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2020, 37(10):963-969.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.20228

乌鲁木齐市母婴多环芳烃负荷水平及关系:基于某三甲医院的调查


1a. 新疆医科大学公共卫生学院, 新疆 乌鲁木齐 830001 ;
1b. 新疆医科大学中心实验室, 新疆 乌鲁木齐 830001 ;
2. 海南医学院公共卫生学院, 海南 海口 571199

收稿日期: 2020-05-17;  录用日期:2020-08-11;  发布日期: 2020-11-06

基金项目: 国家自然科学基金项目(81960580)

通信作者: 鲁英, Email: xjluying@163.com  

作者简介: 张露艺(1994-), 女, 硕士生; E-mail:769783945@qq.com

伦理审批  已获取

利益冲突  无申报

[背景] 乌鲁木齐市多环芳烃污染问题较为严重,已有研究多为环境中多环芳烃的测定,缺乏人群研究尤其是母婴多环芳烃暴露的研究。

[目的] 评价乌鲁木齐市孕产妇及其新生儿多环芳烃负荷水平,探索两者之间的关系。

[方法] 纳入2019年1月1日—12月31日在乌鲁木齐市某综合性三甲医院分娩的孕产妇200人,收集孕产妇外周静脉血及其新生儿脐血,共400份血液样本,采用气相色谱-质谱联用法检测16种多环芳烃(萘;苊烯;苊;芴;菲;蒽;荧蒽;芘;苯并[a]芘;䓛;苯并[ghi]芘;苯并[a]蒽;苯并[b]荧蒽;苯并[k]荧蒽;茚并[123-cd]芘;二苯并[ah]蒽)的含量,采用Spearman秩相关分析孕产妇及新生儿多环芳烃暴露水平的相关性。

[结果] 孕产妇外周静脉血中16种PAHs检出率最高为苊和䓛,其次为苯并[a]芘、芴和菲,最低为苯并[a]蒽(95.5%、94.5%、83.0%);检出浓度最大值最高为苊,其次为芴,最低为茚并[123-cd]芘(23.39、13.36、0.99 μg·L-1);检出浓度中位数(M)最高值为苊,其次为芴,最低为芘(5.48、3.05、0.14 μg·L-1)。新生儿脐带血中16种PAHs检出率最高为萘,其次为苊,最低为苯并[b]荧蒽(97.5%、96.0%、79.0%);检出浓度最大值前三位为苊、芴、苯并[ghi]芘(10.11、9.97、0.91μg·L-1),中位数(M)前三位为苊、芴和苯并[a]芘(4.55、3.23、0.08μg·L-1)。苊烯检出最小值低于0.01 μg·L-1。新生儿脐血中苯并[k]荧蒽、芴与孕产妇外周静脉血中该物质浓度相关(r=0.206,r=0.162,P < 0.05)。

[结论] 乌鲁木齐市孕产妇及新生儿血中可检测出多种多环芳烃,而且孕妇与新生儿体内的多种多环芳烃浓度存在弱相关关系,提示孕妇多环芳烃暴露可能会导致新生儿体内的多环芳烃负荷水平增加,从而影响新生儿健康。

关键词: 多环芳烃;  孕产妇;  新生儿;  苯并[a]芘;  苯并[k]荧蒽;  芴 

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)主要来自各种含碳有机物(如煤炭、石油、烟草等)的热解和不完全燃烧, 是普遍存在的一类持久性有机污染物[1-3], 广泛存在于空气、土壤、水及食物中, 可通过消化道、呼吸道、皮肤接触等途径进入人体[4]。有研究表明, PAHs在体内蓄积, 对哺乳动物具有致癌、致畸、致突变和免疫毒性等影响[5]。孕产妇及婴幼儿是PAHs暴露的易感人群, 多数PAHs可通过胎盘屏障作用于子代, 导致不良妊娠结局[6-7]及新生儿出生体重、头围、智商和认知功能下降[8-10]。本研究以乌鲁木齐市某三甲医院孕产妇外周静脉血及其新生儿脐血中16种PAHs水平作为研究指标, 评价乌鲁木齐母婴PAHs负荷水平, 为今后进一步开展环境污染物的健康影响评价, 制定合理的环境卫生政策, 开展环境有害物质早期宫内暴露的预防工作提供依据。

