苯污染对人类健康影响研究进展

俞发荣, 李登楼, 谢明仁

甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室, 甘肃政法学院, 兰州 730070

苯污染对人类健康影响研究进展

俞发荣, 李登楼, 谢明仁*

甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室, 甘肃政法学院, 兰州 730070

俞发荣, 李登楼, 谢明仁. 苯污染对人类健康影响研究进展[J]. 生态科学, 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.

近年来,随着人民生活水平的不断提高, 一些消费者, 在购房、装修、添置家具的过程中,因缺乏相关的预防知识,造成室内空气中苯污染,严重者危害着家人的身心健康, 甚至造成了难以挽回的悲剧。室内环境中的苯污染主要来自含苯的胶黏剂、油漆、涂料和防水材料的溶剂或稀释剂。苯可经呼吸道、皮肤、消化道吸收进入机体,引起人体急、慢性中毒。轻度慢性苯中毒者出现头晕、头痛、恶心胸闷、乏力、失眠或多梦、性格改变、记忆力减退等; 重度慢性苯中毒引起多发性神经病、脊髓炎、球后视神经炎、癫痫及精神失常, 造成血液系统和神经系统难以挽回的健康危害,甚至因呼吸循环衰竭而死亡。育龄妇女长期吸入苯会导致月经失调, 孕期的妇女妊娠并发症的发病率会显著增高, 甚至会导致流产或胎儿先天缺陷。国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质, 苯可以引起白血病和再生障碍性贫血也被医学界公认。通过对苯的成分结构和苯的生殖遗传毒性、神经毒性、血液免疫毒性、致癌作用及其对人类健康影响的阐述, 为研究预防控制苯污染对人类健康的影响提供参考依据。

苯; 污染; 人类健康

Key words:benzene; pollution; human health

1 前言

随着全球变化和人类活动的加剧,环境因素对人体健康的影响逐渐凸显[1], 环境污染给人类带来的损失也越来越严重。苯(Benzene)是一种工业用途广泛的职业有害因素, 同时也是一种主要的室内空气污染物, 室内空气中的苯主要来源于油漆、墙面涂料、装饰材料等[2]。室内空气污染已成为危害人类健康的一个“隐形杀手”, 已被世界卫生组织列为人类健康的十大威胁之一, 同时也成为世界各国非常关注的热点问题之一。根据世界卫生组织(WTO)的调查结果显示, 世界上 30%的新建和重修建筑物中的空气有害健康[3], 人们平均每天约 80%的时间都在室内度过, 而老、弱、病、残、幼、孕等体弱的人群在室内活动时间则更长[4]。室内的装修装饰主要使用的是油漆、涂料、家具、人造地板等及其包含的胶类物质, 这些都会释放出苯等挥发性有机化合物[5]。由于现代建筑都采用密封式结构, 与老式的自然通风的建筑相比, 空气得不到及时有效的更新[6],室内空气质量明显下降, 严重影响了人体健康。

苯(Benzene)是芳香族化合物的典型代表, 分子式为(C6H6), 是一种有机溶剂。在常温下, 苯是无色透明的油状液体, 具有特殊的、不刺鼻的香味, 有着较高的挥发性, 其挥发速度为乙醚的 1/3, 蒸汽比重为2.77, 且微溶于水, 可与乙醇、乙醚、醋酸、丙酮、氯仿等充分混合, 且易溶于血清。苯是一种芳香型的有机溶液, 在日常生活中被广泛的应用。苯可作为居室的装饰和装修材料, 如家具、油漆、涂料、壁纸和人造板等等; 苯是有机化学合成中的一种重要的原料, 如制造苯酚、农药、苯乙烯、塑料、染料、洗涤剂、药物、炸药、合成橡胶等。苯作为溶剂、萃取剂和稀释剂等, 从而用于生药的浸渍、提取、重结晶, 以及油漆、树脂、油墨、粘胶、人造革和喷漆制造等[7]。

2 苯对人类健康的影响

1987年世界卫生组织(WTO)发表的一份调查报告指出, 世界 30%新建和重建的建筑物中均发现有苯, 室内空气中苯的污染被列入对公众健康危害最大的5种环境因素之一[8]。据统计, 进入新世纪以后,发展中国家有近300万例死亡可能由室内空气污染所致, 全球约4%的疾病与室内环境有关。

