比了人体血清与这家再生铜冶炼厂烟道气中PCDD/Fs组成特征的相似性。Spearman相关性分析结果表明男性血清与烟道气中PCDD/Fs单体组成存在相关性(r = 0.515, P = 0.035),而女性无相关性(r = 0.159, P = 0.541)。烟道气中的主要单体为1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、OCDF和OCDD[25],与男性血清中的主要单体相同(图3),该市男性血清中单体分布与再生铜厂烟道气中的PCDD/Fs单体分布特征更为类似,进一步验证了男性比女性更容易受到工业生产的影响。

    • 图4(a)所示,男性血清中,30—34和35—39岁年龄段各单体占比均匀,无主要单体,其中1,2,3,4,7,8-HxCDF和1,2,3,6,7,8-HxCDF的TEQ贡献率比其他年龄段高。45—49岁年龄段的主要单体为2,3,7,8-TCDD,约占56%,50—54年龄段的主要单体为2,3,7,8-TCDD(37.6%)和1,2,3,7,8-PeCDD(52.7%),与其他年龄段血清中PCDD/Fs单体组成不同,这可能与不同年龄阶段的饮食习惯和新陈代谢强弱有关。在女性血清中<20岁年龄段的主要单体为1,2,3,7,8,9-HxCDF,20—24、30—34、35—39、40—44和50—54岁5个年龄段的主要单体为1,2,3,7,8-PeCDD,25—29岁的主要单体为1,2,3,4,7,8-HxCDF和1,2,3,6,7,8-HxCDD。

      综合来看,在男性血清中,OCDD是17个单体中浓度水平最高的,占Σ17PCDD/Fs的28.4%,但是其对TEQ水平的贡献较小,占比为0.2%。女性血清中单体浓度最高的为1,2,3,4,6,7,8-HpCDF,单体占比为16.7%,而对TEQ贡献最大的单体为1,2,3,7,8-PeCDD,占比为47.6%。总体来看,女性各年龄段血清中1,2,3,7,8-PeCDD的占比均高于男性。此外,根据单体质量浓度和TEF值,可知penta-CDD、hexa-CDD、penta-CDF和hexa-CDF为TEQ主要贡献同系物,占比80.5%。该结果与Gonzalez等[26]研究的血清中不同氯代PCDD/Fs的TEQ占比一致,hexa-CDD、penta-CDD和penta-CDF为TEQ主要贡献同系物。

    • 因为PCDD/Fs具有较长的半衰期和较强的生物累积性,相关研究表明人体血清中PCDD/Fs的浓度与年龄呈正相关。Schuhmacher等[27]发现高龄受测者血清中PCDD/Fs的TEQ浓度高于年轻受测者者。Päpke等[28]发现18—30岁人体血清中PCDD/Fs的TEQ为13.1 pg·g−1,31—42岁为16.3 pg·g−1,43—71岁为19.1 pg·g−1,其TEQ水平随年龄增长而增大。Flesch-Janys等[29]研究发现随着人体年龄的增长,身体脂肪百分比增加,细胞新陈代谢的强度会有所降低,导致PCDD/Fs的积累,即年龄越高,人体组织中PCDD/Fs积累越多。

      图5所示,从血清中PCDD/Fs浓度来看,在<20、20—24、25—29、30—34、35—39和40—44的6个年龄组中,男性高于女性,在高龄组中女性却高于男性;从TEQ水平来看,25—29、30—34、35—39的3个年龄段,男性也均高于女性。通过询问当地再生有色金属冶炼工厂的人事部门,一线工人男女比例为98∶2,因此相比于女性,男性更可能在工厂生产线工作,接触暴露水平更高。女性血清TEQ从<20到20—24岁年龄段呈现大幅增加的趋势,20—24岁年龄段比其余几个年龄段都高,主要是高浓度的1,2,3,7,8-PeCDD造成的。

      烟台市是老工业城市,再生金属冶炼行业于20世纪80年代兴起,90年代蓬勃发展[30]。早期无序排放以及粗糙的冶炼工艺可能导致PCDD/Fs排放到周边环境中,造成了当地居民的暴露。基于以上分析,90年代出生的居民更容易受到工业源排放的PCDD/Fs影响。在25—54岁的6个年龄段中,女性TEQ水平呈现随年龄增长而增长的趋势,这可能与代谢水平有关,年龄越大,代谢水平减弱,体内累积的PCDD/Fs越多。此外,男性与女性均未体现出PCDD/Fs浓度与TEQ的相关性。

    • 本研究调查了我国北方典型工业城市烟台市普通居民血清中PCDD/Fs的暴露水平和组成特征,并分析了不同性别和年龄之间的差异。研究发现,该市居民血清中PCDD/Fs暴露水平低于湖南洞庭湖地区,其中20—24岁组居民血清Σ17PCDD/Fs浓度最高,男性血清中主要单体为OCDF和OCDD,女性为1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、1,2,3,7,8,9-HxCDF和1,2,3,4,6,7,8-HpCDD。此外,与再生金属冶炼相关的PCDD/Fs单体在男性血清中占比也更高,可知男性比女性更容易受到工业生产的影响。在25—54岁的6个年龄段中,女性TEQ水平呈现随年龄增长而增长的趋势,这可能与人体代谢水平有关。综合来看,Penta-CDF、hexa-CDF、penta-CDD和hexa-CDD是PCDD/Fs总TEQ的主要贡献同系物。在未来的研究中,需要收集更多关于食物摄入、职业暴露和其他潜在因素的信息,以阐明影响城市居民血清中PCDD/Fs分布的重要因素。

    参考文献 (30)

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