1   对象与方法

1.1   研究对象

研究对象为于2019年1月1日-12月31日在乌鲁木齐市某综合性三甲医院分娩的孕产妇, 选取健康并符合纳入标准(孕产妇年龄≥18周岁且足月生产; 自我报告为乌鲁木齐市常住居民或在乌鲁木齐市居住1年以上; 本人无主动吸烟史、饮酒史)的孕产妇200人, 收集孕产妇外周静脉血及其新生儿脐血。研究对象均签署知情同意书; 研究经新疆医科大学第一附属医院伦理审核委员会审批通过, 伦理审批号: 20190226-30。采用自行设计问卷, 对孕产妇包括孕产妇基本情况、生活环境情况、孕期生活饮食习惯等进行问卷调查, 获取流行病学资料。

1.2   血液样品采集及保存

1.2.1   孕产妇血液样品采集

孕产妇入院当天, 由专业的护士采集孕产妇外周静脉血5mL, 置于乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid, EDTA)抗凝采血管, 立即将样品运至实验室, 离心并分离血清, 置于-80℃冰箱避光保存。

1.2.2   新生儿脐带血液样品采集

孕产妇分娩时用EDTA抗凝采血管收集新生儿脐带血约10mL。立即将样品运至实验室, 离心并分离血清, 置于-80℃冰箱避光保存。

1.3   主要试剂和仪器

氢氧化钠颗粒(分析纯, 中国天津市北联精细化学品开发有限公司), 无水乙醇(优级纯, 中国天津市大茂化学试剂厂), 正己烷(优级纯, 德国SIMARK公司), 氮气(优级纯, 中国乌鲁木齐科源气体制造有限公司), 16种PAHs混合标准品(优级纯, 中国天津阿尔塔科技有限公司), 乙腈(优级纯, 中国天津市富宇精细化工有限公司)。7890A型气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司), Waters Quattro MicroGC(美国Waters公司), 7683B型自动进样器(美国安捷伦公司)。

1.4   标准溶液制备

16种PAHs混合标准品纯度为98.0%~99.9%, 每一种物质的质量浓度(下称浓度)为200mg·L-1, 避光保存于-20℃冰箱中, 使用前室温放置5min。

1.5   样品处理

将收集到的孕产妇外周静脉血和新生儿脐血立即离心, 离心时间为5min, 转速为3500r·min-1, 离心半径为13.5cm。离心后将上清液移入微量离心管(Eppendorf管, EP管)中, 避光冻存于-80℃的冰箱中。将血清置室温下水浴解冻, 混匀备用。取1.60g氢氧化钠颗粒溶于100mL的乙醇溶液(V乙醇:V=9:1)中配制成0.40mol·L-1氢氧化钠溶液待用。取500μL血清, 加入4mL0.40mol·L-1氢氧化钠溶液, 充分摇荡混匀后置于60℃水浴30min, 室温放置5min。用3mL正己烷进行液-液萃取3次, 收集上层有机相于10mL比色管中。氮气缓缓吹干, 残留物用正己烷定容至1.00mL, 混匀溶解后, 过滤膜移至进样小瓶中待测。

1.6   色谱质谱条件

色谱柱:DB-5MS毛细管色谱柱(20.00mm×0.18m× 0.18μm)。色谱条件:进样口温度280℃, 采用不分流进样; 进样量1.00μL, 柱流量1.00mL·min-1(恒流)。柱温:初始温度80℃; 升温程序:80℃→80℃(2min) →20℃·min-1→180℃(5min)→10℃·min-1→280℃ (5min)。载气:高纯氦气, 流速1.00mL·min-1。进样方式:脉冲不分流进样模式; 进样体积:1.00μL; 吹扫时间:3min。质谱条件:电离源为离子轰击源(electron impact, EI); 离子源温度180℃; 离子化能量70eV; 接口温度:250℃; 溶剂延迟时:5min; 扫描模式:质谱多反应监测(multiple reaction monitoring, MRM)模式。

在设定的气相色谱-质谱条件下, 分别取10μL的1000、500、200、100、50、10μg·L-1浓度梯度标准品进行检测分析, 绘制标准曲线。16种目标PAHs的保留时间在2.56~28.49min之间, 保留时间不相互重叠, 分离效果良好, 相关系数均趋近于1, 表明线性相关程度良好。16种目标PAHs的加标回收率分别为89.7%~ 113.7%、82.4%~99.4%、71.4%~103.4%, 对应的相对标准偏差(n=3), 分别为7.2%~13.4%、6.1%~12.4%、4.8%~14.2%。同一天对样品连续测定3次, 日内精密度为1.5%~8.9%。总离子流图见图 1

图 1

16种多环芳烃总离子流谱图

Figure1.

