《环境与职业医学》杂志官方网站 《环境与职业医学》杂志官方网站

首页> 当期目录> 正文

2018, 35(11):990-995.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2018.18335

职业人群草甘膦内外暴露指标的相关性


1. 江苏省疾病预防控制中心技术服务部, 江苏 南京 210009 ;
2. 南京市职业病防治院体检中心, 江苏 南京 210038 ;
3. 扬州市疾病预防控制中心职业卫生科, 江苏 扬州 225000 ;
4. 镇江市疾病预防控制中心职业卫生科, 江苏 镇江 212000

收稿日期: 2018-05-20;  发布日期: 2018-12-06

基金项目: 国家卫生计生委国家职业卫生标准项目(编号:20160702);江苏省青年医学人才项目(编号:QNRC2016549);2018年高层次卫生人才“六个一工程”拔尖人才项目(编号:LGY2018006)

通信作者: 朱宝立, Email: zhubl@jscdc.cn  

作者简介: 张锋(1982-), 男, 硕士; 研究方向:职业卫生; E-mail:

[目的] 分析职业人群接触草甘膦的时间加权浓度(TWA)与尿中草甘膦及其代谢产物氨甲基膦酸(AMPA)浓度的关系。

[方法] 选择5家草甘膦生产企业中134名职业性接触草甘膦工人和152名不接触工人作为研究对象。对接触工人采用个体检测方法,计算其草甘膦接触的TWA值。对研究对象开展问卷调查和尿样采集,使用气相色谱-质谱联用法检测其尿中草甘膦及其代谢产物AMPA的含量。使用非参数检验比较尿中草甘膦及AMPA浓度。采用相关性检验分析工人接触草甘膦的TWA值与尿中草甘膦、AMPA浓度的相关性。

[结果] 各岗位接触草甘膦TWA值范围为 < 0.02~34.58 mg/m3。接触组人群尿中草甘膦及AMPA检出率分别为86.6%、81.3%,质量浓度范围分别为 < 0.020~17.202、 < 0.010~2.730 mg/L,中位数分别为0.292、0.068 mg/L。接触组尿中草甘膦、AMPA质量浓度均高于对照组(P < 0.05)。接触组人群尿中草甘膦、AMPA浓度与接触的草甘膦TWA值呈正相关(r=0.755、0.682,P < 0.01);尿中草甘膦与AMPA浓度之间呈正相关(r=0.472,P < 0.01)。

[结论] 工人尿中草甘膦、AMPA浓度与工作场所空气中草甘膦TWA值相关。

关键词: 职业接触;  草甘膦;  尿;  工作场所空气;  内剂量;  外剂量 

草甘膦(glyphosate, GLY)已成为全球产量最大的除草剂品种, 且每年以20%左右的速度递增, 预计2020年全球需求量将达150万t。GLY原药大鼠急性经口LD50 > 4 320 mg/kg, 急性毒性分级为Ⅲ级[1]。口服或职业接触中毒主要临床表现有恶心、呕吐、头昏、乏力, 严重者出现肺水肿、代谢性酸中毒, 患者死亡多由心血管休克、心脏呼吸停止、多脏器衰竭等引起[2-4], 另有流行病学研究发现草甘膦与生殖发育、癌症、肥胖症有一定的关联[5-6]。经口给予SD大鼠14C标记的GLY制剂, 单次给药时30%~36%可被吸收, 低于0.27%通过生成CO2清除;多次给药时, 氨甲基膦酸(aminomethyl phosphonic acid, AMPA)是唯一在尿液和粪便中发现的代谢物, 97.5%进入体内的GLY从尿液和粪便中以GLY原型清除[7]。本文以通过呼吸道接触GLY的职业人群为研究对象, 探讨工人接触GLY的时间加权平均浓度(time weighted average, TWA) (即外剂量)与尿中GLY原型以及代谢产物AMPA (即内剂量)之间的关联性, 分析内剂量作为接触剂量评估的可靠性。

1   对象与方法

1.1   研究对象

1.1.1   研究场所

根据整群抽样原则, 结合前期调查结果, 选择江苏、山东共5家生产GLY原料药的企业作为研究场所。场所选择主要原则:(1)GLY原料药年产量超过1万t;(2)2014—2016年一直处于生产状态, 且产能在额定产能的80%以上;(3)岗位调整较少, 生产工艺流程不变。

