我国当前的土壤环境总体状况堪忧^[1-3]，部分地区污染较为严重^[4-6]，已成为全面建成小康社会的突出短板之一。为切实加强土壤污染防治，逐步改善土壤环境质量，2016年5月，国务院颁布了《土壤污染防治行动计划》，简称“土十条”^[7]。这一计划颁布是我国土壤安全工作的重要里程碑。在土地资源稀有的局面下，重新开发废弃退役的污染场地是实现土地可持续利用的重要手段。大量工业企业被拆除搬迁后，取而代之的是崭新的道路、公园，甚至商场、学校、居民社区等，而由此引发的健康问题也不断突显出来。例如，江苏省常州外国语学校搬迁新址后，许多学生先后被检查出皮炎、血液指标异常等情况。学校附近正在开挖的地块上曾是三家化工厂，学生们的身体异常情况疑与化工厂“毒地”相关^[8]。在此背景下，加强土壤污染与人群健康的相关研究势在必行。美国拉夫运河事件是国际土壤污染的典型案例。本文就事件发生后纽约州卫生部进行的健康研究工作^[9]进行解析，以期为我国的环境与健康工作者提供可借鉴的研究思路和方法。

1 事件的背景

拉夫运河修建于19世纪90年代，长约1000 m，宽约30 m，因为资金问题而中断。从20世纪20年代起废弃的运河成为尼亚加拉市的垃圾处理场。40年代，美军在此倾倒二战的军事废弃物，其中包括曼哈顿工程的核废料。1942年，胡克化学公司买下运河，在1942年—1953年期间，填埋了至少200种约21800 t化学废物。1953年4月，胡克公司以1美元的价格将此地块卖给尼亚加拉教育董事会，并附上了关于有毒物质的警告说明。董事会在此区域建造学校，随之社区等配套设施也逐渐开发完善。截止到1978年，运河地区建成约800套单亲家庭住宅和240套低收入公寓，除了紧邻填埋区中心的99街小学外，附近还有两所学校。70年代开始，异常化学气味、液体试剂的渗漏等污染以及室外玩耍的儿童皮肤出现灼伤症状等现象不断被发现^[9-10]。

2 毒理学调查

毒理学调查的目的是识别拉夫运河环境中存在的化学品种类，确定化学品从填埋场向外迁移的程度和方式，验证化学品暴露的种类和程度与观察到的健康效应之间是否有关联，评价所进行的补救工作的效果和开发改进环境样品和生物标本中毒物的分析方法。

2.1 环境样品分析

自1978年3月以来，州卫生部实验研究中心分析了6000多份拉夫运河地区的环境和生物样品，同时环保部也开展了大量房屋和庭院的空气、水和土壤的采样^[9]。土壤和沉积物样品分析显示存在200多种不同的有机化合物，其中的100多种被鉴别。胡克公司提供的填埋物名单中发现有200多吨三氯酚，而二噁英是制造三氯酚的副产物，因此怀疑环境样品中可能存在二噁英。检测结果发现，邻近运河的雨水管道中查出高达300 μg/kg的二噁英，沥出液、土壤和水生物中也有检出。另外，放射卫生领域的专家对运河表层进行扫描，发现三处放射性信号比背景值略高^[9]。进一步采样验证，未发现检出值高于安全值，不会对健康造成危害。

2.2 迁移途径确定

使用特殊分析设备对靠近运河的5个家庭地下室进行持续数天的总有毒气体的连续监测，结果显示降雨后毒气水平急剧升高且持续 (2~3) d^[9]。由此可见，运河地区土壤污染后空气是重要的暴露途径。为了解化学品向私人住宅迁移的范围，对填埋场4个街区半径内约400户家庭的800个地下室内空气样本进行氯仿、苯、三氯乙烯、甲苯、四氯乙烯、氯苯和氯甲苯7种化学物质的检测。未发现空气中苯的浓度与距离有明显相关性，而氯苯和氯甲苯等非常见家用产品中的化学物质在紧邻运河的家庭中表现出明显的污染聚集性。因此不能证明运河地区有较大范围的污染。在挖掘过程中发现了薄砂层，考虑到薄砂层土壤的高渗透性可能是化学物质迁移的途径，沿砂层采集土壤样品，并证实运河区存在超过200多种化合物^[9]。

