2015, Vol. 31
2. 青岛市疾病预防控制中心
多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是典型的持久性有机污染物，长期暴露可诱发肺癌等恶性肿瘤。研究PAHs在人体的暴露水平和风险评价可为有效控制环境中的PAHs污染提供基础数据。相对于一般环境，职业PAHs暴露接触浓度与暴露剂量更大。因此检测职业PAHs暴露工人PAHs内暴露水平具有重要意义。目前使用酶水解法、酸水解法和碱水解法得到游离的PAHs羟基代谢产物(hydroxy-PAH，OH-PAHs)的技术已相对成熟，加之尿液较血液容易获得且非侵入和无破坏性，尿中OH-PAHs一直是常用的接触生物标志物。秦晓蕾等[1]对尿中OH-PAHs的分析方法进行了综述，范瑞芳等[2]除对检测方法进行综述外，还对不同人群的1-羟基芘(1-hydroxypyrene，1-OHPyr)水平进行了小范围介绍，蒋举兴等[3]则对卷烟烟气暴露人群尿中PAHs生物标志物进行了综述。本文针对1999年后15年间职业暴露人群尿液中常见接触标志物的暴露水平综述如下。
1 文献查阅与数据整理对中文文献，使用中国知网(China National Knowledge Internet，CNKI)数据库，检索词为“多环芳烃”、“尿”、“生物标志物”和“职业接触”；英文文献使用web of scienceTM数据库，检索词为“polycyclic aromatic hydrocarbons”、“urine”、“biological monitoring”、“occupational exposure”。文献限定在1999年1月—2013年12月，单篇报道暴露人群≥3人；排除数据明显有误的报道或其中的某种标志物；同一项研究中发表多篇报道的，选择样本量最大的报道；报道中的对照人群的浓度水平不在分析范围内。由于尿中PAH代谢产物浓度在不同文献中使用的单位不尽相同，为便于比较，对其进行重新计算，全部统一使用μmol/mol尿肌酐(creatinine,Cr)，并假定每人每天排的尿液为1.5 L[4]，每升尿中的肌酐为13 mmol[5]。
2 多环芳烃羟基代谢产物 2.1 萘的羟基代谢产物萘(naphthalene,Nap)作为多环芳烃类中的代表性2环化合物，其尿中代表性的羟基代谢产物(hydroxy-Nap，OH-Nap)为1-，2-OHNap。自2002年国际癌症研究会重新将Nap列为潜在致癌物后，其生物学检测更受关注。2种代谢产物在职业暴露工人中显示出相近的浓度水平[6]。1-OHNap在中国职业暴露水平中应用的较少，仅在方法学建立过程中验证了焦化厂和化工厂各3名工人的暴露水平[6]。而2-OHNap则在焦炉工[6, 7, 8]、化工厂[6]工人及厨师[9]等职业工人中均有报道。焦炉工、转炉添加工、防火材料及石墨电极制造工、煤焦油提取工及厨师等均为高暴露人群。德国转炉添加工中位数1-OHNap浓度为最高，达到141 μmol/mol Cr[10]，最高浓度则出现在波兰的焦炉工，接近400 μmol/mol Cr[11]。而对于2-OHNap，中位数浓度最高出现在吸烟的德国焦炉工，而最高浓度则出现在转炉添加工，浓度超过600 μmol/mol Cr[10]。同时，从文献可以发现，吸烟能够明显影响尿液中Nap的2种代谢产物水平[10, 12]，提示其作为吸烟暴露标志物的可行性。
2.2 芴的羟基代谢产物芴(fluorene,Flu)，有报道的只有2-，9-OHFlu 2种羟基代谢产物。波兰报道了焦炉工尿中9-OHFlu的水平，其中位数和浓度范围为5.02(1.10~19.55)μmol/mol Cr[11]。使用2-OHFlu的报道则相对较多，但也仅限于焦炉工和交通暴露[7, 8, 11, 13, 14]，中位数浓度达到13 μmol/mol Cr，最高浓度高达86 μmol/mol Cr[7]。虽然芴的致癌性未被确认，但最近有报道2-OHFlu浓度与暴露者的血清甲状腺激素水平呈负相关[15]。因此，在研究职业暴露PAHs所致心血管等慢性疾病[16]时，Flu的职业暴露生物标志物更具价值。
2.3 菲的羟基代谢产物菲(phenanthrene,Phe)，2-,3-,4-,9-OHPhe职业接触工人的水平在中国均有报道。但是焦炉工中位数浓度或平均数浓度水平均在1 μmol/mol Cr 以下，最高浓度也在个位数水平[7, 8]。但有报道2位厨师的9-OHPhe浓度达到了13.07~16.12 μmol/mol Cr[9]。在其他国家和地区，以德国报道的防火材料工的中位数水平为最高[17]，其次是波兰的焦炉工[11]。波兰的焦炉工检测资料显示1-,3-,9-OHPhe的浓度水平相当，中位数浓度均在个位数水平，最高浓度2位数[11]；2-OHPhe的中位数浓度和最高浓度均是其他代谢产物的1/2，4-OHPhe则更是低到1/10。德国防火材料工人的检测则证明了上述代谢水平，1-,3-OHPhe浓度相当，均为4-OHPhe浓度的10倍左右[17]。
2.4 芘的羟基代谢产物(表 1) | 表 1 不同职业暴露人群中1-OHPyr浓度 |
