張 燕，黃 劍，劉 紅，唐 梅，張芙蓉，吳 菁，沈 寧，薛 斌，5*

1南京醫(yī)科大學(xué)附屬逸夫醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，江蘇 南京 211112；2中國藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211198；3南京醫(yī)科大學(xué)附屬逸夫醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 211112；4瑞測精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)檢測（上海）有限公司，上海 200120；5南京醫(yī)科大學(xué)附屬逸夫醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇 南京 211112

由于全球氣候變化、農(nóng)藥濫用和工業(yè)發(fā)展，空氣、水和食品的污染日益嚴(yán)重。環(huán)境污染對人類健康的負(fù)面影響已成為一個(gè)非常嚴(yán)重的問題［1］。生命科學(xué)或化學(xué)領(lǐng)域的科研實(shí)驗(yàn)室工作人員在科研工作過程中，經(jīng)常會(huì)使用或接觸到一些環(huán)境污染物。如鄰苯二甲酸二乙酯［di（2-ethylhexyl）phthalate，DEHP］，又稱“環(huán)境荷爾蒙”，作為鄰苯二甲酸鹽最常見的一種，用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)塑料手套、保鮮膜、塑料制品等物品中，其可以通過影響人體內(nèi)的荷爾蒙含量導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)［2］；雙酚A（bisphenol A，BPA）作為一種內(nèi)分泌干擾物同樣也存在于生物實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的乳膠手套制品、塑料制膠板和細(xì)胞培養(yǎng)皿中［3］。越來越多的證據(jù)表明，BPA 可能會(huì)對人類健康造成不利影響，包括女性生育能力［4］、男性性功能［5］、精子質(zhì)量［6］等；而生物實(shí)驗(yàn)室使用的病理組織切片的石蠟塊也可能存在大量的致癌物苯并芘（benzo［a］pyrene）［7］。相較于實(shí)驗(yàn)室常見的有毒物質(zhì)，如二甲苯、甲醇等，已有成熟的使用規(guī)范以及規(guī)章制度，且實(shí)驗(yàn)室人員對其均有相應(yīng)的防范意識(shí)。而DEHP、BPA、苯并芘同樣是實(shí)驗(yàn)室人員在科研工作中經(jīng)常接觸的環(huán)境污染物，卻并沒有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室使用規(guī)范，是潛在的危險(xiǎn)因素。2020年1月，江蘇省人民政府在《省政府關(guān)于印發(fā)落實(shí)健康中國行動(dòng)推進(jìn)健康江蘇建設(shè)實(shí)施方案的通知》中明確強(qiáng)調(diào)要開展職業(yè)健康保護(hù)行動(dòng)，推廣使用新技術(shù)、新材料和新工藝，從源頭消除、減輕和控制職業(yè)病危害［8］。目前對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染物的監(jiān)控主要還是針對環(huán)境層面的物質(zhì)濃度監(jiān)測，以單位時(shí)間內(nèi)有毒物質(zhì)的暴露劑量（time-weighted average，TWA）作為主要的監(jiān)測指標(biāo)［9］。然而，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中污染物濃度的監(jiān)測并不能反映這些污染物在實(shí)驗(yàn)室工作人員體內(nèi)實(shí)際殘留的水平。

本研究旨在通過靶向暴露組學(xué)方法，利用自主研發(fā)的針對尿液的高分辨率質(zhì)譜檢測技術(shù)，檢測人體尿液中環(huán)境污染物的殘留量，作為評估環(huán)境污染物在實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)殘留狀況的直接證據(jù)。研究檢測了江蘇省不同地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)BPA、苯并芘以及DEHP水平，幫助實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)監(jiān)測各種環(huán)境污染物的暴露和人體攝入，提高實(shí)驗(yàn)室工作人員日常工作的防護(hù)意識(shí)，減少環(huán)境污染物對人體的危害。

