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职业接触苯生物限值研究报告 武汉科技大学医学院 宋 世 震 [email protected] 研究选题背景 1. 职业危害现状 职业病病人数量大，近年新发病例数仍呈上升趋势，尘肺病、职业中毒等职业病发病 率居高不下，2007年统计资料显示：尘肺病累计62万例; 1991～2007年累计发生职业 中毒4万多例,急性中毒达2.2万例,慢性中毒近1.9万例； 根据卫生部公布的统计数据，近年在各类职业病中，职业中毒始终占有很大比例，约 13％～20％；急性职业中毒以一氧化碳、氯气和硫化氢中毒最为严重。慢性职业中毒 以铅及其化合物、苯和二硫化碳中毒较为严重。 2. 职业卫生服务状况 在最发达的工业化国家，职业卫生的服务质量好、服务水平高、服务对象面广，服务 覆盖了70% ～90%的劳动人群。我国职业卫生覆盖率却仅为10% ～20%左右，与 社会需求存在很大差异，尤其一些中小企业、民营企业的劳动者基本得不到职业卫生 服务，严重损害了劳动者生命健康权益，因患职业病而导致家庭贫困已经成为突出的 社会问题。 研究选题背景 3. 职业危害防治对策 1.法律层面 政府必须通过立法，运用法律和经济手段来规范企业行为，做好职业危害防治工作； 2.行政层面 以政府主导，多部门参与， 建立垂直的劳动安全卫生监察体制，加大监察工作力度； 3.技术层面 加强建设卫生监督、疾病控制、职业病防治三支队伍，规范技术服务行为，提高服务的水平 和能力。 完善健康监护管理规范，加强职业健康监护工作，组织开展重点监督检查。 做好宣传教育工作，强化职业病危害告知、警示标识、警示标志和个人防护用品在企业职业 病防治中的作用，加强对用人单位负责人和劳动者的职业病防治法律、法规知识培训。 探索我国适宜的基本职业卫生服务。 研究选题背景 4. 职业卫生标准研制 1.职业卫生标准研制意义 立法依据 执法标准 技术规范 2. 我国职业卫生标准研制发展趋势 生产环境检测— 生产环境、劳动过程、劳动者(生物标志物） 研究选题背景 5. 生物标志物— 接触生物标志物（一级预防）、易感性生物标志物 （一级预防）、 效应生物标志物（二级预防） 职业接触苯的生物限值研究现况 职业苯接触生物标志物—血、尿苯、尿反-反式黏糠酸（ttMA）、苯巯基尿酸 （SPMA） 、酚、儿茶酚、氢醌、苯三酚 苯生物标志物 接触标志物 环羟化代谢产物 （苯酚、 邻苯二酚、 氢醌、苯三酚） 反反式粘糠酸 (tt-MA) 苯巯基尿酸 (S-PMA) 效应标志物 尿苯 易感标志物 血苯 生物大分子加合物 研究选题背景 国内外研究状况 尿反-反式黏糠酸（ttMA）、苯巯基尿酸（SPMA） 根据生产环境空气苯接触限值，确定生 物接触限值（生物等效限值）。 如美国TWA=0.5ppm(1.6mg/m3), STEL=2.5ppm(8mg/m3)，推荐尿ttMA生物限值为0.5mg/gCr，尿SPMA 为25μg/g Cr； 法国和芬兰职业接触限值均为TWA=5ppm(16mg/m3)，推荐尿ttMA为生物限值为=5mg/L； 意大利职业接触限值TWA=1ppm(3.2mg/m3)，推荐尿ttMA生物限值为0.85mg/g Cr； 新加坡职业接触限值为TWA=1ppm（3.2mg/m3），制定尿SPMA的生物接触限值为45μg/g Cr； 德国在研制苯的生物限值时，考虑到苯的致癌性特征，未确定其生物耐受量(BAT)，而是根 据工作场所空气中致癌物浓度与生物材料中致癌物或代谢物含量之间的关系制定致癌物接 触当量（EKA），即按作业场所空气中苯的梯级浓度规定尿中ttMA不应超过的限值，如接 苯浓度为2mg/m3时，尿ttMA为1.6mg/L、尿SPMA为25μg/g Cr ； 接苯浓度为3.3mg/m3时，尿ttMA为2mg/L、尿SPMA为40μg/g Cr ； 接苯浓度为6.5mg/m3时，尿ttMA为3mg/L、尿SPMA为90μg/g Cr 。 