某芳烃装置职业暴露苯致癌风险评估

王 晨，武珊珊，张 岩，张茂东，马 岩，黄德寅

(中国石化安全工程研究院，山东青岛 266071)

某芳烃装置职业暴露苯致癌风险评估

王 晨，武珊珊，张 岩，张茂东，马 岩，黄德寅

(中国石化安全工程研究院，山东青岛266071)

目的：对苯长期职业性暴露下的致癌风险进行定量评价，以期为职业肿瘤等严重职业病的防控提供依据。方法选取某大型芳烃装置作业人员为研究对象，利用目前国际上普遍采用的四段法对某芳烃装置苯长期职业性暴露下的致癌风险进行定量评价；通过对工作场所中的职业危害因素进行辨识，收集相关的动物实验、人群流行病学数据等资料，再根据工作场所中实际的环境暴露浓度，建立内暴露的剂量-反应评价多阶模型，运用蒙特卡洛模拟方法得到职业暴露人群在此环境下长期工作所存在的患癌风险概率。结果该芳烃装置相关工作人员90%情况下苯暴露致癌风险低于2.55×10-4。结论该装置工人苯暴露的致癌风险超过可接受的致癌风险水平，需要及时采取相应措施降低风险。

苯 职业暴露 致癌风险

苯被世界卫生组织下属国际癌症研究机构(IARC)列为确定的人类致癌物(I级，group 1,对人类致癌，有充分的证据证明对人类有致癌作用)，其广泛存在于石油化工生产过程，是石化行业主要的职业病危险因素之一。为此，本研究利用目前国际上普遍采用的健康风险评价四段法[1]，结合美国国家环保局(EPA)推荐的多阶模型[2]等模拟方法，对长期职业性暴露下的苯致癌风险进行定量评价。以期为优化职业健康资源分配，确定预防和管理风险的优先等级，最大限度地降低有害因素的不良影响并为预测职业性有害因素的远期效应制订预防策略提供科学依据。

1 研究方法

本研究使用目前国际上普遍采用的健康风险评价程序进行分析评价，共分4个步骤，即危害辨识、剂量-反应评价、暴露评价和风险表征。

1.1 关键步骤

在上述风险分析过程中的关键步骤包括两步：首先，将芳烃装置作业场所环境中苯的外暴露剂量引入生理药代动力学(PBPK)模型进行运算，获得接触人群的体内剂量(如，血液中暴露标志物浓度等)；然后，依据建立好的剂量-反应关系模型，由上述步骤中得出的内剂量数据模拟出致癌风险值。接触评价及致癌概率评价过程中存在的不确定性，采用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法进行分析运算[2]。

1.2 模型软件

利用接触相关剂量估算模型(ERDEM)软件实现以PBPK模型为理论基础确定工作暴露外暴露剂量与内剂量间的函数关系，即由工作环境监测值和数学模型预测分析综合得到内暴露剂量。采用Crystal Ball(CB)软件进行致癌风险不确定性的模拟分析。

ERDEM软件是美国国家暴露研究实验室研发的PBPK模型模拟系统，可以通过输入各种人体生理及代谢参数来实现相关物质在体内的代谢模拟。ERDEM的数据库中包含了依据流行病学调查和毒理学实验数据而构建的、得到广泛认可的各类毒物及其代谢产物的PBPK模型。CB软件是一种可在Excel应用软件上运行的风险分析评估软件。CB软件的工作原理是使用广泛用于不确定性分析的蒙特卡洛法预测所有某个特定状况可能的结果。

1.3 环境苯浓度剂量测定及检测方法

根据GBZ159-2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》确定采样对象的数目、采样地点、采样方法、采样数目及短时间定点采样选择等。采用活性炭管进行采样，采样仪器的空气收集器进气口尽量接近劳动者的呼吸带。苯的检测方法按照GBZ/T160.42-2007《工作场所空气有毒物质测定芳香烃类化合物的溶剂解吸-气相色谱法》进行。溶剂解吸-气相色谱法苯的最低检出浓度为0.6 mg/m3(以采集1.5 L空气样品计)；0.1 mg/m3(以采集9 L空气样品计)。

