我國北方某地區居民涉水活動的皮膚暴露參數

段小麗,張文杰,王宗爽,郭玉明,張衍燊,張金良

1.中國環境科學研究院,北京 100012

2.北京大學公共衛生學院勞動衛生與環境衛生學系,北京 100083

我國北方某地區居民涉水活動的皮膚暴露參數

段小麗1,張文杰1,王宗爽1,郭玉明2,張衍燊1,張金良1

1.中國環境科學研究院,北京 100012

2.北京大學公共衛生學院勞動衛生與環境衛生學系,北京 100083

選擇我國北方某地區居民 (2 500人)開展皮膚暴露參數及與水介質相關的主要暴露活動、頻率等研究.結果表明：該地區成年人皮膚總表面積為 1.68 m2,男性和女性分別為 1.75和 1.62 m2.不同部位皮膚體表面積在不同年齡段有所不同,兒童期頭部所占比例較大,且隨年齡增加所占比例逐漸降低,腿等下肢則與此相反,所占比例隨年齡增加而增加.不同的暴露情景和季節,皮膚暴露面積也不同.不同年齡段不同性別人群涉水活動頻率及類型有所不同,成年人各種涉水活動頻率的性別間差異較大,男性涉水時間較短,且以洗澡為主 (占 51%),其次為洗手、洗臉、洗衣服、洗頭等,分別占總涉水時間的 12%,12%,9%和 9%;而女性涉水活動較為復雜,且所占比例相對均衡,洗衣服所占比例最高 (占 29%),洗澡所占比例相對較少,為23%,洗碗、洗菜等家務勞動所占比例也較多,分別為 16%和 13%,其余個人洗刷頻率與男性差別不大.鑒于我國人群皮膚暴露參數長期缺失的不利現狀,建議進一步開展基于我國人群的大規模相關研究,以填補我國在該項研究中的空白.

暴露參數;水;活動頻率;皮膚暴露;健康風險

人體接觸水環境中有毒有害污染物的途徑除了通過直接飲水和飲食外,通過皮膚的接觸和滲透吸收也是主要的暴露途徑之一,如在日常生活中通過洗浴、游泳等都可能會經皮膚暴露于水中的有毒有害污染物,從而對人體健康造成不良影響.BROWN等[1]通過對飲用水中揮發性有機污染物的暴露途徑的綜述表明,對于地表水和地下水中揮發性有機污染物的吸收,皮膚暴露遠大于經口的直接飲用暴露,原因在于皮膚吸收過程較為復雜,且影響因素眾多,包括水合性 (hydration)、溫度、皮膚表面狀態 (skin condition,包括皮膚角質層是否受損傷等情況)、皮膚的局部差異 (regional variability,不同部位皮膚吸收率不同)、其他進入途徑 (other routes of entry)、個體差異 (individual variability)、化合物的理化特性、載體和媒介物質 (vehicles and accelerants)、協同效應 (synergistic effects)等多種因素混合影響.然而,人們往往對飲食經口暴露比較了解和重視,而對皮膚暴露比較忽視.其原因：①皮膚暴露的研究方法不夠成熟;②缺乏皮膚暴露的基本參數.

皮膚暴露參數包括皮膚接觸表面積、化合物的皮膚滲透常數和暴露時間.美國環境保護署 (US EPA)于 1997年發布的《暴露參數手冊》(Exposure Factor Handbooks)中詳細描述了美國不同年齡和性別居民的皮膚比表面積等參數[2-3],并發布了專門針對兒童的暴露參數手冊[4].歐洲各國[5]、日本[6]也于 2006和 2007年在參考 US EPA暴露參數手冊的基礎上,分別發布了本國的暴露參數手冊,其中也有較大篇幅涉及皮膚暴露參數.我國當前尚未發布暴露參數手冊,皮膚暴露參數更是長期缺失.在過去的評價中,往往引用美國等發達國家已有的暴露參數.然而由于人種、生活習慣等方面的差異,可能會給評價結果造成較大的偏差.近年來,也有少數科研工作者意識到皮膚暴露的重要性,并做了一些相關的探索工作[7-8],也開始研究皮膚暴露的健康風險問題[9-11].王喆等[8]基于我國人群身高與體質量的統計資料,根據 US EPA等的模型,計算了我國人群皮膚總表面積、不同部位皮膚的表面積和不同暴露環境下的皮膚暴露面積.但是鮮見基于實際調查和測量的關于我國人群涉水活動頻率(皮膚暴露時間)和皮膚暴露面積的研究.