Total ion chromatograms of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons

[注] 1:萘; 2:苊烯; 3:苊; 4:芴; 5:菲; 6:蒽; 7:荧蒽; 8:芘; 9:苯并[a]芘; 10:䓛; 11:苯并[g, h, i]芘; 12:苯并[a]蒽; 13:苯并[b]荧蒽; 14:苯并[k]荧蒽; 15:茚并[1, 2, 3-cd]芘; 16:二苯并[a, h]蒽。 [Note] 1:Naphthalene; 2:Acenaphthylene; 3:Acenaphthene; 4:Fluorene; 5:Phenanthrene; 6:Anthracene; 7:Fluoranthene; 8:Pyrene; 9:Benzo[a]pyrene; 10:Chrysene; 11:Benzo[g, h, i]pyrene; 12:Benzo[a]anthracene; 13:Benzo[b]fluoranthene; 14:Benzo[k]fluoranthene; 15:Indeno[1, 2, 3-cd]pyrene; 16:Dibenz[a, h]anthracene.

1.7   统计学分析

采用EpiData3.2建立数据库并双人录入数据。采用SPSS 20.0软件进行统计分析。PAHs浓度为偏态分布, 故结果以中位数(M)和四分位数(P25, P75)表示。Spearman秩相关分析孕产妇外周静脉血和新生儿脐血中16种PAHs浓度比较及相关关系。检验水准α=0.05(双侧)。

2   结果

2.1   孕妇的基本情况

本研究共200名孕产妇,年龄范围在18~44岁,分别来自乌鲁木齐市的不同区。汉族孕产妇占90.0%,少数民族占10.0%。学历是小学及以下的占1.5%, 中学占15.5%, 大专及以上占83.0%。居住地与马路距离≥800m的孕产妇占9.5%, 400~ < 800m占62.5%, ≤400m占28.0%。家庭取暖方式为暖气的占98.0%, 炉子供暖占1.5%, 电力供暖为0.5%。居住地附近没有垃圾场的孕产妇占98.5%, 其余居住地附近有垃圾场。居住地附近没有化工厂的孕产妇占99.5%, 仅1人居住地附近有化工厂。91.5%的孕产妇居住房3年内没有装修过, 其余孕产妇居住房3年内装修过。孕期做饭使用电磁炉的占16.5%, 燃气占82.5%, 煤球占1%。被动吸烟的占31.5%, 无被动吸烟的占68.5%。孕期在马路附近的时间每天在1h以内的占41.5%, 1~2h占50%, 2h以上占8.5%。

2.2   孕产妇外周静脉血及新生儿脐血中16种PAHs的含量

孕产妇外周静脉血中16种PAHs检出率最高为苊和䓛, 其次为苯并[a]芘、芴和菲, 最低为苯并[a]蒽(95.5%、94.5%、83.0%)。检出浓度最大值最高为苊, 其次为芴, 最低为茚并[1, 2, 3-cd]芘(23.39、13.36、0.99μg·L-1)。检出浓度中位数(M)最高值为苊, 其次为芴, 最低为芘(5.48、3.05、0.14μg·L-1)。茚并[1, 2, 3-cd]芘、萘、菲3种PAHs检出最小值低于0.01μg·L-1。苊的检出浓度最小值高达1.24μg·L-1, 高于除芴以外的14种PAHs的浓度中位数, 接近苯并[g, h, i]芘检出浓度最大值, 高于茚并[1, 2, 3-cd]芘检出浓度最大值。

新生儿脐带血中16种PAHs检出率最高为萘, 其次为苊, 最低为苯并[b]荧蒽(97.5%、96.0%、79.0%)。检出浓度最大值最高为苊, 其次为芴, 最低为苯并[g, h, i]芘(10.11、9.97、0.91μg·L-1), 中位数(M)最高值为苊, 其次为芴, 最低为苯并[a]芘(4.55、3.23、0.08μg·L-1)。苊烯检出最小值低于0.01μg·L-1。苊检出最小值高达1.24μg·L-1, 高于除芴以外的14种PAHs的中位数。见表 1

表1

乌鲁木齐市产妇外周静脉血及新生儿脐血中16种PAHs浓度(n=200)

Table1.

