苯污染對人類健康影響研究進展

俞發榮, 李登樓, 謝明仁

甘肅省證據科學技術研究與應用重點實驗室, 甘肅政法學院, 蘭州 730070

苯污染對人類健康影響研究進展

俞發榮, 李登樓, 謝明仁*

甘肅省證據科學技術研究與應用重點實驗室, 甘肅政法學院, 蘭州 730070

俞發榮, 李登樓, 謝明仁. 苯污染對人類健康影響研究進展[J]. 生態科學, 2016, 35(2): 195-199.

YU Farong, LI Denglou, XIE Mingren. Research progress on effects of benzene pollution on human health[J]. Ecological Science, 2016, 35(2): 195-199.

近年來,隨著人民生活水平的不斷提高, 一些消費者, 在購房、裝修、添置家具的過程中,因缺乏相關的預防知識,造成室內空氣中苯污染,嚴重者危害著家人的身心健康, 甚至造成了難以挽回的悲劇。室內環境中的苯污染主要來自含苯的膠黏劑、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑。苯可經呼吸道、皮膚、消化道吸收進入機體,引起人體急、慢性中毒。輕度慢性苯中毒者出現頭暈、頭痛、惡心胸悶、乏力、失眠或多夢、性格改變、記憶力減退等; 重度慢性苯中毒引起多發性神經病、脊髓炎、球后視神經炎、癲癇及精神失常, 造成血液系統和神經系統難以挽回的健康危害,甚至因呼吸循環衰竭而死亡。育齡婦女長期吸入苯會導致月經失調, 孕期的婦女妊娠并發癥的發病率會顯著增高, 甚至會導致流產或胎兒先天缺陷。國際衛生組織已經把苯定為強烈致癌物質, 苯可以引起白血病和再生障礙性貧血也被醫學界公認。通過對苯的成分結構和苯的生殖遺傳毒性、神經毒性、血液免疫毒性、致癌作用及其對人類健康影響的闡述, 為研究預防控制苯污染對人類健康的影響提供參考依據。

苯; 污染; 人類健康

Key words:benzene; pollution; human health

1 前言

隨著全球變化和人類活動的加劇,環境因素對人體健康的影響逐漸凸顯[1], 環境污染給人類帶來的損失也越來越嚴重。苯(Benzene)是一種工業用途廣泛的職業有害因素, 同時也是一種主要的室內空氣污染物, 室內空氣中的苯主要來源于油漆、墻面涂料、裝飾材料等[2]。室內空氣污染已成為危害人類健康的一個“隱形殺手”, 已被世界衛生組織列為人類健康的十大威脅之一, 同時也成為世界各國非常關注的熱點問題之一。根據世界衛生組織(WTO)的調查結果顯示, 世界上 30%的新建和重修建筑物中的空氣有害健康[3], 人們平均每天約 80%的時間都在室內度過, 而老、弱、病、殘、幼、孕等體弱的人群在室內活動時間則更長[4]。室內的裝修裝飾主要使用的是油漆、涂料、家具、人造地板等及其包含的膠類物質, 這些都會釋放出苯等揮發性有機化合物[5]。由于現代建筑都采用密封式結構, 與老式的自然通風的建筑相比, 空氣得不到及時有效的更新[6],室內空氣質量明顯下降, 嚴重影響了人體健康。

苯(Benzene)是芳香族化合物的典型代表, 分子式為(C6H6), 是一種有機溶劑。在常溫下, 苯是無色透明的油狀液體, 具有特殊的、不刺鼻的香味, 有著較高的揮發性, 其揮發速度為乙醚的 1/3, 蒸汽比重為2.77, 且微溶于水, 可與乙醇、乙醚、醋酸、丙酮、氯仿等充分混合, 且易溶于血清。苯是一種芳香型的有機溶液, 在日常生活中被廣泛的應用。苯可作為居室的裝飾和裝修材料, 如家具、油漆、涂料、壁紙和人造板等等; 苯是有機化學合成中的一種重要的原料, 如制造苯酚、農藥、苯乙烯、塑料、染料、洗滌劑、藥物、炸藥、合成橡膠等。苯作為溶劑、萃取劑和稀釋劑等, 從而用于生藥的浸漬、提取、重結晶, 以及油漆、樹脂、油墨、粘膠、人造革和噴漆制造等[7]。