1 對象和方法

1.1 對象

在江蘇省內(nèi)蘇北和蘇南2個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同的區(qū)域分別選取2個(gè)相對具有一定代表性且科研相對集中的城市：南京、蘇州、鹽城、淮安。選取4個(gè)地區(qū)的高校中在生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室主要從事生物學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究工作的一線科研人員100例作為實(shí)驗(yàn)組，以及非實(shí)驗(yàn)室工作人員100 例作為對照組。2021 年5—7 月采集研究對象的第1 次晨尿中段樣本。由于個(gè)人意愿的原因，實(shí)驗(yàn)組和對照組分別有5人和4人未提交尿液樣本，最終實(shí)驗(yàn)組和對照組分別收集到95 例和94 例樣本，所有入組人員基本資料完整。納入標(biāo)準(zhǔn)為：①無基礎(chǔ)性疾??；②生活方式相對穩(wěn)定；③20～40 歲；④男女比例1∶1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（2020-SR-014）。

1.2 方法

通過高分辨率質(zhì)譜檢測技術(shù)，對尿液樣本進(jìn)行靶向暴露組學(xué)檢測和比較。

高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（high-performance liquid chromatography -tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS）檢測采用島津LCMS-8050CL 三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)（注冊醫(yī)療器械號(hào)：20182400195）LC-30A 系統(tǒng)，包括LC-30AD×2（輸液泵）、SIL-30AC（自動(dòng)進(jìn)樣器）、CTO-30A（柱溫箱）、FCV-32AH（高壓流路切換閥）、CBM-20A（系統(tǒng)控制器）、DGU-20A5（在線脫氣機(jī)）和LabSolutions Ver.5.60（色譜工作站）。

液相條件：流動(dòng)相，A 相：（0.1%甲酸+5 mmol/L甲酸銨）水，B相：乙腈；流速0.4 mL/min；柱溫40 ℃；色譜柱ACQUITY UPLC BEH C18（1.7 μm，2.1 mm×100 mm）；進(jìn)樣體積5 μL；洗脫方式：梯度洗脫，初始梯度比例30%（B相）。

質(zhì)譜條件，離子源：ESI；DL 溫度：250 ℃；加熱模塊溫度：400 ℃；接口溫度：300 ℃；霧化氣流速：2.0 L/min；干燥氣流速：10.0 L/min；加熱器流蘇：10.0 L/min；碰撞氣：氬氣；掃描模式：MRM。

檢測步驟：①配制相關(guān)化學(xué)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)溶液，對標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行HPLC-MS/MS 分析，建立對應(yīng)的物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的工作曲線；②采用甲醇為溶劑，并進(jìn)行梯度稀釋，通過對已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行HPLC-MS/MS 分析，采集特征子離子的峰面積，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)的絕對定量；③取尿樣2 mL 先用0.22 μm 濾膜過濾，乙酸-乙酸鈉緩沖液（0.5 mol/L）調(diào)節(jié)pH 值至5.4，再加入β-葡萄糖醛苷酶/芳基硫酸酯酶（10 μL），室溫下孵育過夜完成酶解反應(yīng)；④酶解后的樣品，用SPE 小柱（C18 ENVI，0.25 g）進(jìn)行固相萃取。萃取物用甲醇（2 mL）洗脫，并用氮?dú)獯蹈?，最后用甲醇?00 μL）重溶作為待測分析物；⑤取50 μL 待測分析物用微量注射器轉(zhuǎn)移至液相色譜瓶中，專用于物質(zhì)進(jìn)樣分析；⑥將HPLC-MS/MS分析所得的尿液樣品中的物質(zhì)根據(jù)工作曲線計(jì)算得出尿液中相應(yīng)物質(zhì)的絕對定量值。使用尿液樣本尿肌酐數(shù)據(jù)對DEHP、BPA、苯并芘進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用Microsoft Excel 2021 進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，使用SPSS 23.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。制定物質(zhì)單側(cè)上限參考值范圍，如果物質(zhì)指標(biāo)服從正態(tài)分布，采用正態(tài)分布法制定其95%參考值范圍；如果物質(zhì)指標(biāo)不服從正態(tài)分布，采用百分位數(shù)法制定其95%參考值范圍。分類資料用例數(shù)表示，兩組間比較使用卡方檢驗(yàn)，定量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間差異使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或方差分析，多組定量資料則使用LSD 法進(jìn)行組間兩兩比較。使用二元Logistic回歸模型對兩組間年齡、性別和樣本來源地點(diǎn)進(jìn)行差異性分析。所有檢驗(yàn)均為雙側(cè)檢驗(yàn)，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究對象基本情況