芘(pyrene,Pyr)是最常用的生物标志物，得到了广泛认可。在中国，职业暴露PAHs主要集中在焦炉工，其集中趋势参数浓度(例如中位数、算术均数、几何均数)主要在10 μmol/mol Cr以下，多数集中在5 μmol/mol Cr左右[18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36]。但是，也有报道算术均数水平<1 μmol/mol Cr，仅达到0.59 μmol/mol Cr[8]。早在2002、2006年报道的几何均数浓度有11.18[37]、11.80 μmol/mol Cr[38]，2011年报道的平均数浓度也达到11.80 μmol/mol Cr[39]。其最高浓度有报道达到50.00 μmol/mol Cr[32]。最近一篇方法学相关的文献报道了3名焦炉工尿液中1-OHPyr浓度水平，为24.67~35.24 μmol/mol Cr[6]，远高于此前大部分关于焦炉工报道的水平。该报道的新方法创新点在其前期处理，采用了分散液相微萃取技术对尿液进行处理。由于该方法首次使用，其有效性尚需要进一步探讨。
世界各国间比较发现，波兰的焦炉工尿液1-OHPyr的算术均数浓度最高，1998年达到10.78 μmol/mol Cr[40]，2008年的中位数浓度仍达到5.43 μmol/mol Cr[11]；挪威1999年报道了电极膏生产工人的中位数浓度水平达到8.94 μmol/mol Cr，算术均数达到10.20 μmol/mol Cr[41]；另外，瑞典的电解车间工人[42]、德国防火材料生产工人[17]、芬兰冬季焦炉工[43]的中位数或算术均数浓度均表现出了相对高的水平。与上述国家报道的水平相比，中国报道的普遍较高。在最高浓度，以德国的防火材料工人为最高，达到144.87 μmol/mol Cr[17]，芬兰[43]、波兰[11, 40]和中国[32]也有>50 μmol/mol Cr的报道。
2.5 其他PAHs羟基代谢产物屈(chrysene,Chr)，其有报道的是6-OHChr，中国曾在2006年报道了56名焦炉工的浓度范围为<检出限(limit of detection，LOD)~1.05 μmol/mol Cr，检出率仅为5.4%[7]。德国有使用苯并(a)蒽(benzo[a]anthracene,BaA)的3-OHBaA来描述防火材料生产工人暴露水平的报道，其中位数和浓度范围为9.26(0.80~99.57)μmol/mol Cr[48]。3-OHBaP作为苯并(a)芘(benzo[a]pyrene,BaP)的羟基代谢产物，也用来评价PAHs的暴露。在中国，2006[25]、2009[8]年均报道了焦炉工的水平，德国也在2000年报道了防火材料工人的水平，但其远低于中国焦炉工的水平[48]。从1-OHPyr的浓度水平来看，中国报道的焦炉工水平与德国防火材料生产工人的相当，照此推理，中国焦炉工暴露的PAHs中致癌成分可能要高于德国。因此，更进一步说明单一的1-OHPyr作为PAHs职业暴露水平的标志物存在缺陷。
除单羟基化合物，其他类型的代谢产物也有使用。例如萘的二羟基化合物1,2-、1,4-二羟基萘就有报道，其检出浓度水平高，几何均数分别在124.87~265.10和1.64~1.71 μmol/mol Cr[49]。 3 尿中PAHs未代谢单体化合物的应用
4~6环PAHs在体内主要经粪便排出体外，少量通过肾脏系统，其中有相当数量的未代谢单体也经尿液排出。随着检测技术的进步，有研究者开始使用未代谢单体作为生物标志物进行PAHs暴露评价。早在2003年，Waidyanatha等[50]报道了中国焦炉顶端和旁边或底部工人尿中的PAHs原型化合物Nap[中位数和浓度范围分别为4.02(0.11~25.00)和2.03(0.15~8.04)]、Phe[2.26(0.01~19.30)和0.87(0.04~8.66)]、Pyr[0.003(0.000 5~0.017)和0.003(0.001~0.007)]。除上述3类物质，波兰的Rossella[11]和意大利的Campo等[51]还报道了各自国家的焦炉工或沥青工的苊(acenaphthylene,Acy)、二氢苊(acenaphthene,Ace)、Flu、蒽(anthracene,Ant)、荧蒽(fluoranthene,Flo)、BaA、Chr、BkF、BbF、BaP等13种PAHs原型的中位数浓度和其浓度范围(表 2)。从报道的结果看，中国焦炉工的Nap和Phe暴露水平远高于意大利和波兰的报道，但是Pyr的水平远低于另外2个国家的报道。该比较结果也进一步说明多标志物检测的必要性。
| 表 2 不同职业暴露人群尿中PAHs未代谢化合物浓度[中位数(浓度范围)，μg/L] |
1-OHPyr仍是最常用的PAHs的职业接触生物标志物，但是越来越多的研究倾向于多标志物联合使用，其中Nap和Phe羟基代谢产物的使用越来越多。考虑到职业暴露水平相对较高，高环PAHs的羟基代谢产物(尤其是单羟基BaP)也有使用，并在致癌性PAHs暴露评价中意义更大。与其他国家或地区相比，中国PAHs暴露羟基代谢产物，尤其是致癌性PAHs的羟基代谢产物的浓度普遍较高。但是，虽然某些4~6环PAHs的羟基代谢产物或其未代谢部分也有使用，低的检出率限制了低浓度暴露职业环境定量的要求。即使在较高浓度职业PAHs暴露条件下，Nap的羟基代谢产物仍能够受到吸烟行为的明显影响；Flu的羟基代谢产物与血清甲状腺激素水平的相关性，提示其在PAHs所致心血管疾病研究中的价值。因此，Nap、Flu等不同PAHs的代谢产物在不同研究目的的调查中可以根据需要有所选择。随着分析技术的发展，未代谢PAHs的优势会增强，其使用也将更为普遍。
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