Concentrations of 16 PAHs in maternal peripheral venous blood and neonatal cord blood (n=200)

2.3   孕产妇外周静脉血和新生儿脐血中PAHs浓度的关系

根据相关分析结果, 孕产妇外周静脉血和新生儿体内检出PAHs物质相关的共27组:呈正相关有19组, 均为弱相关, r=0.139~0.271;呈负相关有8组, 均呈弱相关, r=-0.148~-0.280。检出的同种PAHs物质相关的有2组:新生儿脐血中苯并[k]荧蒽、芴与孕产妇外周静脉血中该物质浓度相关(r=0.206, r=0.162, P < 0.05)。相关关系见表 2

表2

乌鲁木齐市孕产妇外周静脉血和新生儿脐血中PAHs Spearman秩相关分析结果(rs

Table2.

Results of Spearman rank correlation analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in maternal peripheral venous blood and neonatal cord blood (rs)

3   讨论

本研究通过对乌鲁木齐市孕产妇外周静脉血及新生儿脐血中16种PAHs的测定发现, 孕产妇外周静脉血中16种PAHs检出率为83.0%~95.5%;陈小兰等[11]检测北京市城区孕妇血浆中15种PAHs, 检出率为75.1%~97.6%;Tsang等[12]检测香港孕妇15种PAHs, 检出率均大于85%, 但苯并[a]芘、二苯并[a, h]蒽和苯并[g, h, i]芘的检出率极低, 均小于5%, 而本研究中这3种物质的检出率高达94.5%、87.0%、90.0%。本研究新生儿脐血中16种PAHs的检出率为79.0%~97.5%, 孟琪等[13]检测哈尔滨市新生儿脐血中18种PAHs, 仅3种检出率低于50%, 其余均高于63%, 其中8种达100%。本研究样本中苯并[b]荧蒽的检出率最低, 为79.0%, 其余15种均高于81.0%, 检出率偏高。本研究孕产妇外周静脉血中苊浓度为5.48(4.36~7.13)μg·L-1, 新生儿脐血中为4.55(4.04~5.45)μg·L-1, 高于孟琪等[13]的研究结果。本研究孕产妇外周静脉血苯并[a]芘含量为0.31(0.08~0.70)μg·L-1, 远高于王君等[14]北方某市的结果(0.035μg·L-1), 略高于董少霞等[15]和李永红等[16]对太原孕妇血清的检测结果(分别为0.16、0.22μg·L-1)。

Lee等[8]研究发现, 天然气燃烧时产生的PAHs中含有较高含量的䓛、荧蒽和芘。烹调油烟也是PAHs的主要来源之一[17]。不仅煤的不完全燃烧可产生苯并[b]荧蒽, 汽车尾气排放也可增加大气中茚并[1, 2, 3-cd]芘、苯并[g, h, i]芘和苯并[k]荧蒽的量[18]。乌鲁木齐市三面环山, 冬季大气污染物难于扩散, 而且冬季气候严寒, 供暖时间长达半年。冬季大气中PM2.5、PM10和CO等主要污染物的平均浓度高于夏季, 而且冬季为三级轻度及以上污染, 城北高于城南[19-20]。用苯并[a]芘毒性当量浓度评估该市大气中PAHs的致癌风险, 发现苯并[a]芘在PM2.5中的平均水平是5.97ng·m-3, 高出欧盟规定的安全限值(1ng·m-3)5倍[21]。乌鲁木齐市不仅空气中的PAHs浓度超标严重, 而且土壤中16种PAHs的平均浓度也高出我国土壤PAHs的平均值近9倍, 具有中等致癌性[22]。另外, 机动车辆排放等交通运输源对城市家庭室内空气中PAHs的影响较大[23]。本研究中孕产妇及新生儿PAHs体内的负荷水平可能与室外空气污染、生活环境中被动吸烟、住宅燃煤取暖等因素有关, 尚需结合流行病学资料进一步研究。

本研究采用Spearman秩相关分析孕产妇外周静脉血和新生儿脐血中PAHs含量, 新生儿脐血中检测出的部分PAHs与孕产妇静脉血中的部分PAHs存在相关关系, 苊、蒽、芴、菲为3环结构, 芘、荧蒽、䓛、苯并[a]蒽为4环结构, 苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a, h]蒽为5环结构, 苯并[g, h, i]芘和茚并[1, 2, 3-cd]芘为6环结构。根据国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer, IARC)确定的划分标准, 苯并[a]芘属于1类致癌物, 苯并[b]荧蒽属于2B类致癌物。孕产妇血液中芘含量影响新生儿苊、䓛、萘含量, 4环PAHs不仅可以影响4环结构, 还可能影响2、3环结构的PAHs。苊是煤焦油及洗油深加工的主要产品之一, 苊在煤焦油中约占1.2%~1.8%, 是含量较多的化合物[24]。刘芷彤等[25]研究发现萘的来源主要通过工业化学品的生产、使用和泄露, 废弃物焚烧、金属冶炼等工业热过程中的产生和排放。本研究显示:新生儿脐血中苯并[k]荧蒽与孕产妇外周静脉血的苯并[k]荧蒽含量相关。苯并[k]荧蒽是由5个熔融环组成的淡黄色芳香烃, 是有机物不完全燃烧产生的。苯并[k]荧蒽主要存在于汽油尾气、香烟烟雾、煤焦油、煤和石油燃烧排放物、润滑油、用过的机油和原油中, 且苯并[k]荧蒽属于5环结构, 孕期减少苯并[k]荧蒽可能来源物的接触, 对保障新生儿的健康具有一定的意义。这些具有潜在致癌性的PAHs类物质通过母体接触、穿透胎盘屏障作用于子代, 是否会影响子代胎源性疾病的发生, 也是值得研究的一个重要问题。