1.1.2   研究对象

经现场调查, GLY形成是在结晶工艺之后, 因此将结晶、离心(部分企业该工艺为抽滤)、干燥、包装等岗位人员作为接触组。在生产GLY制剂时, 需投加GLY原料, 因此将制剂生产时的投料岗位人员也纳入接触组。按照下列原则进行排除:(1)工作年限小于24个月;(2)调查之前2年接触过其他农药(接触频次大于3次/年, 每次接触高于8 h);(3)尿比重低于1.010或高于1.030。共选择134名接触GLY工人, 同时在相同企业内选择不接触GLY原料药(主要是行政、财务、销售、人事等部门)的152人作为对照组, 排除原则同接触组。本研究经江苏省疾病预防控制中心医学伦理委员会审查批准(2014005), 获得所有研究对象的知情同意。

1.2   方法

1.2.1   职业卫生现场调查

采用现场咨询与实地察看的方法对企业的基本情况、GLY生产工艺流程、所用的原辅料, 研究对象接触GLY的方式、途径、时间、频次, 职业卫生防护设施及个体防护用品使用等情况进行调查。

1.2.2   工作场所空气中GLY浓度检测

在开展生物样品采样前后3 d, 采用个体检测的方法, 对受试对象接触GLY浓度开展现场样品的采集。受试对象佩戴个体采样仪, 以1 L/min采集一个工作班(6~8 h), 连续采集2d。参照文献[8]适当改进方法, 使用离子色谱法, 于14 d内对收集的GLY样品进行检测, 该方法最低检出浓度为0.02 mg/m3, 回收率94.4%~98.5%。计算TWA, 以2d的平均TWA值为该对象的外剂量接触浓度。

1.2.3   尿中GLY及AMPA浓度检测

收集受试对象班末尿, 测量尿比重后(尿比重在1.010~1.030之间保留, 否则剔除), 吸取约15 mL尿样于尿管中, 立即冷藏, 于72 h内完成实验室检测, 否则应在采样后冷冻保存, 14 d内完成实验室检测。使用衍生化-气相色谱质谱联用法同时检测尿中GLY及AMPA浓度, GLY和AMPA最低检测浓度分别为0.020、0.010 mg/L, 平均回收率分别为94.6%、92.8%。因GLY对接触工人的肝肾功能有一定的影响[9-11], 因此采用尿比重校正法计算尿中GLY及AMPA浓度。

1.3   质量控制

严格按照GBZ 159—2004 《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》 [12]的要求开展现场空气样品的采样, 采样单、现场调查记录表均由采样、校核人签字确定;实验室检测按照GBZ/T 210.4—2008 《职业卫生标准制定指南第4部分:工作场所空气中化学物质的测定方法》 [13]的要求开展。尿样的采集、检测按照GBZ/T 295—2017 《职业人群生物监测方法总则》 [14]的要求开展, 实验室每检测10个样品进一次质控样检测, 要求质控样检测结果在允许范围之内。现场问卷调查人员经过专业的培训, 结果输入由双人双机完成, 根据第一次一致性检验的结果, 由录入人员对各自内容不一致的数据进行核查和改正, 并做好记录。在采集尿样时, 工人脱下工作服, 洗净手、臂及脸部, 避免附着在皮肤、工作服上的GLY污染采集的样品。

1.4   统计学分析

采用SPSS 23、EXCEL 2007软件进行数据分析。内剂量结果采用中位数(M)、几何均值(GM)、四分位数表示, 外剂量结果使用MGM描述。尿中GLY及AMPA浓度比较采用非参数检验, 两组间比较使用独立样本Mann-Whitney U检验, 多组间两两比较采用Kruskal-Wallis (K-W)检验;使用Pearson相关性检验分析内外剂量间的关联性。检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   调查企业和工人基本情况

接触组和对照组在年龄、工龄、吸烟、饮酒、性别构成方面的差异均无统计学意义(P > 0.05)。见表 1

表1

接触组和对照组对象基本情况比较

2.2   各岗位GLY浓度分布

工人接触GLY的TWA值范围为 < 0.02~34.58mg/m3, 其中包装岗位工人TWA值最高, 见表 2。对照组各岗位接触GLY的浓度均低于检出限(< 0.020 mg/m3)。