基于此,筆者選擇河南省泌陽縣為代表地區,探討該地區居民的皮膚暴露參數.擬通過該研究初步得出與水介質相關的主要暴露參數,同時,積累相關試驗經驗,以期為進一步進行參數修正、方法推廣奠定基礎,為今后開展其余暴露參數的調查積累經驗.

1 材料與方法

1.1 調查地區和人群

調查地點選擇在河南省泌陽縣,該縣位于河南省的中南部,南陽盆地東緣,轄區內水系分屬于長江與淮河兩大流域.全縣人口 96×104人,其中農業人口 85.8×104人,城鎮人口僅占 8.5%;全縣以漢族為主,占 99.31%;全縣居民以小麥面粉為主食,生活習慣較為一致.

在該縣選擇 10個鄉鎮 (城關鎮、楊家集鄉、官莊鄉、太山鄉、雙廟鄉、花園鄉、賒灣鄉、盤古鄉、王店鄉、賈樓鄉)的居民分別代表城市和農村居民的調查對象.根據泌陽縣各年齡段人口數量、城鎮居民、非城鎮居民在總人口數量中的比例,確定城鎮和農村各年齡段的調查對象,然后按照男女各半的比例確定男女調查對象的數量.據此原則,確定調查對象為 2 500人,其中農村人口占 92%,城市人口占8%.

1.2 皮膚暴露參數的調查問卷和測量

于 2008年 8—10月對所選擇的 2 500名受試者的皮膚暴露參數進行了問卷調查,對其中 250份問卷 (占 10%)進行了重復調查,以檢驗調查的質量.調查問卷內容包括：基本信息 (性別、出生日期、身高、體質量、職業、家庭收入等),皮膚暴露參數(涉及到與水介質相關的活動種類、接觸部位、接觸時間,不同季節的游泳次數、時間,洗浴時間、水田勞動、農藥噴灑情況等)等.連續 2 d調查每個被調查者各時間段的生活情況,如皮膚暴露參數調查 1 d中各時間段的活動類型、活動時間長度、活動強度;對于經口攝入水量,調查一日三餐及三餐之間的直接飲水和飲食量.

除了問卷調查外,還對主要暴露參數進行了測量.包括由調查員負責測量被調查者經皮膚接觸水介質時間,如日常洗衣、洗浴、游泳等.對于日常洗漱和洗衣、刷碗的時間,調查人員用秒表進行實際測量;對于洗浴的時間,調查人員較難以把握,可以委托若干被調查人在澡堂或家中進行測量,準確記錄澡堂中部分人群的停留時間;對于游泳的時間,條件許可的情況下進行跟蹤測量.

1.3 數據分析方法

對2 500份調查問卷進行錄入,去除有缺失值等不符合要求的問卷后,有效問卷為2 330份,具體性別分布見表 1.利用 Excel 2003與 SAS 9.0軟件包對數據進行初步整理.數據分析采用 SPSS 13.0.皮膚體表面積和暴露時間是皮膚暴露最為關鍵的參數.

皮膚體表面積：根據獲得的體質量和身高的數據,選擇 US EPA[2]皮膚比表面積的計算方法進行計算：

表 1 皮膚暴露參數的調查問卷和測量Table 1 Subjects information

式中,SA為皮膚體表面積,m2;H為身高,cm;W為體質量,kg.

身體不同部位的表面積：根據美國統計出的成年人體各部位表面積在總表面積中的比例 (見表2),計算我國成年人身體各部位的表面積.

表 2 身體不同部位占全身總表面積的比例[2]Table 2 Proportion of different parts in human body

2 結果與討論

2.1 皮膚暴露面積

對泌陽地區統計人群皮膚體表面積,根據不同年齡和性別進行了分類統計,并列出數學均值、標準偏差、中位值及極值范圍,結果見表 3.