我国将苯的职业接触限值从40mg/m3（MAC）修订为6mg/m3（PC-TWA）和10mg/m3 （PC-STEL）， 目前我国未制定生物接触限值。 研究方案 技术路线 查阅、整理资料 确定研究方案 检测方法预实验 现场采样 现场样品处理 实验室处理分析 验证实验 统计分析 结 论 研究方案 研究对象与内容 1.苯暴露作业场所空气苯浓度监测； 2.苯暴露作业工人尿中反-反式粘糠酸（ttMA）、苯巯基尿酸（S-PMA） 含量测定； 3.职业接苯生物接触限值推荐。 研究方案 研究方法与目的 1.苯暴露作业场所空气苯浓度监测 1.1 空气采样：区域采样在苯作业场所劳动者活动范围内布点，以200ml/min流量 采集4小时空气，进行定性与定量分析； 1.2 个体采样: 接苯工人腰部佩带个体采样器（TMP-150型），连接胶管至衣领口 用夹子固定，插入活性炭吸附管，采集工人呼吸带苯浓度，按100ml/min流量在 上、下午各采样2h。采样后，立即封闭活性碳管两端，置于清洁容器内运输和保存。 样品置于冰箱内至少可保存14天。 1.3 空气样品处理：将采样管的前后段活性碳分别放入溶剂解吸瓶中，各加入 1.0ml二硫化碳，塞紧管塞，振摇1min，解吸30min。解析液供测定。 1.4 标准曲线的绘制：用二硫化碳稀释标准溶液配制标准系列，气相色谱法检测， 每个浓度重复测定3次。以测得的峰高或峰面积均值分别对苯浓度（μg/ml）绘制 标准曲线。 1.5样品测定：气相色谱法检测用测定标准系列的操作条件测定样品和空白对照的 解吸液；测得的样品峰高或峰面积值减去空白对照峰高或峰面积值后，由标准曲线 得苯的浓度（μg/ml）。 按式C＝（c1+c2）×v/V0×D公式计算空气中苯的浓度 公式中：C：空气中苯的浓度，mg/m3；c1，c2：分别为测得的前后段解吸液中 本的浓度，μg/ml；v：解吸液的体积，ml；V0：换算成标准状况下的采样体 积，L；D：解吸效率％。 研究方案 研究方法与目的 苯暴露作业工人选择： 武汉钢铁公司某部门苯接触工人56名，年龄在19～43岁，平均年龄32.9±5.9岁， 工龄在半年到24年之间，平均工龄9.4±6.9年；同时选择24名健康、非苯接触 工人作为对照组，年龄在22～37岁，平均年龄28.4±5.3岁； 武汉地区两个制鞋厂鞋底涂粘胶和鞋面粘合车间职业接触苯劳动者55人，年龄 在19～52岁，平均年龄28.9±10.6岁，工龄在1年到35年之间，平均工龄 12.32±7.89年。 尿样采集、保存：用具盖聚乙烯塑料瓶收集接苯工人空气苯监测当日班前尿和 班末尿，按100ml尿液加4-5滴的比例加入6mol/L盐酸，在低于0°C下运输，尿 样采集后应在48小时内检测，若近期不检测，放置4°C条件下可保存2周。在– 20℃冰箱冷冻保存4个月。 尿中肌酐检测：尿样到实验室后依据WS/T97-1996苦味酸分光光度法及时测定尿 中肌酐（Cr）浓度。 研究方案 研究方法与目的 1.尿中ttMA检测—HPLC-UV分析方法 色谱柱：ODS柱（4.6×150mm×5µm），自装预柱C18保护柱（4×20mm）；流动 相：冰乙酸-四氢呋喃-甲醇-水＝1︰2︰10︰87，流速：0.9ml/min，紫外检测 波长264nm，柱温：25℃；进样量10µl。 尿中ttMA的测定采用高效液相色谱法（HPLC）和液-液萃取制备样品技术。