2 苯對人類健康的影響

1987年世界衛生組織(WTO)發表的一份調查報告指出, 世界 30%新建和重建的建筑物中均發現有苯, 室內空氣中苯的污染被列入對公眾健康危害最大的5種環境因素之一[8]。據統計, 進入新世紀以后,發展中國家有近300萬例死亡可能由室內空氣污染所致, 全球約4%的疾病與室內環境有關。

Su等[9]研究發現, 長期接觸低濃度苯的女性職工對苯的反應比男性更為敏感, 小兒白血病與其父親在母親妊娠前接觸苯顯著相關, 推測苯可能引起人類生殖系統受損, 導致畸胎、不孕等, 也可導致下一代先天性缺陷, 如先天性心臟病、白血病、智力低下等, 體重減輕, 死亡率增加[10]。高濃度(50.85μmol·L–1)的苯可致人淋巴細胞DNA斷裂,具有明顯的遺傳毒性作用[11], 苯接觸作業人員外周血淋巴細胞染色體畸變增加的可能機制是苯通過其代謝產物產生的具有強氧化性自由基直接或間接氧化損傷 DNA或染色體,繼而導致DNA斷裂、DNA損傷率和白細胞微核率明顯高于非接觸者, p21基因、MDM2基因和p14(ARF)基因變異率增加[12], 而且呈現出劑量-效應關系。動物實驗發現, 苯能夠使小鼠睪丸組織發生明顯的病理改變, 睪丸組織細胞分裂隨著染毒濃度的逐步增加而降低, 細胞受損程度越來越嚴重,而且這種損傷在停止染毒后一定時間內難以恢復。苯濃度為 1000μmol·L–1時, 小鼠胚胎各生長發育指標和組織器官形態分化指標均受到抑制,畸胎發生率增高,中腦、后腦、前腦形態異常、體位異常及小頭等,并出現胚胎死亡[13]; 妊娠期小鼠接觸苯氣體可導致流產率上升、產仔數、仔鼠存活數、仔鼠體重下降, 同時也會導致胚胎發育過程中重要基因IGF-1和Peg3表達下調[14]。苯可導致雄性大鼠激素水平改變, 精子畸形, 睪丸組織病理改變, 雌性大鼠激素水平改變, 使胚胎的生長發育延遲甚至死亡[15]。不同濃度苯系物使蝦夷扇貝精子的運動時間、卵子受精率及胚胎孵化率顯著降低, 胚胎發育延滯率、胚胎畸形率和幼體畸形率顯著增加[16]。

急性苯中毒主要表現為對中樞神經系統的麻醉作用。中毒較輕者會出現頭暈、頭痛、興奮、惡心、嘔吐、欣快感、輕度意識模糊、步態不穩等癥狀; 中毒較重者出現意識模糊、淺度昏迷到深度昏迷[17]。長期接觸低濃度苯也可產生對神經系統的影響, 導致神經功能紊亂失眠、記憶力減退等神經癥狀[18]。動物實驗表明, 單獨給予小鼠較高劑量的苯, 能降低小鼠的學習記憶能力, 引起腦組織脂質過氧化性損傷和腦細胞DNA斷裂及DNA-蛋白質交聯損傷,導致小鼠腦組織SOD活力降低、MDA含量升高[19],張紅[20]模擬了家裝污染環境,使孕早期的大鼠暴露于該環境中, 結果仔鼠海馬神經元出現變性與壞死。

