2018, Vol. 39
电子垃圾含有多种重金属和有机污染物, 这些污染物随着拆解过程释放到环境中, 现有研究在电子垃圾拆解地区的环境(包括大气、水、土壤和室内灰尘等)以及生物样品中均检出了高浓度的重金属和持久性有机污染物(persistent organic pollutants, POPs)[1~3].环境中的该类污染物难以降解, 并能通过呼吸、饮食摄入及表皮接触进入人体, 对人体神经系统, 内分泌系统, 肝脏等造成伤害, 同时还能造成基因损伤、染色体畸变等, 破坏细胞的遗传物质进而升高患癌症等疾病的风险.
电子垃圾拆解工人长期暴露在被重金属及各类POPs污染的环境中, 体内的该类污染物含量均显著高于普通对照区人群的水平[4]. Zheng等[5]对贵屿镇儿童的调查显示, 贵屿镇儿童血铅和血铬同样含量显著高于非暴露区儿童, 且该现象与电子垃圾回收活动相关.多项研究显示电子垃圾拆解工人血清中PBDEs、DPs含量显著高于对照组[6~8].本课题组对广东清远龙塘镇电子垃圾拆解工人的前期研究显示, 龙塘镇电子垃圾拆解工人头发中Cd、Pb、Cu等重金属及得克隆(DPs)、多氯联苯(PCB)、多溴联苯醚(PBDE)、十溴二苯乙烷(DBDPE)等有机污染物含量均显著高于对照组, 且工人头发中高含量的重金属及有机污染物与电子垃圾拆解活动有关[9~12].
肝脏、肾脏在重金属、有机污染物的蓄积、解毒和排泄过程中具有重要作用, 是重金属及有机污染物毒性作用的重要靶器官.重金属、有机污染物对人体肝脏、肾脏的功能具有多种危害性.如Pb能引起肾近曲小管细胞膜对K+通透性的改变, 显著降低细胞存活率[13].对大鼠实验证明Cd可损伤肝细胞, 破坏肝细胞的氧化平衡状态, 产生氧化应激并导致脂质过氧化[14].体外实验表明, Cd对肾近曲小管上皮细胞具有明显的毒性作用[15]. Wang等[16]的研究表明Cr诱导肝细胞损伤, 破坏肝细胞中Ca2+离子平衡, 导致肝细胞内钙离子超载.长时间、高剂量的Ni2+暴露能抑制小鼠肝细胞抗氧化物酶的活性, 影响肝细胞的正常生理功能, 导致肝细胞活性下降甚至凋亡, 并造成肝细胞DNA损伤[17]. Cu2+在肝脏中的积累将抑制肝细胞的增殖, 并引起肝细胞的凋亡[18~20].谭志刚等[21]的研究显示, 高浓度的Cu摄入导致小鼠肾淤血, 肾小管上皮细胞颗粒变性, 肾小管管腔缩小, 部分肾小管上皮细胞坏死, 甚至导致小鼠死亡.
PCBs可引起大多数哺乳动物及鱼类肝脏病变或损伤[22, 23], 并能诱导大鼠等哺乳动物肝癌的发生[24, 25]. 1978年, 台湾发生因食用被PCBs污染的米糠油导致的中毒事件, 事发后3 a内中毒者因肝病引起的死亡率明显上升[26].随后24 a的跟踪研究发现, 早期男性慢性肝疾病和肝硬化死亡率有所增加[27].高水平的PCBs暴露能诱导小鼠肾脏细胞凋亡相关基因的表达, 加速肾组织细胞的凋亡, 引起肾功能损伤[28]. PBDEs的肝脏毒性表现为肝微粒体酶活性诱导、肝肿大、退行性组织病理学改变和肝癌[29].动物实验显示, PBDE-209可引起小鼠肝脏氧化-抗氧化机制失衡, 导致肝脏功能、组织病理结构和肝细胞超微细胞结构的异变[30].体外实验显示, PBDE-47、99、206能抑制人肝细胞的增殖[31]. DPs可导致斑马鱼胚胎畸形, 影响斑马鱼体内氧化还原平衡并导致细胞凋亡[32].
目前, 动物及体外实验研究已证明重金属及有机污染物对肝功能、肾功能会造成不良影响, 但关于电子垃圾拆解工人肝功能、肾功能健康状况的研究较少, 且该类污染物环境暴露对人体造成的健康损害尚无公认的特异性指标, 因此, 开展关于电子垃圾拆解对工人肝功能、肾功能影响的影响因素研究有重要意义.本研究通过健康检查, 获得电子垃圾拆解工人和对照人群的肝功能和肾功能指标数据, 分析多种环境污染物暴露对肾功能、肝功能的影响, 通过筛选出适用于评价多种环境污染物暴露对肝功能、肾功能的损害的敏感性、特异性指标, 以期为该类地区人群健康和环境管理提供基础科学数据.