10ml 锥形具塞离心管中加入0.5ml尿样本，分别加入50µl香草酸内标应用液 （100µg/ml）、2mol盐酸100µl，旋涡快混10秒后，加入4ml乙酸乙酯，盖紧磨 口盖，在振荡器上往复振荡20min（240次/ 分），离心15min（2500转/分）， 吸取上层有机相于另一5ml离心管中，40°C下氮气流挥干，残渣用1ml冰乙酸/ 四氢呋喃/甲醇/水=1:2:10:87（v/v）流动相混合液复溶，旋混30秒钟，取10µl 进样，在紫外检测器264nm下测定，以保留时间和内标定性，以ttMA（µg/ml） 浓度（X）对相应待测物与内标物的峰面积比值（Y）绘制标准曲线。 研究方案 2.尿中SPMA检测—HPLC-MS分析方法 色谱条件：色谱柱ODS(150 mm×2.0 mm, 4.6 μm,)；保护柱：ODS(50 mm×2.0 mm,4.6μm)；流动相：乙腈：0.3％甲酸水溶液＝25︰75；流速：0.2 ml/min； 柱温：35℃；进样量：5 µl。 质谱条件：离子源为电喷雾离子源(ESI)，负电模式；接口电压（IV）：4.5 kV， 脱溶剂管温度(CDL)电压：-15V；模块加热器(Heat Block)温度：200℃；脱溶 剂管温度：230℃，雾化气流：1.5L/min。定量测定时采用选择离子监控(SIR) 模式：m/z 238。样品处理方法与前述HPLC一致，采用氯仿∶异丙醇（5∶1， v/v）为预处理萃取溶液，不同点是以乙腈︰0.3%甲酸（25︰75）为流动相，经 ODS柱二元等度洗脱，待测样品挥干，残渣用250µl甲醇溶解，涡旋30s， 10000r/min离心5min，取适量上清液，5µl进样测定。 电喷雾离子源负离子模式检测，对SPMA全离子峰（扫描范围：100-300 m/z）进 行扫描，分子离子峰M/Z238丰度最大，灵敏度最高。 研究方案 研究方法与目的 实验数据处理：所有数据经Microsoft Excel 2000建立数据库，用SAS 8.1软件 进行t检验、相关及回归分析。 以苯暴露工人尿中反-反式粘糠酸、苯巯基尿酸为生物接触标志物,参考各国反反式粘糠酸、苯巯基尿酸生物接触限值及其RIE ，兼顾我国PC-STEL，以我国 PC-TWA为依据，结合实际测定的职业苯接触者反-反式粘糠酸、苯巯基尿酸及苯 接触者体检状况，线性回归分析，提出我国苯暴露工人尿反-反式粘糠酸、苯巯 基尿酸推荐生物接触限值 研究结果 区域苯浓度的测定 由于工种不同，车间空气中苯浓度也不同，对不同工种车间做区域浓度测定， 范围跨度较大，在42.08±34.12mg/m3左右，根据浓度由低到高分为三组， 见表1。 研究结果 个体苯接触剂量的测定 图1所示接苯工人实际接触8小时时间加权评价浓度（8h-TWA）。 空气苯浓度（mg/m3） 空气苯浓度 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 系列1 接苯例数 图1个体暴露生产环境空气苯浓度： 研究结果 尿中tt－MA测定方法的建立 mV mV 80 90 mV 70 70 60 60 50 50 ' 60 50 40 30 20 ' 40 30 20 5.486 30 14.138 80 5.554' 80 40 70 90 10 0 20 10 6 5.670' 13.893' 100 ' 14.220 色谱行为 ttMA和香草酸的保留时间分别在5.6min和14.0min左右，其标准品、 非接苯者和接苯工人尿样色谱图见图2。 9 12 15 18 21 24 27 30 33min 10 4 8 12 16 20 24min -10 6 9 12 15 18 21 24 27 0 （a） （b） （c） 图2.粘糠酸(5.6min)和内标物香草酸(14.0min)标准品(a)、非接苯尿样(b)和接苯尿样色谱图(c) 30 min 研究结果 tt－MA标准曲线测定值 研究结果 回收率与精密度 每一浓度配置5个样本，按样品前处理与分析方法操作测定，连续三天对质量分 析样品进行测定。