表2

接触组各岗位接触GLY的TWA值

2.3   尿中GLY浓度分布

接触组中GLY检出率(>0.020 mg/L)为86.6% (116/134), 对照组检出率为17.1% (26/152)。接触组尿中GLY质量浓度中位数0.292 mg/L, 高于对照组(P < 0.05), 不同岗位之间尿中GLY质量浓度差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 3

表3

尿中GLY浓度分布情况

2.4   尿中AMPA浓度分布

接触组尿中AMPA检出率(>0.010 mg/L)为81.3% (109/134), 中位数为0.068 mg/L, AMPA浓度在岗位上的分布与尿中GLY浓度分布一致, 包装岗位工人尿中AMPA浓度中位数(0.388 mg/L)最高, 约为浓度最低的结晶岗位的(0.022 mg/L)17.6倍。接触组尿中AMPA浓度高于对照组(P < 0.05), 不同岗位之间尿中AMPA浓度差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 4

表4

尿中AMPA浓度分布情况

2.5   内外剂量相关性分析

将岗位接触浓度(TWA值)、尿中生物标志浓度(GLY原型及其代谢产物)全部高于检出限的98人作为研究对象, 包括结晶岗位13人、离心岗位19人、抽滤岗位9人、干燥岗位22人、包装岗位27人、制剂投料岗位8人, 分析内外剂量关系。接触组人群尿中GLY、AMPA浓度均与接触GLY的TWA值呈正相关(P < 0.01), 相关系数r分别为0.755、0.682。相关性散点图见图 1

图 1

内外剂量关系散点图

2.6   尿中GLY、AMPA相关性分析

接触组人群尿中GLY、AMPA浓度之间呈正相关, r=0.472, P < 0.01。两者相关性散点图见图 2

图 2

尿中GLY、AMPA相关性散点图

3   讨论

ANADÓN等[15]研究了大鼠体内GLY及其代谢产物的毒物代谢动力学, 结果表明单剂量口服GLY后, 大鼠体内血浆中AMPA的浓度与GLY浓度呈正相关, 给药(100、400 mg/kg)后约4.5 h, 血浆中AMPA和GLY浓度达到峰值, 随后降低, 血浆半衰期(β相)分别为15.08、14.38h, 但受到物种、给药剂量、给药途径的影响较大。动物实验表明, 在单剂量给药中(每天1、100 mg/kg), 约有2%的GLY经过生物转化成AMPA, 经过体循环的GLY原型从尿中排泄的约10%~20%, 80%~90%从粪便中排泄, 停止给药后, 尿中GLY浓度急剧下降[7, 16], 而唯一代谢产物AMPA在接触后12h内65%从尿液中排出[7]。根据上述研究结果, 尿中AMPA的浓度约是GLY的1/10, 而本研究结果显示图 2中方程斜率为0.073 2, 在浓度较高时(GLY > 5 mg/L)与GLY体内代谢动力学研究结果相近。

尿中GLY及代谢产物AMPA浓度常用来评估GLY接触情况。在职业接触接触过程中, GLY主要通过呼吸道进入人体, 皮肤上的沉积物仅有2%甚至更少进入体内循环[17]。JAUHIAINEN等[18]检测发现350名森林喷洒GLY人群的尿中GLY质量浓度在0.01~0.1 mg/L, 而空气中GLY浓度从低于检测限至15.7 μg/m3, 且绝大部分低于检出限(1.3 μg/m3), 内外浓度均低于本研究结果。RENDON-VON等[19]测量了81份来自墨西哥不同地区的人群尿样, 发现来自农村地区的人群尿中GLY质量浓度(均值为0.47 μg/L)高于住在城市地区的居民(均值为0.22 μg/L)。另有研究[20]报道美国加州和明尼苏达州的有证农民(离上次使用并脱离接触后1个月)在使用GLY农药前一天, 尿中GLY浓度为 < 1~15 μg/L, 而在接触当天48名使用者尿中GLY质量浓度为 < 1~233 μg/L (GM=3.2, SD=6.4), 检出率为60%;使用后第一天为 < 1~126 μg/L (GM=1.7, SD=4.6), 检出率为48%;第三天则下降为 < 1~68 μg/L (GM=1.0, SD=3.6), 检出率为27%。使用者的配偶在使用者喷洒GLY的当天, 尿中GLY检出率仅为4%, 最高为2 μg/L, 其后2~3 d, 每天仅有一份尿样能检出GLY, 最高为1 μg/L。本次研究接触组尿中GLY质量浓度较文献[17, 19]报告的高, 原因可能是文献中接触的GLY大多是10%左右的制剂, 在使用时配成浓度更低的水溶液, 而本文研究对象接触的GLY原料药以粉尘状态存在于空气中, 相对于农药喷洒的水溶液, 更易通过呼吸道进入人体, 且浓度较高。