1 材料与方法 1.1 采样区域和研究人群(1) 采样区域
本研究的采样地均位于广东省, 分别为清远市电子垃圾回收处置污染典型区域清远市龙塘镇、以农业为主要产业的清远市源潭镇以及特大型城市广州市.清远市是国内最大的电子垃圾拆解处理基地之一, 从事电子垃圾回收处置活动已有20多年历史, 电子垃圾回收活动主要集中的龙塘镇和临近的石角镇, 拥有超过1 300个回收车间和8万名工人, 每年拆解的电子垃圾总量超过170万t.源潭镇位于龙塘镇的东北方, 历来以传统农业生产为主, 不存在电子垃圾拆解回收行业.
(2) 研究人群
本研究以自愿为原则, 共征集了106位志愿者, 包括龙塘镇电子垃圾从业人员80人、源潭镇某皮革厂工人13人、广州市居民13人.龙塘镇电子垃圾拆解工人作为职业暴露组, 年龄在20岁和59岁之间, 性别组成为男性37人、女性33人.源潭镇和广州市不存在电子垃圾回收活动, 居民生活区域和生活区域周围也没有相关污染源.源潭镇居民为某皮革加工厂工人, 广州市居民为大学老师和学生, 作为对照组, 工作和生活中均无已知的重金属和有机污染物等相关污染源, 年龄区间分别为18~52岁和24~46岁, 性别组成均为男性14人, 女性12人.
1.2 样品采集与分析志愿者在研究人员的指引下分批前往合作医院的体检科进行血液的采集, 每位志愿者采集8~10 mL血液于无抗凝的真空采血管中, 血液采集后放入冰盒中保持低温避光, 即时运回实验室, 然后对无抗凝的真空采血管离心分离血清, -80℃保存.
血清使用贝克曼库尔特公司库尔特DXC600生化分析仪进行分析, 试剂均购自北京中生北控生物科技股份有限公司.其中肝功能(总胆红素TBIL、直接胆红素DBIL和间接胆红素IBIL)、肾功能(尿素氮BUN、肌酐CREA、尿酸UA)、采用比色法, 肝功能中的酶类(谷丙转氨酶ALT、谷草转氨酶AST、谷氨酰转肽酶GGT)采用速率法.
1.3 统计分析健康指标采用平均值±标准差(范围)表示, 异常情况采用异常人数(异常率)表示.本研究使用SPSS 19.0软件来进行数据分析.各健康指标经对数转换后, 用Shapiro-Wilk test检验, 数据符合正态分布.各组间健康指标采用单因素方差分析(One-Way Anova)检验差异显著性, 相关性采用Pearson相关分析, 对于健康检测异常率等定性资料的比较使用卡方检验.
2 结果与讨论 2.1 肝功能检查结果分析与讨论(1) 电子垃圾拆解工人与对照人群肝功能各项指标及异常情况对比
AST是肝功能的一项重要指标, 肝脏受损时AST水平会有所升高, 但AST不是肝脏损伤的特异性指标, 许多药物和疾病都能引起水平变化. ALT是肝功能损伤最常用的敏感指标, 任何原因引起的肝细胞受损均可导致ALT增高. AST/ALT比值是临床上用来反映肝细胞损害情况的指标, 正常人的ALT水平比AST高, 当肝细胞线粒体受到严重损伤时, 会导致AST明显增高[33].
由表 1可知, 在本次研究中, 除ALT外, 职业暴露组肝功能其他指标均低于对照组, 其中暴露组AST/ALT指标及DBIL指标显著低于对照组(P < 0.05). Khan等[34]对铅暴露儿童的研究得到了相似的结果, 暴露组TBIL水平低于对照组但差异不显著(P>0.05), ALT水平极显著提高(P < 0.01).但部分动物实验的结果与本研究的结果有所差异, 申云帅[35]使用Pb、Cd处理大鼠, Pb处理组AST/ALT水平极显著提高(P < 0.05), Cd处理组AST水平显著提高(P < 0.05).史智勇等[36]使用PCB对大鼠进行处理, 大鼠肝细胞发生病变、坏死, PCB处理组TBIL、DBIL、AST、ALT均显著高于对照组(P < 0.05).本研究并未观察到ALT、AST的显著变化, 但血清中的肝脏酶类仅是反应肝细胞损伤的标志物, 其未发生变化并不代表肝脏没有遭到损害.如有毒物质氯乙烯已知具有肝脏毒性, 但大多数研究结果认为不论短期或长期接触均不会引起肝功能指标的升高[37].