苯進入人體后, 由血液運送到肝臟和骨髓開始代謝, 由于骨髓氧化苯的能力要大于肝臟, 因而苯的許多代謝產物可引起骨髓損害[21], 嚴重損傷造血系統, 引發多種血液疾病。劉軍等[22]對53例慢性苯中毒患者血檢測發現, 苯重度中毒白細胞介素-1β (IL-1β)、白細胞介素-3(IL-3)、白細胞介素-6(IL-6)明顯降低, 白細胞介素-2(IL-2)和腫瘤壞死因子(TNF)顯著升高(P＜0.01), 引起再生障礙性貧血。苯能抑制機體單核吞噬系統功能[23], 削弱機體對細菌感染和內毒素損害的抵抗力。苯對體液免疫、細胞免疫以及機體的免疫監視功能等都有明顯的抑制作用[24], 削弱機體對細菌感染和內毒素損害的抵抗力,降低機體免疫功能。慢性苯中毒患者的總T細胞比例顯著降低, CD8T細胞比例顯著升高, 外周血CD4T細胞比例、B細胞比例以及NK細胞比例均呈降低趨勢[25]。長期接觸低劑量苯可以降低B淋巴細胞轉化能力, 白細胞數顯著降低(P＜0.05)[26], 誘發血液T-SOD、GSH、IgG、IgA水平下降, 機體抗氧化能力減弱, 導致外周血淋巴細胞DNA損傷增加[27]。

長期接觸苯可引起人體出現外周血細胞減少、再生障礙性貧血甚至各種類型的白血病[28]、肺癌[29]等多種腫瘤, 其機制與苯引起的氧化應激、免疫監視下降導致白血病干細胞形成及增生有關[30]。苯可誘導人淋巴細胞凋亡調節紊亂,加速細胞的惡性轉化和腫瘤的形成, 高濃度苯通過其代謝產物產生的具有強氧化性自由基直接或間接致人淋巴細胞DNA斷裂。長期苯接觸導致染色體畸變、基因突變,出現三體型、超二倍體等染色體結構畸變[31], 誘導細胞凋亡[32]。對北京市區[33]和東北平原、華北平原、長江三角洲、珠江三角洲[34]環境檢測發現, 苯對暴露人群致癌風險明顯超過了最大可接受風險值。

李翔等[35]選取192名接觸苯及苯系物工人和該廠無苯及無苯系物接觸史的190名工人為對照,進行職業健康體檢,結果發現, 接觸苯及苯系物工人肝脾腫大檢出率明顯高于對照組(P＜0.05); 脂肪肝檢出率、肝異常回聲檢出率、肝中靜脈血流頻譜異常檢出率均明顯高于對照組(P＜0.05)[36]; 腹部B超異常檢出率明顯高對照組(P＜0.05)[37]。Li[38]給予SD大鼠濃度為50 mg·m–3的苯氣體進行吸入染毒, 每天24 h,連續7 d, 結果發現, 苯能降低大鼠肝細胞合成蛋白質的能力, 引起大鼠肝腎功能障礙, 血清尿素氮(BUN)含量升高, 誘導肝細胞內DNA-蛋白質交聯含量顯著上升(P＜0.01); 使血清門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)[39]、總膽汁酸(TBA)顯著升高(P＜0.01),肝臟過氧化氫酶活性顯著降低(P＜0.01)[40], 血漿丙二醛(MDA)明顯增加(P＜0.01),谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶(SOD)酶顯著降低(P＜0.01)[41],肝臟組織結構出現明顯病理學變化[42]。

給予人胚胎膀胱組織來源細胞不同濃度苯溶液體外培養發現, 隨著苯濃度的增加,培養的人膀胱細胞分化為組織細胞的集落數逐漸減少,對膀胱細胞的增殖有明顯的抑制作用[43]。長期接觸低濃度苯及苯類物質對人的皮膚、眼睛[44]和呼吸系統[45]有明顯的毒性作用。皮膚可因脫脂而變得干燥, 脫屑, 有的甚至出現過敏性濕疹[46]。

3 問題與討論

(1) 苯在我們的日常生活中無處不在, 無處不有, 如日用化學劑, 家用電器, 吸煙, 汽車尾氣[47]等都含有苯。苯不僅直接影響接觸人群的身體健康,而且通過母體影響后代的發育和健康。鑒于苯暴露的社會普遍性和對健康的危害性, 在提倡綠色生活、低碳環境的同時, 加強預防保護措施更為必要。