從表3可以看出,該地區成年人皮膚體表面積數學均值為 1.68 m2,男性和女性分別為 1.75和1.62 m2,比根據模型計算得到的我國人群皮膚體表面積 (男性為1.693 6 m2,女性為1.527 6 m2)[8]分別高 3.3%和 6.0%.這可能是由于該受試地區屬于我國北方,地域差異等導致北方地區居民的身高和體質量均高于南方地區;且由于我國地域廣闊,種族眾多,使得模型計算結果可能與實際情況存在較大差別,今后需要進一步加強對實際參數的調查研究.USEPA采用模型計算的美國成年男性的皮膚體表面積平均值為 1.96 m2,女性為 1.69 m2[2],比該地區的測量結果分別高 12.0%和 4.3%.我國該地區成年女性與美國女性差別相對較小,而男性則差別較大.與《日本暴露參數手冊》[6]中報道的日本男性的皮膚體表面積平均值為 1.69 m2,女性為 1.51 m2相比,則分別高 3.6%和 7.3%.可見我國該地區居民的實際皮膚體表面積與美國和日本民眾均不同.但由于只選擇了泌陽地區,關于我國人群的整體情況還需要在大規模樣本的研究下才可得到.

表 3 泌陽地區不同年齡和性別人群皮膚體表面積Table 3 Surface area of people in different ages and genders in Miyang area

對該地區不同年齡段、不同性別人群的身體各部位的皮膚體表面積進行了統計分析,并與其他研究者對于我國人群的統計計算結果及美國和歐洲的結果進行了比較 (見表 4,所列數據為數學均值).

表 4 泌陽地區人群身體各部位及不同季節暴露的皮膚體表面積與相關研究的比較Table 4 Different part of the human body in different ages and genders and exposed of surface area in different seasons of Miyang area,and comparison w ith other countries m2

皮膚暴露面積不僅與暴露情景有關,還與季節有關.USEPA統計發現,不同季節人體的暴露面積不一樣.一般而言,夏季人體裸露在外的皮膚體表面積占總體表面積的 25%,冬季是總體表面積的 5%,春秋季節是總體表面積的 10%[2].根據上述數據,結合該地區不同年齡段人群體表面積數據,對該地區人群在不同季節暴露的皮膚體表面積進行了估算,并與文獻中模型估算數據進行比較 (見表 4).

從表 4可以看出,不同年齡段身體各部分表面積變化不同,占總體表面積的比例也不同.頭部表面積在 0～5歲兒童與其他各年齡段差別不大,由于總體表面積在逐漸增大,因此頭部表面積在兒童期所占比例較其他年齡段要高,達到 14%;其次為 6～17歲,該年齡段男性和女性所占比例分別為 9.1%和 9.4%,表明身體成長階段頭部所占比例最大.成年人頭部所占比例差別不大,該地區調查人群男性和女性分別為 7.43%和 6.79%,分別比文獻統計結果 (7.81%和 7.06%)[5]低 5%和 4%.與日本成年人相比,調查結果 (7.81%和 7.09%)與文獻統計分析結果類似.與美國成年人 (男性和女性分別為6.02%和 6.51%)相比,該地區人群男性和女性頭部所占比例分別高 23%和 4.3%.相反,下肢的比例則隨年齡增加而逐漸增加,表現在腿的表面積在0～5歲兒童僅占總體表面積的 23.4%,其次為 6～17歲,腿所占比例增加,該年齡段男性和女性所占比例分別為 28.9%和 29.9%,表明身體成長階段腿部所占比例隨年齡增加而增大.成年人腿部所占比例最大,該地區調查人群男性和女性分別為 30.3%和 31.5%,分別低于文獻統計結果 (31.2%和32.3%)[8]3.2%和 2.8%,表明我國不同地區人群間也存在一定的差異.與日本成年人相比 (31.2%和 32.4%),差別相對較小.與美國成年人 (男性和女性分別為 25.8%和 28.9%)相比,該地區人群男性和女性腿部所占比例分別高 17.5%和 9.0%.這些研究結果與日本的文獻研究類似,即人體頭部等表面積所占總體表面積的比例隨年齡增加而逐漸降低,下肢面積等則隨年齡增加而逐漸增加[12].