将第一天分析结果计算回收率，见表3；第二天分析结果计算 日内精密度，将三天的测定结果合并计算日间精密度，结果见表4。 研究结果 苯接触工人尿中苯代谢产物ttMA的测定结果 24名非苯作业工人和56名苯作业工人个体接触水平与班前和班末尿ttMA的排出 规律进行了观察，苯作业者班末尿中ttMA（9.51±7.70mg/g Cr）明显高 于班前尿中ttMA（5.23±5.97mg/g Cr），p<0.01；见表5。 研究结果 30 班后尿中 ttMA(mg/gCr urine) 班前尿中tt MA (mg/gCr) 班前尿ttMA与工人个体苯接触量呈线性相关Y(mg/gCr)=0.924+0.108X(mg/m3)， （n=56，r=0.62，p<0.01）； 班末尿ttMA与个体苯接触量也存在良好的线性关系 Y(mg/gCr)=2.103+0.177X(mg/m3)，（n=56，r=0.791，p<0.01），见图3、4。 a 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 空气苯浓度r(mg/m3) 120 140 160 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 空气中苯浓度(mg/m3) 图3、4：56名苯接触者暴露水平与尿中tt-MA浓度关系散点图 120 140 160 研究结果 回归方程预测值比较 将现场研究的接苯工人班末尿ttMA的直线回归方程与Waidyanatha、 Boogaard、Panev所作的直线回归方程进行比较，并以我国职业苯接 触限值PC-TWA=6 mg/m3代入各回归方程，推算的工作班末或接触 末尿中ttMA含量，见表6。 研究结果 相对内暴露指数 不同苯暴露水平相对内暴露指数的比较,见图5。 0.6 0.5223 0.5 0.4 0.3226 0.3 0.2364 0.1873 0.2 0.1 0 ≤6 >6-40 >40-80 图5不同苯暴露水平相对内暴露水平 >80 研究结果 国外可借鉴的ttMA生物限值相对内暴露的比较 研究结果 尿中SPMA测定方法的建立 色谱条件 LCMS-2010EV单重四极杆液相色谱质谱联用仪,色谱柱：ODS (150mm×2.0mm, 4.6μm,)；保护柱：ODS (50mmⅹ2.0mm,4.6um)；流动相：乙腈︰0.3％甲酸（25︰ 75,v/v）；流速：0.2ml/min；柱温：35℃；进样量：5µl； 质谱条件 离子源为电喷雾离子源(ESI)，负电模式；接口电压：4.5kV，脱溶剂管温度(CDL)电压：15V；模块加热器(Heat Block)温度：200℃；CDL温度：230℃，雾化气流：1.5L/min。 根据SPMA的子离子M/Z238-109，将扫描模式范围设置为M/Z：100~300，在负电模式 下的SPMA全离子扫描图见图4，最后定量测定时采用选择离子监控(SIR)模式：m/z 238。 图6 5mg/l甲醇溶解SPMA样品LC/ESI-/MS全离子扫描图 研究结果 色谱行为 SPMA的保留时间分别在7.8min左右，其标准品、非接苯者、接苯加标尿和接 苯工人尿样色谱图见图7。 图7 巯基尿酸(7.8min)标准品(a)、非接苯尿样(b)、非接苯尿样加标(c)和接苯尿样色谱图(d) 研究结果 SPMA标准曲线测定值 研究结果 回收率与精密度 研究结果 样品的稳定性 取6份尿样，制备一个新鲜的合并样品，加入SPMA 80µg/L。将尿样分成4组，每组 6份，于当天、第3天、第七天、第十四天各分析1组。保存时间分为2个档次：普 通温度（4℃）、低温冰箱（-20℃）。测定结果见表11。 