为确定化学品是否沿旧河床或地下公共设施管道渗透，从7个土壤层采集了500份样品，结果未发现有显著的迁移^[9]。使用薄层色谱法和气相色谱法对每户的 (6~7) 个断层土壤样本进行化合物迁移的初筛，高浓度的样本再使用质谱法进行精确分析。测定指标为13种特定化合物和总有机卤素。化合物的总浓度差异很大且包括一些未鉴定的化合物，无法判断是否和化学品垃圾倾倒有关。土壤污染物的鉴定和来源必须精确确认才能和流行病学发现进行相关性研究。

另外，还开展了其他方向的研究，如有机物和不同土壤类型之间的相互作用等。

2.3 动物实验

毒理部门针对挥发性和不挥发性化学物质分别进行动物实验，以观察污染区环境介质对实验动物的危害。

30只怀孕大鼠被放置在紧邻填埋区的地下室中，持续整个孕期约21 d。15只大鼠暴露在污染的地下室空气中，15只作为对照组使用活性炭去除空气中的有机物。在足月前1 d检查两组的妊娠结局，未发现有统计学上的显著差异。但实验是在1979年4月进行，当时已安装了渗透处理系统，地下室中的大气污染物浓度比1978年低大约100倍。

32只实验小鼠暴露在含挥发性物质的拉夫运河表层土壤中持续90 d。另外30只作为对照不放置污染的土壤。每过30 d，分别处死10只实验和对照小鼠，进行组织病理学和临床生化检查。结果发现除短暂的异常行为学效应和肝脏、胸腺和脾脏的重量增加外，持续吸入土壤蒸汽未产生明显的毒性效应。

分三个剂量分别在第6日和第15日对怀孕大鼠进行拉夫运河土壤渗出液的灌胃，在足月前1 d处死。对1200只仔鼠检查发现体重有剂量相关的下降，但未发现明显的与土壤渗出液相关的畸形结局。

总之，纽约州卫生部的动物毒理实验研究未发现和污染表层土壤中挥发性和不挥发性化学物质一致的毒性效应^[9]。

2.4 补救工作效果评价

对渗透处理系统进行效果监控是重要的工作内容。对流入和流出物样品中的污染物，特别是运河中化学品和物理参数进行常规检测，以确定渗透处理系统的功效。评估有机污泥和用过的活性炭床也需列为常规工作内容。

2.5 检测方法开发

针对运河地区相关污染物的检测需求，州卫生部门进行了多项实验方法的改进和开发。如购置MS-50质谱仪进行二噁英的检测；开发所需的专业实验设备包括高分辨玻璃毛细管柱等；改良生物样品的提取技术以更准确地测定二噁英和呋喃类物质；使用高压液相色谱系统更准确地分离和鉴别氯化二噁英和氯化呋喃类异构体等。

3 流行病学研究

纽约州卫生部进行的所有流行病学研究都旨在确定升高的健康风险的性质、程度和来源。从拉夫运河的土壤、水坑和大气样品中鉴定出100多种可对人体产生各种急慢性毒性反应的化合物。1978年春、夏和秋三季，州卫生部的环境流行病与职业卫生处开展了11000多份现场访谈，涉及拉夫运河地区的居民、居民的家庭医生以及对照人群。问卷内容长达22页，覆盖调查对象所有的健康和医疗史，并通过随后对医生进行访谈和查询医院的医疗记录来验证所报告的疾病。从3919位调查对象身上采集到4386份血液样本，涉及114036份血液实验。最后通过家庭医生将实验结果告知本人。自1978年以来研究主要集中在各种急慢性指标上，包括妊娠结局、癌症发病率、肝功、呼吸道疾病、惊厥性疾病和皮肤问题等^[9]。

3.1 妊娠结局相关调查研究

收集1978年6月以前所有居住在拉夫运河填埋地区的妇女怀孕史。共分四个区域97街、99街、历史上有水地区和无水地区，以及对照区Colvin Boulevard北部。在长达7个月的时间里进行入户调查，使用统一的问卷采集所有成年人 (和相关儿童) 的既往疾病史、治疗用药史、社会因素、职业和怀孕史等信息。在研究的整个阶段里，负责问卷的现场工作人员保持不变，并且事先并不知晓调查的具体假设。两组有经验的技术监督员对已完成的问卷进行完整性和一致性的检查，再由州卫生部统计组的工作人员进行审核。