不同性別之間身體各部分占總體表面積比例未表現出顯著性的差異,但是不同年齡段略有差別.兒童期性別差異較小,因此研究中未對 0～5歲兒童進行性別區分統計,且 US EPA研究結果也未對兒童期進行性別劃分[2].男性與女性在不同身體部位體表面積表現出不同特性,男性在頭部、軀干、上肢及腳等部分所占比例要高于女性,這在成年后各年齡段均表現出相同特性,且與王喆等[8]統計結果及日本成人的情況相同[6,12].相反,下肢和腿等表面積占身體總體表面積的比例,則女性要高于男性,這在不同年齡階段及不同人群研究結果均相同,表明相對于男性,女性下肢所占比例較高.與亞洲男性和女性身體比例不同的是,美國成年人女性身體各部分所占總體表面積的比例均高于男性,包括頭、軀干、上肢等部分,這可能是西方與東方人群性別差異的主要不同之處,也可能是由于美國研究人群僅有 106人,存在較大的誤差[2].

不同季節男性與女性暴露皮膚體表面積的差異,男性均高于女性,由于該計算結果均為不同季節暴露面積比例與總面積的乘積,對此不再深入討論.

2.2 涉水活動頻率

皮膚暴露水的活動類型包括洗手、洗臉、洗腳、洗頭、洗碗、洗菜、洗衣服、洗澡等.游泳也是皮膚暴露的一種非常重要的途徑.調查發現,有游泳習慣的人僅占 0.5%,因此對該部分有游泳習慣的人群數據未進行重點研究.表 5列出的是各年齡段人群日常生活中進行各種活動 (游泳除外)的皮膚暴露時間.

表 5 各種活動類型(游泳除外)的皮膚暴露時間Table 5 Dermal exposure duration of different activities except swimming

由表 5可見,不同年齡段不同性別人群涉水活動頻率及類型有所不同.0～5歲兒童洗碗、洗菜和洗衣服的暴露時間很少,因此未進行該部分數據的調查,且其他洗刷暴露時間類型男童與女童差別不大,只是女童在洗頭等方面暴露時間比男童要長些.對 6～17歲少年的洗碗、洗菜和洗衣服暴露時間的統計結果表明,女孩比男孩暴露時間稍長,女孩與男孩間主要區別在于洗頭暴露時間要長于男孩.圖 1為成年男性與女性各種涉水活動皮膚暴露類型的時間比例.從圖 1可以看出,男性與女性的主要涉水活動不同且存在顯著差異：男性涉水時間較短,且以洗澡為主 (占 51%),其次為洗手、洗臉、洗衣服、洗頭等,分別占總涉水時間的 12%,12%,9%和 9%;而女性涉水活動較為復雜,且所占比例相對均衡,洗衣服所占時間最多 (占 29%),洗澡所占比例相對較少,為 23%,洗碗、洗菜等家務勞動所占時間頻率也較多,分別為 16%和 13%,其余個人洗刷頻率與男性差別不大,這主要受我國傳統的社會分工差別影響,女性對于家庭勞動所涉及到的涉水頻率與暴露時間相對較多.

圖 1 成年人(無游泳習慣)在日常生活中每天皮膚接觸水的暴露時間比例Fig.1 Time ratio of water-related activities for adults(no swimming habits)

研究[8,10]表明,游泳和洗澡過程中,人體皮膚表面暴露面積占人體總皮膚體表面積的 75%～100%.由于中國人具有游泳習慣的相對較少,因此重點討論洗澡暴露時間及頻率問題.洗澡暴露時間在各年齡段及不同性別中均占重要比例,研究中不同年齡段不同性別人群洗澡暴露時間相似,未呈現顯著性差別,洗澡暴露時間平均值為 10～17 min/d,且以 18～60歲人群洗澡暴露時間最長,平均值為15～17 min/d,且不同性別間差別較小.