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表 1 暴露组(电子垃圾拆解工人)和对照组肝功能检查结果及肝功能异常情况1) Table 1 Liver function examination results and abnormal results for occupational exposure group (e-waste recycling worker) and control group |
对单一污染物暴露的人群肝功能情况研究发现, Cd污染地区人群肝脏ALT、AST、ALP水平均与血液Cd水平呈显著正相关[38], 而使用Pb+Cd、Cd+As、Pb+Cd+As对大鼠进行联合染毒试验发现, 肝功能AST/ALT水平降低[39], 本研究结果与大鼠联合染毒试验结果较为相似.电子垃圾拆解工人长期暴露于电子垃圾拆解所释放的污染物中, 体内多种污染物含量均较高, 本研究测得的结果可能是各种污染物综合作用的效应.
(2) 电子垃圾拆解工人性别对肝功能各项指标及异常率的影响
本研究结果见表 2和表 3, 男性工人ALT指标极显著高于女性工人(P < 0.01), AST/ALT指标极显著低于女性工人(P < 0.01), DBIL指标显著高于女性工人(P < 0.05), GGT指标极显著高于女性工人(P < 0.01), 同时男性工人GGT指标异常率极显著高于女性工人(P < 0.01), 显示男性工人肝功能受损情况比女性工人更严重, 而本团队前期工作表明, 电子垃圾拆解工人血清中重金属及有机污染物含量均未显示出性别差异, 因此, 该结果可能与女性吸烟习惯少于男性的现象有关[40].
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表 2 暴露组(电子垃圾拆解工人)与对照组男性与女性肝功能各项指标的性别对比1) Table 2 Gender contrast of liver function examination results for male and femalein occupational exposure group (e-waste recycling worker) and control group |
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表 3 男性与女性电子垃圾拆解工人肝功能各项指标异常情况对比1) Table 3 Abnormal liver function examination results of male and female e-waste dismantling workers |
(3) 电子垃圾拆解工人年龄与电子垃圾拆解从业时间对肝功能各项指标的影响
通过Pearson相关分析, 电子垃圾拆解暴露组肝功能ALT指标与工人年龄呈负相关(P < 0.01), AST/ALT与工人年龄呈正相关(P < 0.05).此外, 肝功能其他指标与年龄、电子垃圾拆解从业时间均无显著相关性(P>0.05).实验同时发现, 对照组肝功能指标与年龄无显著相关性(P>0.05).
Ikeda等[41]对Cd污染地区女性的研究显示, ALT、AST水平均与年龄呈显著正相关(P < 0.05), 而本课题组前期研究显示, 电子垃圾拆解工人血液中部分有机污染物的含量与年龄和(或)从业时间呈正相关, 但未观察到血液中重金属含量与年龄或从业时间的相关性.该结果可能说明有机污染物在人体中的富集能力高于重金属, 同时, 肝功能ALT、AST/ALT指标对有机污染物造成的影响可能更具敏感性, 而DBIL指标对于评价肝功能在多种污染物影响下的受损程度具有较好的敏感性.关于电子垃圾拆解对肝功能的影响, 以及评价肝功能在多种污染物影响下损伤程度的敏感性、特异性指标, 有待进一步研究.
2.2 肾功能检查结果分析与讨论 2.2.1 电子垃圾拆解工人与对照人群肾功能各项指标及异常情况对比电子垃圾拆解工人和对照人群肾功能检查各项指标及异常情况如表 4所示, 暴露组中反映肾功能的指标BUN、CREA、UA与对照组相比均无显著差异(P>0.05).电子垃圾拆解工人肾功能异常率高于对照组人群, 但卡方检验没有显著性差异(P>0.05).这可能是因为肾脏具有较大的储存能力, 部分肾小球受损时, 剩余的肾单位仍可进行有效的功能代偿, 超过50%的肾单位被破坏后才会出现肾功能不全的临床表现[42].
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表 4 电子废物拆解职业暴露组(电子垃圾拆解工人)和对照组肾功能检查结果及肾功能异常情况 Table 4 Renal function examination results and abnormal results for occupational exposure group (e-waste recycling worker) and control group |
BUN和CREA是医学上用来评价肾功能的两个主要指标, 当肾功能受损时, BUN和CREA会明显升高[43]. UA是嘌呤代谢的终产物, 现有研究显示环境污染物与尿酸升高有关[44].有研究认为BUN和CREA水平能够反映慢性肾衰进展, 肾衰竭大鼠BUN、CREA水平均极显著高于对照组[45].对Pb暴露人群的研究表明, 暴露人群CREA水平显著高于对照组, 且与环境中Pb浓度呈正相关[46, 47].