以被许多学者认可的加拿大Warburton/Fraser模型作为妇女自然流产的对照数据，考虑到可能的社会和其他人口学差异，以邻近拉夫运河的地区作为第二对照。第二对照人群在人口学和社会学等方面匹配，但也有一定的局限性，如可能受到拉夫运河地区的污染，则相应的推断会比预期减弱异常妊娠结局事件发生的严重性。

从生命记录办公室获得拉夫运河地区新生儿的出生信息。核实出生体重，低于2500g的列为低出生体重，与1950年—1977年纽约州北部地区的低出生体重比例进行对比。计算活产儿中先天畸形的比例并与对照数据比较，四个区域中均未发现有显著升高，仅当历史有水地区和无水地区比较时发现有可能升高。由于出生缺陷的数量少，观察到的结果存在可疑性。类似地，只有历史上有水地区的低出生体重呈现出统计学上的显著性增高。

使用统计学方法计算自然流产观察和预期比值来确定流产是否有增加。结果发现居住在99街和历史上有水地区的妇女可能有轻微增加。未发现特定月份或季节对自然流产或先天畸形的发生有影响。妇女的怀孕年龄也没有显著区别。99街和历史有水地区的妇女在育龄期 (15~44) 岁居住在运河地区的平均时间更长，分别是99街13.0年，97街9.4年，历史有水地区13.6年，历史无水地区10.4年，Colvin Boulevard北部12.6年。这些发现共同指向生活在紧邻填埋区的99街和运河历史有水地区在自然流产和低出生体重有轻到中度的升高趋势。对过去30年流产孕妇的比例进行分析发现，1958年期间居住在99街流产的发生比预期高。历史有水地区也有同样的模式，最高发生在1959年—1970年。97街比邻填埋区但流产人数未出现升高，可能因为这条街上的房屋在20世纪60年代末和70年代初才建成，而99街的房屋在60年代初期以前就已建成。历史有水地区在填埋后不到一年流产就开始增加，支持低洼地区是用污染的拉夫运河土壤进行填埋的理论。

还不能得出1950年以来不良妊娠结局的地理分布和1978年、1979年测量的化学物质暴露有关。实验室对来自600多个家庭的3600多份土壤样品进行分析来确定是否有一种或一组化学物质导致了胚胎毒性事件。此外，州卫生部在全国范围内寻找约2500名曾经居住在此区域并已搬走的居民，之后对他们进行全面的问卷调查包括既往、现患疾病史和医疗史等。

3.2 癌症发病率相关调查研究

对覆盖全州的癌症登记系统1955年—1977年间上报的恶性肿瘤进行检查，未发现任何一种癌症有升高趋势。尽管这些回顾性流行病学调查是健康数据的重要来源，但需要指出此类研究在确定化学品暴露对潜在有害健康效应的贡献方面有一些固有的缺点：仅能预估患病率而不能预估疾病的总发病率；很多疾病都有潜伏期，在研究人群中可能还观察不到前期化学品暴露产生的效应，如癌症可能要20或30年以后。州卫生部门接下来继续寻找前居民以确定癌症和其他慢性疾病的真实发病率。

3.3 肝功及其它疾病相关调查研究

肝功实验的初步评估结果显示97街和99街居民面临较高的肝病风险。实验结果异常的个体，经家庭医生检查后未发现有临床肝病迹象。州卫生部将数据提交给由流行病学、毒理学、肝脏病学、临床和环境医学领域的专家组成的委员会。得出的结论是检出的生化结果异常不能表明肝脏疾病的存在，多数异常值经重复测试后变为正常。全血细胞计数结果显示包括贫血在内的血液病发病率在预期范围内。由于空气是拉夫运河化学品污染的重要暴露途径，对哮喘和其他呼吸系统疾病的患病率进行了调查，结果未发现居民的呼吸系统疾病有升高趋势。此外也未发现惊厥性疾病有升高趋势。