研究结果 苯接触工人尿中苯代谢产物SPMA测定结果 苯作业工人班末尿SPMA的分析结果显示，班末尿SPMA与个体苯接触量存在良好 的线性关系Y(µg/gCr) = -8.625 + 18.367X(mg/m3)，（n=55，r=0.8035， P<0.01），见表12和图8。 研究结果 1000 900 SPMA level (ug/g Cr) 800 700 y = 18.367x - 8.625 R2 = 0.6457 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 Benzene level (mg/m3) 图8 55名苯接触者暴露水平与尿中SPMA浓度关系散点图 30 35 研究结果 国外可借鉴的生物限值SPMA比较 将现场研究的接苯工人班末尿SPMA的直线回归方程与Ghittori、 Sittert 所作 的直线回归方程进行比较，并以我国职业苯接触限值PC-TWA=6 mg/m3代入各回归 方程，推算的工作班末或接触末尿中SPMA 含量，见表13。 讨论 ttMA与SPMA动力学研究及剂量反应/效应关系复习 苯通过离子催化和开环反应形成反-反式粘糠醛（MUC）并经醛脱氢酶转化为反-反式粘糠酸 （ttMA），一般认为，职业环境中吸入苯的2％代谢转化ttMA从尿中排出。 苯氧化形成环氧化苯，与谷胱甘肽在谷胱甘肽转移酶（GST）作用下形成的GSH结合物，最 终生成苯巯基尿酸前体，在酸性条件下，苯巯基尿酸前体经脱水反应生成S-PMA。进入体内 的苯仅有0.1-0.5%转化为SPMA被排泄出来。 讨论 ttMA与SPMA动力学研究及剂量反应/效应关系复习 ttMA是苯在体内的代谢产物之一，毒代动力学研究表明尿中ttMA浓度在苯接触结束时达到 峰值，人体内ttMA的排出半减期约为5±2.3h。苯在机体内代谢转化为ttMA的比例在高剂量 与低剂量摄入水平下是不同的，动物实验发现随着苯摄入量的降低，体内苯代谢物中ttMA 毒代动力学研究表明尿中S-PMA经尿液排出的半减期为9.1±0.7h。近年来的研究表明，苯 在体内的毒物代谢酶基因如细胞色素氧化酶P450 2E1 (CYP2E1)、谷胱甘肽转移酶（GST） 存在着不同程度的多态性， 而且与个体对苯毒性的易感性有关。因此P450 2E1和GST的基 因多态性可以影响尿中SPMA的含量。但流行病学研究表明空气苯浓度与工人尿SPMA存在良 好的线性关系。 所占的比例增大。流行病学研究表明，在TWA接触水平为10 ppm～100ppm(32mg/m3～320 mg/m3)时，ttMA代谢转化率为1.9%，在TWA接触水平在0.1 ppm～20ppm(0.32mg/m3～64 mg/m3)时，代谢转化率为3.9% ，2小时接苯0.02 ppm～0.7ppm(0.064mg/m3～2.24 mg/m3) 时的代谢转化率则为25%，国内外相关研究表明：尿中ttMA与苯TWA浓度之间存在着良好的 线性关系 代谢影响因素： ttMA：苯接触水平、甲苯的联合暴露、遗传易感性、怀孕、山梨酸、吸烟 S-PMA：苯接触水平、吸烟、遗传易感性 讨论 国外可借鉴的生物接触限值 部分国家提出了适合本国工作场所空气苯接触限值相应的尿ttMA生物限值， 如美国ACGIH的TWA=0.5ppm(1.6mg/m3), STEL=2.5ppm(8mg/m3)，尿ttMA生物限值 为0.5mg /gCr； 法国和芬兰1997年职业接触限值均为TWA=5ppm(16mg/m3)，生物限值分别为 IBE(Indicateurs Biologiques d‘Exposition) =5mg/L和BAL(Biomonitoring Action Levels) =40 µmol/L ≈5.7mg/L，2002年两国职业接触限值修订为 1ppm(3.25mg/m3)，而生物限值尚未修订。