國際上對于洗澡暴露時間及頻率的研究也非常重視.TARSH IS等[13]通過對不同性別和年齡段美國人淋浴和盆浴的研究,認為 90%的美國人在平均 24 h時間內會洗澡 1次,5%的人洗澡 1次以上;男性 75%以淋浴方式,25%以盆浴方式;女性 50%以淋浴方式,50%以盆浴方式;青少年女性 65%的淋浴時間為 16～19 min/d,50%每周至少一次盆浴;50%女性在每次盆浴中都會使用香精油等添加劑;年輕人或者高收入人群喜歡淋浴方式勝過盆浴;淋浴形式在大城市人群中更為普遍.JAMES等[14]對于澳大利亞 2 500個家庭的調查研究,扣除 ＞20 min/次淋浴的研究,認為平均淋浴時間為 8 min/次,中間 值 為 7 min/次,90th為 13 min/次,95th為 16 min/次 ,99th為 ＞ 20 min/次.TSANG等[15]通過對美國國家人類活動模式調查 (The National Human Activity Pattern Survey,NHAPS)研究發現,男性平均盆浴洗澡時間為 15 min/次,女性為 20 min/次,推薦的 50th的盆浴洗澡時間為 20 min/次,95th為 45 min/次.TSANG等[15]對于盆浴洗澡頻率的研究表明,38.3%的受試人群至少 1次/d,其中 76%的人為1次/d[15].US EPA對于淋浴的研究認為,平均時間為 10 min/次[2].這與 JAMES等[14]對于澳大利亞的研究時間 (8 min/次)基本一致.50th的淋浴洗澡時間為 15 min/次,95th為 35 min/次.《日本暴露參數手冊》[6]中,日本男性洗澡的平均時間為 23.4 min/d,女性為 27 min/d;其中淋浴時間男性平均為 6 min/d,女性為 7.2 min/d;盆浴時間為夏季 7.2 min/d,冬季 10.8 min/d.

需要注意的是,不同時間段的涉水活動類型及頻率可能有所不同,而該次調查未對此進行細致分析,今后應加強該部分研究.另外,不同人群之間關于皮膚暴露的類型及活動有所不同,如兒童等對于土壤的皮膚暴露、農民等田間勞動有關的土壤暴露,且在不同季節存在不同的暴露差異.農藥噴灑等活動中涉及到污染農藥的高濃度皮膚暴露和呼吸暴露,也未涉及該部分人群.

2.3 存在的問題和不足

抽樣點的代表性.由于只選擇了一個縣城來做研究,雖然在一定程度上能夠代表我國約占1/6的中原人口的皮膚暴露情況,但由于我國是一個地域寬廣的多民族的國家,地區差異很大,研究結果是否能夠代表全國的水平,還有待進一步的研究.

所選人群的代表性.由于所選人群大部分是農村居民,城鎮居民的樣本量少,研究結果對城鎮居民的代表性有待大樣本量的驗證.

3 結論

a.通過對河南泌陽地區人群進行實際調查研究,得出了該地區人群皮膚體表面積及不同部位面積參數,并獲得了有關涉水頻率及活動的基礎數據.在一定程度上可以反映我國北方地區人群的皮膚暴露信息.

b.由于我國地域廣闊且人群的區域間差異較大,開展居民皮膚暴露參數的研究很有必要.建議針對我國典型區域和人群開展大規模的類似研究,以得出適合我國居民的暴露參數.此外,由于我國是一個農業大國,農村人口眾多且新興城市發展較快,人員流動性較大,加之我國特有的日常生活習慣與傳統,開展不同人群的典型皮膚暴露研究很有必要,如農民田間勞動中的皮膚接觸及農藥噴灑的皮膚暴露等.

致謝：感謝現場調查員的辛勤勞動,感謝 2 500名受試者的支持和配合!

[1] BROWN H S,BISHOP D R,ROWAN C A.The role of skin absorption as a route of exposure for volatile organic compounds(VOCs)in drinking water[J].American Journal of Public Health,1984,74(5)：479-484.

[2] US Environmental Protection Agency.EPA/600/P-95/002Fa Exposure factors handbook[S].Washington DC：USEPA,1997.