PAHs在实验动物研究中已被证实可以跨越胎盘屏障, 胎儿剂量至少比母体剂量低一个数量级[26-27]。但董少霞等[15]的研究发现, 脐血中的PAHs含量通常高于母体血中的含量。本研究发现新生儿脐血中芴、菲浓度的中位数比孕产妇高, 而其余14种PAHs浓度则比孕产妇外周静脉血中的浓度中位数低。因此, 需要进一步研究母体与胎儿之间不同种类PAHs体内负荷水平变化情况, 确定二者之间的关系, 以明确PAHs对孕产妇及新生儿的危害。

本研究对母婴PAHs暴露水平的检测处于初步阶段。国内外研究中, 同时检测孕产妇外周静脉血及新生儿脐血中16种PAHs暴露水平的研究资料较少, 多数研究都是检测孕产妇尿液PAHs代谢物水平, 而血液中的PAHs是未经代谢的, 作为研究指标更加准确。本研究仅对乌鲁木齐市一家综合性三甲医院一年的孕产妇及新生儿作为研究对象, 样本量相对较小。本研究对孕产妇外周静脉血及新生儿脐血中PAHs暴露水平进行现况调查, 仅探讨了孕产妇外周静脉血及新生儿脐血中PAHs暴露水平。没有对采暖期和非采暖期、被动吸烟、烹饪方式等因素进行深入探讨, 今后可根据流行病学资料进行深入研究。

本研究显示:乌鲁木齐市孕产妇及新生儿血中可检测出多种多环芳烃, 而且孕妇与新生儿体内的多种多环芳烃浓度存在弱相关关系, 提示孕产妇多环芳烃暴露可能会导致新生儿体内的多环芳烃负荷水平增加, 从而影响新生儿健康。应重视对PAHs暴露高敏感人群PAHs的长期全面监测和健康风险的评估。

图 1

16种多环芳烃总离子流谱图

Figure 1

Total ion chromatograms of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons

[注] 1:萘; 2:苊烯; 3:苊; 4:芴; 5:菲; 6:蒽; 7:荧蒽; 8:芘; 9:苯并[a]芘; 10:䓛; 11:苯并[g, h, i]芘; 12:苯并[a]蒽; 13:苯并[b]荧蒽; 14:苯并[k]荧蒽; 15:茚并[1, 2, 3-cd]芘; 16:二苯并[a, h]蒽。 [Note] 1:Naphthalene; 2:Acenaphthylene; 3:Acenaphthene; 4:Fluorene; 5:Phenanthrene; 6:Anthracene; 7:Fluoranthene; 8:Pyrene; 9:Benzo[a]pyrene; 10:Chrysene; 11:Benzo[g, h, i]pyrene; 12:Benzo[a]anthracene; 13:Benzo[b]fluoranthene; 14:Benzo[k]fluoranthene; 15:Indeno[1, 2, 3-cd]pyrene; 16:Dibenz[a, h]anthracene.
表1

乌鲁木齐市产妇外周静脉血及新生儿脐血中16种PAHs浓度(n=200)

Table 1

Concentrations of 16 PAHs in maternal peripheral venous blood and neonatal cord blood (n=200)

表2

乌鲁木齐市孕产妇外周静脉血和新生儿脐血中PAHs Spearman秩相关分析结果(rs

Table 2

Results of Spearman rank correlation analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in maternal peripheral venous blood and neonatal cord blood (rs)

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[基金项目] 国家自然科学基金项目(81960580)

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[收稿日期] 2020-05-17

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乌鲁木齐市母婴多环芳烃负荷水平及关系:基于某三甲医院的调查

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