此外, 结论为肾功能各指标与对照组有显著差异的研究, 对象均为单一污染暴露人群, 但亦有研究表明多种污染物暴露对肾功能的影响会产生相加或抑制效应, 洪峰[48]的研究发现Cd、无机As(职业接触)对肾功能的联合毒性表现为相加或协同效应, 而有机As(环境接触)对Cd的肾毒性有一定抑制作用.电子垃圾拆解工人体内多种污染物含量均较高.本研究检测的BUN、CREA、UA指标虽然没有显著差异, 但肾功能指标异常的比例(11.4%)高于对照组(4.2%), 这可能是多种污染物共同作用的结果.因此BUN、CREA、UA用于评价多种污染物共同作用下的肾功能损伤不够敏感. Mason等[49]对职业Cu、Cd暴露工人的研究显示, 工人β2-MG、NAG水平均显著高于对照组.因此, 选用NAG、β2-MG等具特异性和敏感性的指标可能更有助于研究的开展.
2.2.2 电子垃圾拆解工人性别对肾功能各项指标及异常率的影响从表 5可见, 电子垃圾拆解工人肾功能指标中, 男性工人BUN指标显著高于女性工人(P < 0.05), CREA指标及UA指标极显著高于女性工人(P < 0.01), 对照组中男女性肾功能各指标无显著差异性(P>0.05).从表 6可见, 电子垃圾拆解工人肾功能指标异常情况中, 男性工人UA指标异常率显著高于女性工人(P < 0.05), 此外的其他指标没有显著差异(P>0.05), 说明男性工人肾功能受损情况较女性工人严重.
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表 5 暴露组(电子垃圾拆解工人)与对照组肾功能各项指标的性别对比1) Table 5 Gender contrast of renal function examination results in occupational exposure group (e-wasterecycling worker) and control group |
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表 6 男性与女性电子垃圾拆解工人肾功能各项指标异常情况对比1) Table 6 Abnormal renal function examination results of male and female e-waste dismantling workers |
2.2.3 电子垃圾拆解工人年龄与电子垃圾拆解从业时间对肾功能各项指标的影响
通过相关分析, 暴露组肾功能BUN指标与工人年龄呈正相关(P < 0.01), CREA指标与工人电子垃圾拆解从业时间呈正相关(P < 0.05).此外, 肾功能其他指标与年龄、电子垃圾拆解从业时间均无显著相关性(P>0.05).同时, 对照组中各肾功能指标与年龄无显著相关性(P>0.05).
由以上研究结果可见, 电子拆解对电子拆解工人的健康造成了一定的影响, 这与其他研究的结果是一致的.如Wang等[50]在台州市236个电子拆解工人(对照组89人)的研究中发现, 电子拆解工人的TSH含量显著低于对照组.另一项对电子废物回收区域孕妇血清中TSH、甲状腺素T3和T4的研究显示[51], 暴露组TSH和T4都显著低于对照组. Li等[52]对新生儿的研究显示, 贵屿组的新生儿脐带血淋巴细胞DNA损伤程度显著高于对照组, 而脐带血血铬含量与脐带血淋巴细胞DNA损坏程度成正相关, 表明电子废物关联污染物可能导致DNA损伤并且威胁新生儿健康. Liu等发现[53], 天津市静海县电子废物回收处理区域居民的外周血淋巴细胞染色体畸变率、微核率和DNA损伤程度都显著高于对照区居民, 其中染色体畸变率是对照区居民的20倍, 显示电子废物回收活动产生的污染物会损伤人体遗传物质, 破坏基因组稳定性.这些研究均发现电子废物处理活动对人群健康产生了影响, 但其影响机制仍需进一步研究.
3 结论(1) 电子垃圾拆解工人反映肝功能的指标AST/ALT及DBIL显著低于对照组, 反映肾功能的指标BUN、CREA、UA与对照组相比均无显著差异.
(2) 电子垃圾拆解工人肝功能指标中, 男性工人ALT、GGT及DBIL指标显著高于女性工人, AST/ALT指标显著低于女性工人.电子废物拆解工人肾功能指标中, 男性工人BUN、CREA及UA指标均显著高于女性工人.说明男性工人肝功能及肾功能受损情况均较女性严重.
(3) 电子垃圾拆解工人肝功能ALT指标与工人年龄呈负相关(P < 0.01), AST/ALT与工人年龄呈正相关(P < 0.05).肾功能BUN指标与工人年龄呈正相关(P < 0.01), CREA指标与电子垃圾拆解从业时间呈正相关(P < 0.05), 说明这些指标对有机污染物造成的肝、肾功能损伤具有较好敏感性.
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