了解污染物暴露风险？基于人群生物样本的检测告诉你答案！

文摘 2024-04-15 16:18 广东

揭秘污染物暴露风险

从人群生物样本到暴露风险评估

近年来，环境污染日益成为人们关注的焦点之一。然而，仅仅了解环境中污染物的浓度并不足以完全评估个体暴露的风险。在这种情况下，基于人群生物样本的污染物检测技术应运而生，为我们提供了更加直接、准确的暴露风险评估方法。

一

生物样本的重要性

图源来自VectorStock.com

1. 直接反映污染物的暴露途径和水平：在采集人体样本时，考虑不同人群的年龄、性别、职业、生活习惯等因素，以及如尿液样本中晨尿，24小时尿，随机尿等同一类样本不同形式的采集方式，以便更准确地评估其暴露水平。通过测定血液、尿液、毛发等组织中污染物的种类和浓度，了解人体内污染物的负荷情况。

2. 时间跨度的记录：不同类型的生物样本可以提供不同时间跨度的暴露信息。例如，血液可能反映近期的暴露，而毛发则可以记录更长时间内的暴露历史。

3. 个体化评估：生物样本检测提供了个体化的暴露评估方法。不同人群暴露于相同污染物环境下可能产生不同的暴露水平，而生物样本检测能够根据个体的生理特征和生活环境，评估其暴露水平，实现个体化的风险评估。

4.提供生物标志物：生物样本中的污染物含量还可以作为生物标志物，用于评估环境污染对健康的影响。通过监测生物标志物的变化，可以及时发现环境暴露引起的健康问题，并采取相应的防护措施。

二

污染物检测方法

图源来自precisionbiotechintl.com

1. 气相色谱-质谱联用（GC-MS/MS）：通过结合气相色谱（GC）和串联质谱（MS/MS）来分离、鉴定和定量复杂混合物中的化合物。是一种常用的检测挥发性和半挥发性有机化合物的方法。

2. 液相色谱-质谱联用（UPLC-MS/MS）：结合了超高效液相色谱（UPLC）和串联质谱（MS/MS），适用于检测非挥发性的有机化合物，如农药残留、食品添加剂等。UPLC-MS/MS对这些物质具有高灵敏度和选择性。

3. 核磁共振光谱（NMR）：广泛用于确定溶液中有机分子的结构，能够提供有关生物样本中化合物结构的详细信息，尤其适用于复杂混合物的分析。

4. 超高效液相色谱（UHPLC）：是一种色谱技术，通过使用高压来推动溶剂通过色谱柱，从而分离混合物中的不同组分。UHPLC能够提供比传统高效液相色谱（HPLC）更快的分析速度和更高的分辨率，适用于分离和检测生物样本中的多种化合物，特别是那些不易挥发的物质。

5. 原子吸收光谱（AAS）：是一种用于检测样品中特定元素含量的分析技术，用于检测重金属和某些金属元素，如铅、汞和镉等。AAS可以测定这些元素在生物样本中的浓度。

6. 感应耦合等离子体质谱（ICP-MS）：ICP-MS以其能够在液体样品中检测金属和几种非金属元素的极低浓度而被广泛使用。与原子吸收光谱法相比，ICP-MS具有更高的速度、精度和灵敏度。

7. 酶联免疫吸附测定（ELISA）：是一种固相酶免疫分析法，用于检测液体样本中的配体（通常是蛋白质）的存在，通过使用针对要测量的蛋白质的抗体。

三

暴露风险的计算

图源来自参考文献[1]

暴露风险评估分为致癌物和非致癌物风险评估。

1.致癌危险度一般表示为人一生中得癌的超额危险度。美国EPA采用的多阶段模型中假定斜率系数在低剂量段呈线形，这样致癌危险度直接与受评化学物质的摄入量有关。一个人一生中得癌的概率是通过斜率系数和长期日摄入量来估计。将致癌风险结果和NIOSH规定的超额风险可接受水平10^-3比较，判断实际风险水平是否可以接受。当致癌个人风险低于10^-3时，风险可接受；当致癌个人风险大于等于10^-3时，风险不可接受。公式如下^[2]。

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致癌物的致癌风险计算公式:

IR=IUR x d x (t_E/t_L)

式中:

IR — 化学致癌物暴露超额个人风险

IUR — 吸入单位风险(斜率系数)

t_E — 暴露时间，年

t_L — 终身寿命时间，年（通常以70年计算）

2. 对于非致癌物，先计算出研究对象污染物的每日估计摄入量（Estimated daily intake，EDI），将其与参考剂量进行比较，得出一个危险商值（hazard quotient,HQ）来估计危险度。当HQ<1时，可以认为有意义的危险度并不存在；而HQ>1时，可以认为有一定的危险度存在。引入危害指数（Hazard index，HI）来评估暴露于污染物的累积风险。若HI>1表示污染物每日总摄入量超过了可产生不良反应的阈值，并且存在潜在的不良反应风险。具体公式如下^[1]。

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每日估计摄入量（EDI）如式所示：

EDI=（C×R）/BW

式中：

EDI — 污染物的每日估计摄入量，μg/kg-bw/day

C — 污染物的浓度，μg/L

R — 每日污染物样本排出量，L/day

BW — 研究对象的体重，kg

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累计风险评估如式所示：

HQ=EDI/RfD

HI =∑HQ = ∑EDI/RfD

式中：

HQ —污染物危害商

RfD — 污染物参考剂量，μg/kg-bw/day

HI — 危害指数

四

总结

基于人群的生物样本污染物检测和风险评估对于公共卫生具有重要意义。它不仅能帮助我们了解污染物的暴露水平，还能促进环境政策的制定和改进。

【END】

参考文献
[1] Zhang MY, Cao Y, Li X, et al. Exposure characteristics and health risk assessment of 97 typical chemical pollutants in human serum. Se Pu. 2024 Feb;42(2):217-223. Chinese.

[2] Khoshakhlagh AH, Mohammadzadeh M, Manafi SS, et al. Inhalational exposure to formaldehyde, carcinogenic, and non-carcinogenic risk assessment: A systematic review. Environ Pollut. 2023 Aug 15;331(Pt 1):121854. doi: 10.1016/j.envpol.2023.121854. Epub 2023 May 24. PMID: 37236589.

[3] McCormick S, Snawder JE, Chen IC, et al. Exposure assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in refined coal tar sealant applications. Int J Hyg Environ Health. 2022 May;242:113971.

[4] Zurita J, Motwani HV, Ilag LL, et al. Detection of Benzo[a]pyrene Diol Epoxide Adducts to Histidine and Lysine in Serum Albumin In Vivo by High-Resolution-Tandem Mass Spectrometry. Toxics. 2022 Jan 8;10(1):27.

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwNzYwMTc1MQ==&mid=2247484166&idx=1&sn=10eef7d9958a5764fc2bd73b985e9b0f

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