地鐵車廂內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物污染水平及對(duì)健康人群心電指標(biāo)的影響

劉雅倩 張文樓 劉琪 賈旭 楊玄 郭新彪 鄧芙蓉

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,地鐵成為越來(lái)越多的城市人群出行的首選交通方式,地鐵相關(guān)空氣污染及其健康影響也成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。既往研究多探討地鐵車廂內(nèi)顆粒物污染的健康影響[2],有關(guān)總揮發(fā)性有機(jī)物(total volatile organic compounds,TVOC)的污染現(xiàn)狀及其可能的人群健康影響尚未見(jiàn)報(bào)道。地鐵車廂內(nèi)TVOC主要來(lái)源于車廂內(nèi)材料、乘客呼吸、外界空氣等,有環(huán)境與健康研究報(bào)告指出地鐵車廂內(nèi)TVOC暴露可能會(huì)帶來(lái)健康風(fēng)險(xiǎn)[3]。本研究于2017年3-5月,監(jiān)測(cè)地鐵車廂內(nèi)TVOC的個(gè)體暴露水平及受試者心率變異性(heart rate variability,HRV)和心率(heart rate,HR),探究TVOC對(duì)健康人群心電指標(biāo)的影響。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取健康大學(xué)生39名,納入標(biāo)準(zhǔn)如下：18～24歲;一月內(nèi)無(wú)吸煙、飲酒、飲咖啡;身體健康,無(wú)心血管、呼吸、神經(jīng)等系統(tǒng)疾病史;體重指數(shù)(body mass index,BMI)在18～24 kg/m2之間;三月內(nèi)未服用影響心率的藥物。研究開(kāi)始前獲得北京大學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(倫理批件編號(hào)：IRB 00001052-16066),研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.2 研究方法 2017年3-5月,以選定的地鐵線路作為研究地點(diǎn),采用Model TG-503室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣態(tài)污染物濃度,采用 SIDEPAK型AM510(美國(guó),TSI)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顆粒物濃度,采用WSZY-1B溫濕度儀監(jiān)測(cè)溫度、濕度,同時(shí)采用AVS 5910型噪聲計(jì)監(jiān)測(cè)噪聲水平,均每間隔5 min記錄一個(gè)數(shù)據(jù)。同時(shí)采用Holter對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測(cè),獲得HR和HRV指標(biāo),包括NN間期標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation of normal-to-normal intervals,SDNN)、低頻功率(low-frequency power,LF)、高頻功率(highfrequency power,HF)及 LF/HF,均以5 min時(shí)段形式予以計(jì)算及表示。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 對(duì)HRV數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換,HR數(shù)據(jù)不做轉(zhuǎn)換,采用混合線性效應(yīng)模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。模型控制了年齡、性別、BMI、溫度、相對(duì)濕度、噪聲、PM2.5和 CO2,探討 TVOC在不同暴露時(shí)長(zhǎng)下對(duì)HRV和HR的影響。使用R 3.4.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 一般情況 此次研究共招募40人,期間1人退出,共39人完成隨訪,男性21人,研究對(duì)象平均年齡為(21.2±1.7)歲,BMI平均值為(21.6±1.7)kg/m2。

2.2 空氣污染物水平 研究期間各類空氣污染物水平如表1所示,TVOC濃度中位數(shù)為408.0μg/m3(IQR=85.0μg/m3)。

表1 地鐵車廂內(nèi)污染物、氣象參數(shù)及噪聲強(qiáng)度

2.3 心電指標(biāo) SDNN、LF、HF的平均值分別為(67.3±25.7)ms、(1 107.7±835.1)ms2、(484.7±466.9)ms2,LF/HF的平均值為3.6±3.1。HR的平均值為(77.7±11.4)次/分(表 2)。

表2 研究對(duì)象的5 min HR及HRV指標(biāo)

2.4 TVOC對(duì)心電指標(biāo)的影響 TVOC 2 h滑動(dòng)平均濃度每升高1個(gè)IQR(85.0μg/m3),HR升高11.8(95%CI：5.2-18.4)次/分。HRV指標(biāo)未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)(圖1)。

圖1 不同TVOC滑動(dòng)平均間期下HRV變化

2.5 TVOC對(duì)不同性別心電指標(biāo)的影響 TVOC 2 h滑動(dòng)平均濃度每升高1個(gè)IQR,男性LF降低45.9%(95%CI：-83.0%--8.6%),HR 升高 13.6(95%CI：5.5-21.6)次/分,女性 HR 升高 12.3(95%CI：0.4-24.2)次/分,且男性LF的變化平均值均較女性大(圖2)。

圖2 不同TVOC滑動(dòng)平均間期下不同性別HRV變化

3 討論

3.1 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在未超出我國(guó)現(xiàn)行室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18883-2002)TVOC標(biāo)準(zhǔn)限值(8 h均值0.60 mg/m3)的濃度下,依然可觀察到TVOC暴露與健康人群HR升高及男性LF降低之間的關(guān)聯(lián)。

3.2 HRV是評(píng)估人體心臟自主神經(jīng)功能的主要指標(biāo),有研究表明其下降可能與人群心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[4]。Weichenthal等[5]發(fā)現(xiàn)城市交通相關(guān)的特定種類的VOC(比如乙烷、異戊二烯)短期暴露會(huì)導(dǎo)致健康成年人SDNN和HF降低;本研究觀察到TVOC與男性LF降低之間的顯著關(guān)聯(lián)。日本的一項(xiàng)研究中測(cè)量了7名健康成年人日常生活中24 h TVOC暴露濃度[(176±130)μg/m3],發(fā)現(xiàn)TVOC濃度的變化量與HF和LF/HF改變有關(guān)[6];臺(tái)灣一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)室內(nèi)24 h TVOC暴露與SDNN降低顯著相關(guān)[7]。地鐵車廂內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的污染物暴露以及暴露時(shí)長(zhǎng)較短(＜4 h)也可能是本研究未觀察到對(duì)其他HRV指標(biāo)改變的原因,但一般情況下,乘客在地鐵車廂內(nèi)的暴露時(shí)長(zhǎng)不會(huì)超過(guò)本研究的暴露時(shí)長(zhǎng)。Jung等[8]的研究中發(fā)現(xiàn)室內(nèi)高水平TVOC暴露與成年人HR升高有關(guān),可能增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn),這與本研究的結(jié)果是一致的。

本研究也存在一定的局限性,研究未對(duì)TVOC成分進(jìn)行測(cè)量,無(wú)法確定對(duì)人群健康有害的主要VOC種類,從而難以確定有害VOC的來(lái)源,今后可進(jìn)一步展開(kāi)深入研究,從而為我國(guó)修訂室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和有效保障人群健康提供科學(xué)依據(jù)。