ZOUAOUI等[21]使用高效液相色谱-质谱-质谱联用(HPLC-MS-MS)检测中毒病人血和尿中GLY, 结果表明病人中毒的严重程度与尿中GLY质量浓度呈正相关, 轻度中毒病人尿中GLY质量浓度不超过3000mg/L, 严重中毒病人尿中GLY质量浓度平均为15 000 mg/L;但随着采样时间的推迟, 尿中GLY浓度降低加快。CARTIGNY等[22]用核磁共振光谱法检测了3例GLY中毒病人, 其尿样中GLY质量浓度在5 746~211 125 mg/L, 远高于本次检测的最高值17.202 mg/L。本次调查对象接触组也均未出现文献中提及的中毒症状。

CONRAD等[23]研究了399名德国一般人群(非素食主义者)中24 h尿样中GLY浓度与AMPA浓度的相关性, 结果表明两者呈正相关(r=0.506, P < 0.001), 与本文研究结果一致。

本课题采用个体检测方法, 所有研究对象在生物样品采集前2 d佩戴个体采样器, 采集时间为整个工作班, 以2 d的TWA均值作为外暴露剂量, 可避免因定点采样和接触时间评估错误导致的TWA计算误差。

综上, 本研究评估了空气中GLY浓度与生物样本中GLY浓度及代谢产物之间的关系, 结果表明尿中GLY及AMPA浓度均与接触的空气中GLY浓度呈正相关, 且尿中GLY、AMPA浓度中位数与空气中GLY浓度的中位数变化趋势一致, 可以较好地反映工人实际接触情况。

表1

接触组和对照组对象基本情况比较

Table 1
表2

接触组各岗位接触GLY的TWA值

Table 2
表3

尿中GLY浓度分布情况

Table 3
表4

尿中AMPA浓度分布情况

Table 4
图 1

内外剂量关系散点图

Figure 1
图 2

尿中GLY、AMPA相关性散点图

Figure 2

参考文献

[1]

EPA. Registration eligibility decision(RED) glyphosate[EB/OL].[2018-10-29]. https://www3.epa.gov/pesticides/chem_search/reg_actions/reregistration/red_PC-417300_1-Sep-93.pdf

[2]

BENACHOUR N, SÉRALINI G E. Glyphosate formulations induce apoptosis and necrosis in human umbilical, embryonic, and placental cells[J]. Chem Res Toxicol, 2009, 22(1):97-105.

[3]

MINK P J, MANDEL J S, LUNDIN J I, et al. Epidemiologic studies of glyphosate and non-cancer health outcomes:a review[J]. Regul Toxicol Pharmacol, 2011, 61(2):172-184.

[4]

POULSEN M S, RYTTING E, MOSE T, et al. Modeling placental transport:correlation of in vitro BeWo cell permeability and ex vivo human placental perfusion[J]. Toxicol Vitro, 2009, 23(7):1380-1386.

[5]

王芳, 杨广学.草甘膦毒性的临床研究进展[J].环境与职业医学, 2018, 35(2):175-179.

[6]

杨治峰, 张振玲.草甘膦生殖发育毒性的研究进展[J].环境与职业医学, 2013, 30(2):154-156.

[7]

WILLIAMS G M, KROES R, MUNRO I C. Safety evaluation and risk assessment of the herbicide roundup and its active ingredient, glyphosate, for humans[J]. Regul Toxicol Pharmacol, 2000, 31(2):117-165.

[8]

张任男, 刘华良, 霍宗利, 等.工作场所空气中草甘膦测定的离子色谱法[J].中华劳动卫生职业病杂志, 2013, 31(10):779-781.