Su等[9]研究发现, 长期接触低浓度苯的女性职工对苯的反应比男性更为敏感, 小儿白血病与其父亲在母亲妊娠前接触苯显著相关, 推测苯可能引起人类生殖系统受损, 导致畸胎、不孕等, 也可导致下一代先天性缺陷, 如先天性心脏病、白血病、智力低下等, 体重减轻, 死亡率增加[10]。高浓度(50.85μmol·L–1)的苯可致人淋巴细胞DNA断裂,具有明显的遗传毒性作用[11], 苯接触作业人员外周血淋巴细胞染色体畸变增加的可能机制是苯通过其代谢产物产生的具有强氧化性自由基直接或间接氧化损伤 DNA或染色体,继而导致DNA断裂、DNA损伤率和白细胞微核率明显高于非接触者, p21基因、MDM2基因和p14(ARF)基因变异率增加[12], 而且呈现出剂量-效应关系。动物实验发现, 苯能够使小鼠睾丸组织发生明显的病理改变, 睾丸组织细胞分裂随着染毒浓度的逐步增加而降低, 细胞受损程度越来越严重,而且这种损伤在停止染毒后一定时间内难以恢复。苯浓度为 1000μmol·L–1时, 小鼠胚胎各生长发育指标和组织器官形态分化指标均受到抑制,畸胎发生率增高,中脑、后脑、前脑形态异常、体位异常及小头等,并出现胚胎死亡[13]; 妊娠期小鼠接触苯气体可导致流产率上升、产仔数、仔鼠存活数、仔鼠体重下降, 同时也会导致胚胎发育过程中重要基因IGF-1和Peg3表达下调[14]。苯可导致雄性大鼠激素水平改变, 精子畸形, 睾丸组织病理改变, 雌性大鼠激素水平改变, 使胚胎的生长发育延迟甚至死亡[15]。不同浓度苯系物使虾夷扇贝精子的运动时间、卵子受精率及胚胎孵化率显著降低, 胚胎发育延滞率、胚胎畸形率和幼体畸形率显著增加[16]。

急性苯中毒主要表现为对中枢神经系统的麻醉作用。中毒较轻者会出现头晕、头痛、兴奋、恶心、呕吐、欣快感、轻度意识模糊、步态不稳等症状; 中毒较重者出现意识模糊、浅度昏迷到深度昏迷[17]。长期接触低浓度苯也可产生对神经系统的影响, 导致神经功能紊乱失眠、记忆力减退等神经症状[18]。动物实验表明, 单独给予小鼠较高剂量的苯, 能降低小鼠的学习记忆能力, 引起脑组织脂质过氧化性损伤和脑细胞DNA断裂及DNA-蛋白质交联损伤,导致小鼠脑组织SOD活力降低、MDA含量升高[19],张红[20]模拟了家装污染环境,使孕早期的大鼠暴露于该环境中, 结果仔鼠海马神经元出现变性与坏死。

苯进入人体后, 由血液运送到肝脏和骨髓开始代谢, 由于骨髓氧化苯的能力要大于肝脏, 因而苯的许多代谢产物可引起骨髓损害[21], 严重损伤造血系统, 引发多种血液疾病。刘军等[22]对53例慢性苯中毒患者血检测发现, 苯重度中毒白细胞介素-1β (IL-1β)、白细胞介素-3(IL-3)、白细胞介素-6(IL-6)明显降低, 白细胞介素-2(IL-2)和肿瘤坏死因子(TNF)显著升高(P＜0.01), 引起再生障碍性贫血。苯能抑制机体单核吞噬系统功能[23], 削弱机体对细菌感染和内毒素损害的抵抗力。苯对体液免疫、细胞免疫以及机体的免疫监视功能等都有明显的抑制作用[24], 削弱机体对细菌感染和内毒素损害的抵抗力,降低机体免疫功能。慢性苯中毒患者的总T细胞比例显著降低, CD8T细胞比例显著升高, 外周血CD4T细胞比例、B细胞比例以及NK细胞比例均呈降低趋势[25]。长期接触低剂量苯可以降低B淋巴细胞转化能力, 白细胞数显著降低(P＜0.05)[26], 诱发血液T-SOD、GSH、IgG、IgA水平下降, 机体抗氧化能力减弱, 导致外周血淋巴细胞DNA损伤增加[27]。

长期接触苯可引起人体出现外周血细胞减少、再生障碍性贫血甚至各种类型的白血病[28]、肺癌[29]等多种肿瘤, 其机制与苯引起的氧化应激、免疫监视下降导致白血病干细胞形成及增生有关[30]。苯可诱导人淋巴细胞凋亡调节紊乱,加速细胞的恶性转化和肿瘤的形成, 高浓度苯通过其代谢产物产生的具有强氧化性自由基直接或间接致人淋巴细胞DNA断裂。长期苯接触导致染色体畸变、基因突变,出现三体型、超二倍体等染色体结构畸变[31], 诱导细胞凋亡[32]。对北京市区[33]和东北平原、华北平原、长江三角洲、珠江三角洲[34]环境检测发现, 苯对暴露人群致癌风险明显超过了最大可接受风险值。