对拉夫运河地区的调查引发了对很多公共卫生问题的思考，如生活在高度工业化和大量化学品倾倒地区居民的健康隐患。因此，州卫生部环境流行病与职业健康局在Niagara和Erie市开展了一系列调查来确定在这些区域是否有癌症异常模式。这些研究提供的信息可为将来此类环境灾害事件的解释以及环境相关健康危害监测项目的设计提供必要的数据支持。

4 小结

拉夫运河是典型的土壤污染事件。土壤受到污染后可通过口腔、呼吸道及皮肤等多种途径危害健康。挥发性污染物可从污染土壤中释放到室内外的空气中，进入人体呼吸系统。土壤污染和地下水联系密切，污染物可在重力和雨水的作用下向下迁移至地下水，造成更大范围的影响。土壤污染还可通过农作物进入食物链而影响人类健康。

鉴于土壤污染涉及多个环境介质，本事件调查中采集的环境样品种类多、样本量大，如采集了6000多份室内外空气、地表水、地下水、土壤、沉积物和生物样品等。土壤污染物迁移途径和污染范围的确定是重要的研究内容。本案例通过环境样品分析确认空气是主要暴露途径。以存在和不存在于常见家用化学品中的化学物质作为指标，根据其分布特征判断区域污染范围。通过对土壤分7个断层进行调查，确认污染物在土壤中的渗透范围。此外还考虑到了土壤的类型，认为砂土比黏土有更好的渗透性，更容易使污染范围扩大。根据污染物特性和人群调查资料选择动物实验指标，本研究选择的是系统毒性和生殖毒性，并考虑了挥发性和不挥发性两类不同的污染物。不拘泥于现有的检测能力，大力开发高度怀疑的污染物的定性定量分析方法。采取多种措施如改良样品提取方法、购置先进仪器设备等，尽可能地提高实验室检测的准确度，保证数据质量。

流行病学现况研究中，为得到尽可能详尽的资料，对运河地区居民采用了普查的方法。根据污染物性质和污染特点，充分考虑了各种急慢性指标，包括妊娠结局、癌症发病率、肝功、呼吸系统疾病、惊厥性疾病和皮肤问题等。全过程实施质量控制，对数据质量进行严格把控，以保证资料的真实有效。如对报告病例需进行家庭医生确认和医院记录核查两项措施；全部调查过程保持现场工作人员不变，不告知调查目的；由两组不同人员对回收的调查表进行检查等。考虑到疾病的潜伏期，为得到癌症等慢性疾病的真实发病率，将调查人群扩大到前居民。在妊娠结局的调查中，为使数据具有更好的可比性，选择了两组对照数据。对实验室阳性结果进行审慎处理，提交专家委员会鉴定和重复测定等。

要得到充分的数据来评估环境化学物质暴露对健康的影响，需花费大量的时间对暴露人群进行访谈、咨询医生和验证医疗记录等，应尽快在全国范围内建立全面的流行病学监测体系以监测由环境暴露有毒物质而导致的健康影响。针对这一问题，拉夫运河污染事件后美国政府颁布了《环境疾病登记法》和《知情权法》，加强和完善综合性的流行病学监测和研究项目，监测环境和职业暴露有毒物质引起的健康影响^[9]。

我国土壤污染与健康研究的相关工作大量集中在对土壤中污染物的检测及运用相关模型进行健康风险评价上^[11-13]。模型估算只能得到致癌和非致癌风险，模型本身也具有局限性，无法得到真实的健康结果。部分研究对土壤污染地人群内暴露水平进行了调查^[14-17]，但未涉及健康效应指标。也有不少学者进行了综合性的流行病学研究^[18-20]，包括对土壤、大气、水及农作物等介质及健康效应指标的调查，但环境采样和人群规模相对较小，很少能涉及整个地区全人群的健康评价。我国的监测体系正不断发展壮大，但也存在很多问题。如环境监测指标较少且不能共享，建立各部门共享的大数据平台非常必要。此外，疾病资料信息系统不健全。死因和肿瘤登记系统虽已形成一定规模但远未完全覆盖。新生儿登记系统也仅是个别省市自行开展，还未建立国家平台。准确全面的疾病资料是医学研究的重要基础和保障，尤其是遇到突发事故时。