(2) 自從1993年苯被世界衛生組織(WHO)確定為致癌物以后, 在國外, 對室內空氣中苯的污染非常重視, 不僅對室內裝修材料設計有嚴格的要求,而且通過法律的手段來規制和制約苯污染問題, 建立了比較科學的、相對完備的法律體系和衛生標準。我國在八十年代, 對長期苯接觸工作者開始了調查研究。2002年11月, 國家質量監督檢驗檢疫總局、國家環?？偩趾托l生部共同發布了《室內空氣質量標準》, 把苯、甲苯和二甲苯列為室內污染控制項目, 將室內苯濃度限定為 0.11 mg·m–3, 甲苯和二甲苯為0.20 mg·m–3[48]。為控制和降低苯污染, 在室外,合理控制機動車輛尾氣的釋放, 提高燃油質量, 逐步用電動車替代機動車; 在室內, 采用新型裝修材料, 調整和簡化裝修設計, 經常通風換氣; 采用不同的吸附劑, 如使用活性炭纖維氈、活性炭粉末, 通過吸收分解消除苯污染[49]; 培養各種植物來控制苯污染, 如龍舌蘭、蘆薈、常青藤、鐵樹、天南星等等[50]; 或采用增加室內濕度的方法降低苯苯污染的程度[51]; 自來水供應的主管理部門要不定期的進行檢測, 保證水質安全。

(3) 由于苯是揮發性有機物, 其毒性是潛在的,釋放緩慢, 可長達幾年甚至幾十年, 而且苯在人體內的潛伏期長達 3—15年[52], 這些潛在的苯污染帶給人類的健康帶來不可估量的危害。為預防和控制苯對人類健康的影響, 在苯污染防控措施中, 要以國家衛生部制定的相關標準為限, 對建筑材料進行嚴格把關, 限制有毒有害的建筑材料生產和銷售,研發和使用綠色裝修材料, 開展有關苯污染的教育和知識宣傳, 倡導使用危害較小的建筑材料。同時,還要設立相應的法律制度和行為規范, 從法律的角度予以規范各種可能造成的室內苯污染的行為, 建立相應的救濟機制, 保障消費者的權益。

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Research progress on effects of benzene pollution on human health

YU Farong, LI Denglou, XIE Mingren*
Key Laboratory ofEvidence of Science and Technology Research and Application,Gansu Province(Gansu Institute of Political Science and Law),lanzhou730070, China

In recent years, with the continuous improvement of people's living standard, some consumers, in the process of purchase, decoration, furniture, and because of the lack of related prevention knowledge, suffer from benzene in indoor air pollution, which seriously harms the family's physical and mental health, even causes irreparable tragedy. Benzene pollution in indoor environment comes mainly from glue adhesion agent, paint, paint containing benzene and waterproof material solvent or diluent. Benzene by respiratory tract, skin, gastrointestinal tract absorption into the body, causes human body acute and chronic poisoning. Mild chronic benzene poisoning results in dizziness, headache, evil bosom frowsty, fatigue, insomnia, or much dream, personality change, memory loss, etc. Severe chronic benzene poisoning causes multiple neuropathy, myelitis, after the eye optic neuritis, epilepsy, mental disorders, irreparable blood system and nervous system health hazard, or even died of respiratory ailure. Long-term inhalation benzene can cause women of childbearing age menstrual disorders. Pregnant women will be ignificantly higher incidence of pregnancy complications, even miscarriage or fetal birth defects. The World Health Organization has taken the benzene as the strong carcinogen. Benzene can cause leukemia and aplastic anemia, which has been recognized in the medical community. It discusses the composition structure of benzene and benzene genetic toxicity of reproductive, neurotoxicity, blood toxicity of immune, arcinogenesis and its effect on human health, which can provide a reference for prevention and control of benzene pollution on human health.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.02.029

X503.1

A

1008-8873(2016)02-195-05

2015-08-02;

2016-01-17

國家自然科學基金項目(31060283); 甘肅省科技支撐計劃-社會發展類項目(1304FKCA082); 甘肅省基礎研究創新群體資助項目(No.145RJIA333);蘭州市科技計劃項目(2014-1-182)

俞發榮(1959—), 男, 甘肅省民勤縣人, 博士, 研究員, 主要從事法醫生物學、社會環境壓力對人類健康的影響、藥理學和毒理學實驗及實驗動物學等研究, E-mail: tim9898@163.com

*通信作者:謝明仁, E-mail: xmr7600@gsli.edu.cn