李翔等[35]选取192名接触苯及苯系物工人和该厂无苯及无苯系物接触史的190名工人为对照,进行职业健康体检,结果发现, 接触苯及苯系物工人肝脾肿大检出率明显高于对照组(P＜0.05); 脂肪肝检出率、肝异常回声检出率、肝中静脉血流频谱异常检出率均明显高于对照组(P＜0.05)[36]; 腹部B超异常检出率明显高对照组(P＜0.05)[37]。Li[38]给予SD大鼠浓度为50 mg·m–3的苯气体进行吸入染毒, 每天24 h,连续7 d, 结果发现, 苯能降低大鼠肝细胞合成蛋白质的能力, 引起大鼠肝肾功能障碍, 血清尿素氮(BUN)含量升高, 诱导肝细胞内DNA-蛋白质交联含量显著上升(P＜0.01); 使血清门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)[39]、总胆汁酸(TBA)显著升高(P＜0.01),肝脏过氧化氢酶活性显著降低(P＜0.01)[40], 血浆丙二醛(MDA)明显增加(P＜0.01),谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶(SOD)酶显著降低(P＜0.01)[41],肝脏组织结构出现明显病理学变化[42]。

给予人胚胎膀胱组织来源细胞不同浓度苯溶液体外培养发现, 随着苯浓度的增加,培养的人膀胱细胞分化为组织细胞的集落数逐渐减少,对膀胱细胞的增殖有明显的抑制作用[43]。长期接触低浓度苯及苯类物质对人的皮肤、眼睛[44]和呼吸系统[45]有明显的毒性作用。皮肤可因脱脂而变得干燥, 脱屑, 有的甚至出现过敏性湿疹[46]。

3 问题与讨论

(1) 苯在我们的日常生活中无处不在, 无处不有, 如日用化学剂, 家用电器, 吸烟, 汽车尾气[47]等都含有苯。苯不仅直接影响接触人群的身体健康,而且通过母体影响后代的发育和健康。鉴于苯暴露的社会普遍性和对健康的危害性, 在提倡绿色生活、低碳环境的同时, 加强预防保护措施更为必要。

(2) 自从1993年苯被世界卫生组织(WHO)确定为致癌物以后, 在国外, 对室内空气中苯的污染非常重视, 不仅对室内装修材料设计有严格的要求,而且通过法律的手段来规制和制约苯污染问题, 建立了比较科学的、相对完备的法律体系和卫生标准。我国在八十年代, 对长期苯接触工作者开始了调查研究。2002年11月, 国家质量监督检验检疫总局、国家环保总局和卫生部共同发布了《室内空气质量标准》, 把苯、甲苯和二甲苯列为室内污染控制项目, 将室内苯浓度限定为 0.11 mg·m–3, 甲苯和二甲苯为0.20 mg·m–3[48]。为控制和降低苯污染, 在室外,合理控制机动车辆尾气的释放, 提高燃油质量, 逐步用电动车替代机动车; 在室内, 采用新型装修材料, 调整和简化装修设计, 经常通风换气; 采用不同的吸附剂, 如使用活性炭纤维毡、活性炭粉末, 通过吸收分解消除苯污染[49]; 培养各种植物来控制苯污染, 如龙舌兰、芦荟、常青藤、铁树、天南星等等[50]; 或采用增加室内湿度的方法降低苯苯污染的程度[51]; 自来水供应的主管理部门要不定期的进行检测, 保证水质安全。

(3) 由于苯是挥发性有机物, 其毒性是潜在的,释放缓慢, 可长达几年甚至几十年, 而且苯在人体内的潜伏期长达 3—15年[52], 这些潜在的苯污染带给人类的健康带来不可估量的危害。为预防和控制苯对人类健康的影响, 在苯污染防控措施中, 要以国家卫生部制定的相关标准为限, 对建筑材料进行严格把关, 限制有毒有害的建筑材料生产和销售,研发和使用绿色装修材料, 开展有关苯污染的教育和知识宣传, 倡导使用危害较小的建筑材料。同时,还要设立相应的法律制度和行为规范, 从法律的角度予以规范各种可能造成的室内苯污染的行为, 建立相应的救济机制, 保障消费者的权益。

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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

国家自然科学基金项目(31060283); 甘肃省科技支撑计划-社会发展类项目(1304FKCA082); 甘肃省基础研究创新群体资助项目(No.145RJIA333);兰州市科技计划项目(2014-1-182)

俞发荣(1959—), 男, 甘肃省民勤县人, 博士, 研究员, 主要从事法医生物学、社会环境压力对人类健康的影响、药理学和毒理学实验及实验动物学等研究, E-mail: tim9898@163.com

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