[3] US EPA.EPA/600/8-91/011B Dermal exposure assessment：p rincipalsand applications(interim report)[S].Washington DC：USEPA,1992.

[4] US EPA.EPA/600/R-06/096F Child-specific exposure factors handbook[S].Washington DC：USEPA,2008.

[5] European Commission Joint Research Center.Exposure factors sourcebook for Europe[EB/OL].Italy：European Commission Joint Research Cente,2000[2009-05-07].http：//cem.jrc.it/expofacts/.

[6] National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.Japanese exposure factors handbook[M/OL].[2009-05-07].http：//unit.aist.go.jp/riss/crm/exposurefactors/english_summary.html.

[7] 王宗爽,段小麗,劉平,等.健康風險評價中我國居民暴露參數探討[J].環境科學研究,2009,22(10)：1164-1170.

[8] 王喆,劉少卿,陳曉民,等.健康風險評價中中國人皮膚暴露面積的估算[J].安全與環境學報,2008,8(4)：152-156.

[9] 趙肖,李適宇.太湖流域居民暴露于 DDTs的健康風險評價[J].環境科學研究,2009,22(5)：579-583.

[10] 萬譯文,康天放,周忠亮,等.北京官廳水庫水體中揮發性有機物健康風險評價 [J].環境科學研究,2009,22(2)：150-154.

[11] 段小麗,王宗爽,于云江,等.垃圾填埋場地下水污染對居民健康的風險評價[J].環境監測管理與技術,2008,20(3)：20-24.

[12] FUJIMOTO S,WATANABE T.Studieson the body surface areaof Japanese[J].Acta Medica Nagasakiensia,1969,14(1/2)：1-13.

[13] TARSHISB.The“average American”book[M].New York：New American Library,1981：191.

[14] JAMES I R,KNUIMAN MW.An application of Bayes methodology to the analysis of diary records from a water use study[J].Journal of the American Statistical Association,1987,82：705-711.

[15] TSANG A M,KLEPEIS N E.Results tables from a detailed analysis of the National Human Activity Pattern Survey(NHAPS)response[R].Washington DC：USEPA,1996.

Water-Related Activity and Dermal Exposure Factors of Peop le in Typ ical Areas of Northern China

DUAN Xiao-li1,ZHANGWen-jie1,WANG Zong-shuang1,GUO Yu-ming2,ZHANG Yan-shen1,ZHANGJin-liang1
1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China
2.Department of Occupational and Environmental Health,School of Public Health,Peking University,Beijing 100083,China

Two thausand and five hundred peop le in Miyang County in Henan province were selected as research subjects for this study.Their water-related activities and other dermal exposure factorswere acquired by questionnaires and field measurements.Skin surface area of adults in this area is 1.68 m2.The surface areas of males and females are 1.75 and 1.62 m2,respectively.Additionally,surface area of different body parts varied with aging.The ratio of head to total body surface area was highest at the youngest age,and decreased with aging.In contrast,the ratio of lower extremities showed inverse variation,increasingwith aging.The exposed dermal areasvary a little in different situationsand in different seasons.Water-related activitiesand frequenciesvary in subject group sw ith different ages and genders.The water-related activitiesof adults show significant gender differences,w ith the male adults spending less time.The time percentages for major water-related activity of the male adults are 51%for bathing,12%for handwashing,12%for face-washing,9%for clothes-washing,and 9%for head-washing.The time percentages for major water-related activity of the female adults are relatively comp licated and equivalent：29% for clothes-washing,23% for bathing,16% for dishwashing and 13%for vegetable-washing.It is suggested to carry out further studieson dermal exposure factors for Chinese people because of the absence of data.

exposure factor;water;activity;dermal exposure;human health risk

X820

A

1001-6929(2010)01-0055-07

2009-05-26

2009-06-15

中央級公益性科研院所基本科研業務專項(2007KYYW13);國家環保公益性行業科研專項(200809101)

段小麗 (1977-),女,山西交城人,副研究員,博士,主要從事環境污染的人體暴露和健康風險評價研究,dxl@craes.org.cn.

(責任編輯：孔 欣)