本次調(diào)查最終納入江蘇省南京、蘇州、鹽城、淮安4 個(gè)地區(qū)共95 名生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員以及94 名非實(shí)驗(yàn)室科研人員為研究對象。被調(diào)查人員中男性114人（占60.3%），女性75人（占39.7%）。由于對照組的抽樣對象以學(xué)校行政工作人員為主，其中女性人數(shù)較少，因此對照組男性居多，而實(shí)驗(yàn)組的抽樣對象男女性別比例較為均衡，因此實(shí)驗(yàn)組男女比例符合1∶1 的入組標(biāo)準(zhǔn)。所有研究對象年齡18～44 歲，平均年齡（26.83±4.89）歲；尿液中環(huán)境污染物的靶向暴露組學(xué)檢測結(jié)果顯示，DEHP、BPA、苯并芘在實(shí)驗(yàn)組尿液中殘留量均高于對照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均<0.001，表1）。使用二元Logistic回歸分析對實(shí)驗(yàn)組與對照組年齡、性別和樣本來源進(jìn)行差異性分析，結(jié)果顯示，年齡和地點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)組與對照組之間無顯著性差異，而性別在兩組間有顯著性差異（P<0.01，表2）。

表1 研究對象基本情況表Table 1 Demographic characteristics of subjects

表2 實(shí)驗(yàn)人員組與對照人員組年齡，性別和樣本來源的差異性分析Table 2 Variance analysis of age，gender and location between experimental and control groups

2.2 江蘇省不同地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)環(huán)境污染物殘留比較

在本次調(diào)查抽樣的95名實(shí)驗(yàn)室科研人員中，江蘇省內(nèi)不同地區(qū)的科研人員體內(nèi)環(huán)境污染物含量有明顯差異。其中苯并芘在南京和蘇州地區(qū)的實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)含量較高［（132.4±37.1）ng/g、（139.9±32.8）ng/g］，DEHP在各地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)沒有明顯差異，而鹽城地區(qū)科研人員體內(nèi)的BPA含量最高［（386.1±202.1）μg/g，圖1］。

圖1 3種環(huán)境污染物在不同地區(qū)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)殘留水平的差異Figure 1 Differences in residual levels of three environmental pollutants in biomedical laboratory researchers from different regions

此外，在南京、蘇州和鹽城3 地的樣本中，DEHP、BPA、苯并芘在實(shí)驗(yàn)組體內(nèi)的含量均顯著高于對照組（圖2A～C，P<0.001）。但是，在來自淮安的樣本中，除了DEHP在兩組之間呈現(xiàn)顯著差異［實(shí)驗(yàn)組（1 284.0±283.9）μg/g；對照組（470.9±124.5）μg/g；P<0.001］，苯并芘和BPA 在兩組之間并沒有顯著性差異（圖2D）。

圖2 不同地區(qū)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員與對照組人員體內(nèi)3種環(huán)境污染物殘留水平比較Figure 2 Comparison of residual levels of three environmental pollutants between biomedical laboratory researchers and control group from different regions

2.3 不同性別實(shí)驗(yàn)組與對照組體內(nèi)環(huán)境污染物殘留比較

二元Logistic 回歸分析結(jié)果表明性別在兩組間有顯著性差異，因此本項(xiàng)研究分別對實(shí)驗(yàn)組和對照組中的男性進(jìn)行了體內(nèi)3種環(huán)境污染物殘留水平的比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是男性還是女性，實(shí)驗(yàn)組人員體內(nèi)3種環(huán)境污染物殘留水平均顯著高于對照組（P<0.001，圖3）。

圖3 不同性別實(shí)驗(yàn)室人員與對照人員體內(nèi)3種環(huán)境污染物殘留水平的差異Figure 3 Differences in residual levels of three environmental contaminants in male and female laboratory researchers and control groups

3 討論

生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員每天工作都會(huì)接觸到各種環(huán)境污染物，這些環(huán)境污染物會(huì)對生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)造成很大的影響［10］，如果不加以控制，將會(huì)嚴(yán)重危害身體健康、家庭幸福以及未來的職業(yè)發(fā)展。DEHP、BPA、苯并芘為3 種實(shí)驗(yàn)室常見的環(huán)境污染物，國內(nèi)外關(guān)于這3 種環(huán)境污染物對人體的危害研究較多，較為全面，但對3種污染物危害的關(guān)注主要集中于土壤、水體和氣體等環(huán)境介質(zhì)，而對于生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室這類同樣容易受到污染的環(huán)境以及可能對科研人員健康造成的危害并沒有足夠的關(guān)注。