近年来不断有国家颁布或更新尿ttMA 生物限值， 意大利生物等效限值LBE(Limiti Biologici Equivalenti) =0.85mg/g Cr （TWA=1ppm(3.2mg/m3)） 巴西1.6mg/g Cr（TWA=1ppm(3.2mg/m3)）， 西班牙2005年计划修订中的标准为2mg/L(TWA= 1ppm(3.25mg/m3))， 德国在研制苯的生物限值时，考虑到苯的致癌性特征，未确定其生物耐受量 (BAT)，而是根据工作场所空气中致癌物浓度与生物材料中致癌物或代谢物含量 之间的关系制定致癌物接触当量（EKA），即按作业场所空气中苯的梯级浓度规 定尿中ttMA不应超过的限值，如接苯浓度为2mg/m3时尿ttMA为1.6mg/L，接苯浓 度为3.3mg/m3时尿ttMA为2mg/L，接苯浓度为6.5mg/m3时尿ttMA为3mg/L，接苯浓 度为13mg/m3时尿ttMA为5mg/L，最大值为接苯浓度为19.5mg/m3时尿ttMA不应超 过7mg/L 讨论 国外可借鉴的生物接触限值 部分发达国家将尿SPMA作为职业苯接触的生物监测指标之一，通过专业组织提 出了与本国工作场所空气苯接触限值相应的尿SPMA生物限值。 美国ACGIH-BEI推荐的尿SPMA为25μg/g Cr（TWA=1.6mg/m3，STEL=8mg/m3）； 德国DFG-BAT对致癌物制定了致癌物接触当量（EKA），即根据工作场所空气中 致癌物浓度与生物材料中致癌物或代谢物间的相关关系来确定接触限值，接苯 浓度为1mg/m3时尿SPMA为10μg/g Cr，接苯浓度为2mg/m3时尿SPMA为25μg/g Cr， 接苯浓度为3mg/m3时尿SPMA为40μg/g Cr，接苯浓度为3.3mg/m3时尿SPMA为 45μg/g Cr，接苯浓度为6.5mg/m3时的尿SPMA为90μg/g Cr，接苯浓度为 13mg/m3时尿SPMA为180μg/g Cr，接苯浓度为19.5mg/m3时尿SPMA为270μg/g Cr； 新加坡2004年在修订苯的职业接触限值为TWA=3.2mg/m3的同时，制定了尿SPMA的 生物接触限值为45μg/g Cr； 2005年西班牙也参照德国DFG-BAT标准，修订了苯的职业接触限值和生物接触限 值，分别为TWA=3.25mg/m3和尿SPMA=45μg/g Cr。 讨论 我国推荐值及其理由 推荐值 尿ttMA推荐值：工作班后尿ttMA 2.4mmol/mol肌酐(3.0mg/ g Cr) 尿SPMA推荐值：工作班后尿SPMA 47μmol/mol Cr(100μg/g Cr) 理由： 借鉴国外的生物接触限值 职业流行病研究结果 我国苯的职业接触限值卫生标准6mg/m3（PC-TWA）和10mg/m3（PC-STEL） 结论 推荐值标准在目前条件下实现的可能性 目前，国内实现推荐值标准已具备以下条件： 已同步建立尿ttMA和SPMA的标准测定方法，方法学较为成熟。 国内外对尿ttMA和SPMA的排泄动力学已作了详尽的研究，肯定了二者与环境空 气苯的相关关系，并为确定采样时机提供了客观依据。 对影响ttMA和SPMA测定结果的混杂因素已有一定的认识，一般认为防腐剂山梨 酸可增加ttMA，而甲苯可能有抑制ttMA的生成，吸烟可增加尿ttMA和SPMA，为 控制生物监测的混杂因素和测定结果的评价提供了参考。 随着我国经济水平的提高、职业卫生事业的发展，国内许多单位配备了包括 HPLC和LC-MS在内的大型仪器，有条件开展ttMA和SPMA的生物监测工作。 本标准研制过程中参照国内外相关文献和标准，并实际分析了苯接触者尿中 ttMA和SPMA水平，经线形回归分析得到苯接触浓度 = 6 mg/m3，工作班后尿 ttMA在3mg/gCr和尿SPMA在100μg/g Cr，实际测定结果显示苯暴露水平在≤6 mg/m3工人班后尿ttMA和SPMA均在此限值内。 谢 谢！