[9]

张锋, 潘丽萍, 丁恩民, 等.职业接触草甘膦对肝肾功能影响的研究[J].中华预防医学杂志, 2017, 51(7):615-620.

[10]

潘丽萍, 张锋, 刘庆东, 等.职业接触草甘膦工人肝脏指标分析[J].环境与职业医学, 2016, 33(4):380-384.

[11]

DEDEKE G A, OWAGBORIAYE F O, ADEMOLU K O, et al. Comparative assessment on mechanism underlying renal toxicity of commercial formulation of roundup herbicide and glyphosate alone in male albino rat[J]. Int J Toxicol, 2018, 37(4):285-295.

[12]

工作场所空气中有害物质监测的采样规范: GBZ 159-2004[S].北京: 人民卫生出版社, 2006.

[13]

职业卫生标准制定指南第4部分: 工作场所空气中化学物质测定方法: GBZ/T 210.4-2008[S].北京: 人民卫生出版社, 2008.

[14]

职业人群生物监测方法总则: GBZ/T 295-201[7 S].北京: 中国标准出版社, 2018.

[15]

ANADÓN A, MARTÍNEZ-LARRÃNAGA M R, MARTÍNEZ M A, et al. Toxicokinetics of glyphosate and its metabolite aminomethyl phosphonic acid in rats[J]. Toxicol Lett, 2009, 190(1):91-95.

[16]

PANZACCHI S, MANDRIOLI D, MANSERVISI F, et al. The Ramazzini Institute 13-week study on glyphosate-based herbicides at human-equivalent dose in Sprague Dawley rats:study design and first in-life endpoints evaluation[J]. Environ Health, 2018, 17(1):52.

[17]

WESTER R C, MELENDRES J, SARASON R, et al. Glyphosate skin binding, absorption, residual tissue distribution, and skin decontamination[J]. Fundam Appl Toxicol, 1991, 16(4):725-732.

[18]

JAUHIAINEN A, RÄSÄNEN K, SARANTILA R, et al. Occupational exposure of forest workers to glyphosate during brush saw spraying work[J]. Am Ind Hyg Assoc J, 1991, 52(2):61-64.

[19]

RENDON-VON OSTEN J, DZUL-CAAMAL R. Glyphosate residues in groundwater, drinking water and urine of subsistence farmers from intensive agriculture localities:A survey in Hopelchén, Campeche, Mexico[J]. Int J Environ Res Public Health, 2017, 14(6):595.

[20]

ACQUAVELLA J F, ALEXANDER B H, MANDEL J S, et al. Glyphosate biomonitoring for farmers and their families:Results from the farm family exposure study[J]. Environ Health Perspect, 2004, 112(3):321-326.

[21]

ZOUAOUI K, DULAURENT S, GAULIER J M, et al. Determination of glyphosate and AMPA in blood and urine from humans:about 13 cases of acute intoxication[J]. Forensic Sci Int, 2013, 226(1/2/3):e20-e25.

[22]

CARTIGNY B, AZAROUAL N, IMBENOTTE M, et al. Quantitative determination of glyphosate in human serum by 1H NMR spectroscopy[J]. Talanta, 2008, 74(4):1075-1078.

[23]

CONRAD A, SCHRÖTER-KERMANI C, HOPPE H W, et al. Glyphosate in German adults-time trend(2001 to 2015) of human exposure to a widely used herbicide[J]. Int J Hyg Environ Health, 2017, 220(1):8-16.

上一张 下一张
上一张 下一张

[基金项目] 国家卫生计生委国家职业卫生标准项目(编号:20160702);江苏省青年医学人才项目(编号:QNRC2016549);2018年高层次卫生人才“六个一工程”拔尖人才项目(编号:LGY2018006)

[作者简介] 张锋(1982-), 男, 硕士; 研究方向:职业卫生; E-mail: zhangfeng0401@163.com

[收稿日期] 2018-05-20 00:00:00.0

【点击复制中文】
【点击复制英文】
计量
  • PDF下载量 (15)
  • 文章访问量 (39)
  • XML下载量 (0)
  • 被引次数 (0)

目录

职业人群草甘膦内外暴露指标的相关性

导出文件

格式

内容

导出 关闭
《环境与职业医学》杂志官方网站