本研究通過檢測DEHP、BPA、苯并芘在人體內(nèi)的殘留水平，探究3 種環(huán)境污染物在實(shí)驗(yàn)室科研人員中的暴露現(xiàn)狀。本研究采取非侵入性來源的尿液作為檢測對象，這種樣本有利于收集且價(jià)格低廉。研究結(jié)果顯示在納入的189 例樣本中，江蘇省各地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)積累的環(huán)境污染物普遍高于非實(shí)驗(yàn)室科研人員，且無論在男性還是女性隊(duì)列中均存在此現(xiàn)象。這可能是因?yàn)樯镝t(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員每天在進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)的過程中不可避免地會(huì)接觸到手套、培養(yǎng)皿、石蠟等實(shí)驗(yàn)器材，這可能導(dǎo)致器材中的環(huán)境污染物在人體的積累。本研究的問卷調(diào)查同時(shí)也發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室科研人員對DEHP、BPA、苯并芘等環(huán)境污染物的防范意識(shí)較差，沒有正確認(rèn)識(shí)到這些環(huán)境污染物對人體的危害，這種狀況很可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染物在體內(nèi)的積累，進(jìn)而引發(fā)各種“職業(yè)病”。因此應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對科研工作者環(huán)境污染物危害相關(guān)知識(shí)的宣傳力度和深度，加強(qiáng)科研工作者的防范意識(shí)。

此外，不同地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)3 種環(huán)境污染物含量也有差異，南京，蘇州和鹽城地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員可能更容易接觸到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的各種化學(xué)物質(zhì)。這種差異的出現(xiàn)可能是不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及工業(yè)側(cè)重方向的不同導(dǎo)致的。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同往往會(huì)影響當(dāng)?shù)貙?shí)驗(yàn)室配備儀器耗材的種類，實(shí)驗(yàn)室防護(hù)設(shè)備的完善程度以及科研任務(wù)的強(qiáng)度，這些影響就有可能導(dǎo)致不同地區(qū)實(shí)驗(yàn)室科研人員體內(nèi)環(huán)境污染物殘留水平的差異。研究報(bào)道稱中國西南地區(qū)學(xué)生體內(nèi)這3 種污染物的殘留水平都顯著低于來自華東地區(qū)的學(xué)生［11］；也有報(bào)道稱中國華北地區(qū)的空氣污染比華南地區(qū)嚴(yán)重［12］。這可能部分解釋生活環(huán)境可以決定我們體內(nèi)累積的污染物水平。

本次調(diào)查存在一些局限性，本研究所選取的實(shí)驗(yàn)室科研人員均為主動(dòng)申報(bào)，并非隨機(jī)抽樣產(chǎn)生，容易產(chǎn)生偏倚。另外，由于非實(shí)驗(yàn)室科研人員的樣本來源以學(xué)校行政工作人員為主，其中女性人數(shù)較少，因此非實(shí)驗(yàn)室科研人員入組的男性居多，易產(chǎn)生性別偏倚，雖然科研人員體內(nèi)3種環(huán)境污染物水平在男性和女性樣本中均顯著高于對照組人員，并不影響本研究的結(jié)論，但后續(xù)仍然需要擴(kuò)充樣本量，均衡男女性別比例，提高結(jié)果的可信度。

鑒于以上調(diào)研結(jié)果，本文建議制定并完善各實(shí)驗(yàn)室職業(yè)安全管理制度，增加實(shí)驗(yàn)室常見化學(xué)物質(zhì)的常規(guī)檢測，并將人體環(huán)境污染物檢測作為一項(xiàng)常規(guī)體檢項(xiàng)目，建立科研人員環(huán)境污染物相關(guān)的健康信息檔案。同時(shí)，制定更加完善的實(shí)驗(yàn)室安全防護(hù)制度。只有建立健全完善的實(shí)驗(yàn)室安全防護(hù)制度，提高科研人員的防護(hù)意識(shí)，才能持續(xù)有效地推動(dòng)科研工作，推進(jìn)科研強(qiáng)國建設(shè)。