生物暴露限值(biological exposure limit,BEL)是指人群暴露于外源化学物后,未产生有害效应时,机体内存在的外源化学物和(或)其代谢物的最高容许含量,或由它们所致的无害性效应标志的最高容许水平^〔1〕。目前以美国政府工业卫生学家会议(American Conference of Industrial Hygienists,ACGIH)公布的数量最多,称为生物暴露指数(biological exposure indices,BEI),这些限值虽为推荐但具有一定的参考价值^〔2〕。BEL的制定常采用最大无作用剂量法,1984年Crump首先提出基准剂量(benchmark dose,BMD)^〔3〕,定义为某种反应增加到某一特定水平时相应的剂量,而该特定水平下的反应就是基准剂量反应(benchmark dose response,BMR)。本研究应用BMD法探讨燃煤氟砷污染致暴露人群骨代谢损伤的BEL。

选择贵州省兴仁县雨樟镇交乐村为调查点,参考文献^〔4〕选择152例氟砷联合暴露者为研究对象。同时选择位于交乐村约13 km无高氟高砷暴露史而生活习惯、经济状况等相似且性别及年龄配比均衡的健康居民59名作为对照。以上调查对象均排除吸烟、嗜酒史以及近期服用影响骨代谢的药物史。

尿氟^〔5〕(urinary fluoride,UF)、尿砷^〔6〕(urinary arsenic,UAs)浓度测定(氟采用氟离子选择电极法测定,砷采用氢化物发生器-电感耦合等离子体发射光谱法测定)。以氟、砷内负荷分组。氟分为0(0 mg/g Cr~)、低(2 mg/g Cr~)、高(4 mg/g Cr~)3个组,砷分为0(0 μg/g Cr~)、低(50 μg/g Cr~)、中(100 μg/g Cr~)、高(200 μg/g Cr~)4个组。骨强度指数^〔7〕(strength index,STI)采用定量超声骨强度仪测定。尿羟脯氨酸^〔8〕(urinary hydroxyproline,UHYP)采用氯胺T法测定。尿I型胶原交联氨基末端肽^〔9〕(urinary type Ⅰcollagen cross-linked N-telopeptides,UNTX)采用酶联免疫法。

采用EXCEL 2003建立数据库,SPSS13.0对数据进行χ_趋势²检验,检验水准α为0.05。采用BMDS Version 2.1.2软件进行BMD的计算,BMR为10%。

以对照组UHYP、UNTX的95%上限为参考值上限,分别为5.87 mg/gCr、86.56 mg/gCr;以对照组STI的95%上限、5%下限为参考值的上、下限,分别为136.5、74.0。统计不同氟、砷暴露水平骨代谢指标的异常检出率,结果显示,随着UF、UAs暴露水平的增加,UHYP异常检出率逐渐增加,经χ2趋势检验,差异有统计学意义(P < 0.01),而UNTX、STI异常检出率增加趋势不明显(P > 0.05)。

表 1

表 1 不同氟暴露水平骨代谢指标的异常检出率(%)

表 1 不同氟暴露水平骨代谢指标的异常检出率(%)

表 2

表 2 不同砷暴露水平骨代谢指标的异常检出率(%)

表 2 不同砷暴露水平骨代谢指标的异常检出率(%)

本研究中UF、UAs水平与UHYP具有明显的剂量效应关系,满足BMD的计算条件。以UHYP为效应指标,计算单独氟暴露时UF的BMD及BMDL分别为2.16、0.81 mg/g Cr,氟、砷联合暴露时,UF的BMD及BMDL分别为1.96、1.32 mg/g Cr,UAs的BMD及BMDL分别为120.11、94.83μg/gCr。UAs统计模型为Logistic模型,UF统计模型为Quantal-Linear模型。由于UF、UAs水平与UNTX、STI间以及单独氟暴露时UAs水平与UHYP无明显剂量-效应关系,不能满足BMD的计算条件,故未计算其BMD及BMDL。

本研究以UHYP为效应指标估算得出氟、砷联合暴露UF、UAs的BEL,提示我们在现场调查研究中,应用UF、UAs在进行骨损伤评价时,应当考虑该人群发生骨损伤的BEL。结合不同UF、UAs水平与骨代谢指标异常检出率之间的关系可知,UF、UAs分别在2 mg/gCr、100 μg/gCr时骨代谢已发生了改变,与氟砷联合暴露情况下UF、UAs的BEL基本吻合。同时应用基准剂量法计算出氟砷联合暴露下UF的BEL与我国现行标准^〔10〕中人群尿氟正常值1.6 mg/L (约1.2 mg/gCr)相近,表明基准剂量法在制定BEL中具有可行性。

此外,从单独氟暴露与氟砷联合暴露得出的UF BMDL值可知,单独氟暴露计算得出的BMDL值低,这与本次研究中发现氟砷联合暴露对UHYP存在拮抗作用相吻合^〔11〕。从UHYP的BMD及BMDL计算结果可知,氟、砷混合暴露下UF、UAs的BMDL分别为1.32 mg/gCr、94.83 μg/gCr,结合X线摄片骨骼改变不明显的结果,提示UHYP可作为评价氟砷暴露致骨代谢早期损伤的敏感性指标,而非特异性指标。