1.4 统计分析

使用SPSS16.0软件进行统计检验及统计分析,检验水准α=0.05。

2 研究结果

2.1 危害辨识

2.1.1职业危害因素

某芳烃生产装置以重整油为原料，通过芳烃抽提、芳烃(二甲苯)分馏、岐化和烷基转移、吸附分离及异构化等单元生产苯、对二甲苯。各装置内存在着大量苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质。在芳烃装置生产过程中，工艺过程自动化、密闭化，生产设备露天布置，正常工况下装置中的毒物浓度较低。

本装置设有外操工等岗位，外操工负责各自岗位的巡检、切水、检尺、开关阀门等操作，操作及巡检每班3 h。每周还负责对装置区进行定期卫生清洁等工作。

2.1.2苯的暴露途径及健康危害

苯在生产环境中主要以蒸气形式经呼吸道进入人体，皮肤吸收很少。

长期接触较低浓度苯可引起慢性中毒，主要影响中枢神经系统和造血系统。神经系统症状，最常见的是神经衰弱综合征，表现为头痛、头昏、失眠、记忆力减退等。造血系统损害早期表现为血象异常，主要是中性粒细胞持续减少。中度中毒者可见红细胞计数偏低或减少；重度中毒可发生再生障碍性贫血。苯已确定为人类致癌物，可引起各种类型的白血病[1]。

2.2 剂量-反应评价

根据致癌风险公式，通过国内外流行病学调查资料中的苯暴露水平和白血病发病率数据，利用PBPK模型对各实例暴露人群的内剂量进行模拟，以静脉血中苯浓度来表征内剂量。

苯致癌风险的公式为：

Pr=P0+(1-P0)[1-exp(-a2×d2)]

式中：Pr——苯致癌风险，%；

P0——白血病自然发病率，%；

a2——拟合参数；

d——环境接触剂量D下的内剂量，mg/m3。

参照文献的相关研究结果[3-4]，选择背景反应值为P0=4.71×10-5，a2=0.000 045 9，公式最终可表达为：

Pr=0.000 047 1+(1-0.000 047 1)×

[1-exp(-0.000 045 9×d2)]

2.3 暴露评价

2.3.1环境苯浓度剂量测定

2012年对10个监测点(包括反应器塔底泵、分馏塔底泵、污油池等)连测3天，共采集个体及定点采样共样品39个。用SPSS软件的单样本Kolmogorov-Smirnov检验功能对以上10个检测点的数据进行检验，结果表明每个监测点苯实际测量数据符合正态分布，工作环境中苯浓度测量浓度范围为0.1～44.9 mg/m3，均值为9.93 mg/m3。

2.3.2利用ERDEM软件进行内剂量求解

PBTK模型所需的生理参数主要为体重、肺通气量、心输出量、各组织容积、血流量及分配系数等，这些参数多是通过实验得出的。本文参数值选自Bois[5]和Brown等[6]研究文献的成人参数值。

根据上述苯监测数据，利用ERDEM软件拟合的内外剂量函数关系，然后用CB软件进行蒙特卡洛模拟，得到工人的正态分布的内剂量概率分布结果(见图1)。内剂量拟合质量浓度为0.000 00～0.217 10(0.026 46±0.047 81) mg/m3。

图1 苯作业工人的内剂量概率分布

2.4 风险表征——致癌风险

将上述内暴露模拟结果，代入已建立的剂量-反应模型中获得工人在此环境下的致癌风险值。利用CB软件可以得到苯致癌风险概率的统计分析结果，该人群苯致癌风险概率为4.71×10-5～9.98×10-4(1.25×10-4±1.03×10-4)。苯致癌风险的概率分布、以及各分位数所对应的致癌风险见图2、表1。由表1可以看出，90%情况苯暴露致癌风险会低于2.55×10-4。

图2 苯致癌风险值及其概率分布

分位数/%致癌风险104．85×10-5205．26×10-5305．98×10-5407．00×10-5508．44×10-5601．06×10-4701．36×10-4801．76×10-4902．55×10-41009．98×10-4

3 讨论

由风险表征结果可以看出，本装置相关工作人员有90%情况下苯致癌风险会低于2.55×10-4，而美国EPA制定的人体致癌风险可接受水平为10-4～10-6。苯长期接触对职业接触人群的危害随着工龄的累积而增加，两者之间存在明显的剂量-反应关系[7]。

因此，企业应该尽快采取相应的治理及防护措施。最根本的解决办法是使用无毒或低度物质代替苯系物。在生产工艺难以避免接触苯系物时，应该从多方面采取综合的防护措施。首先，从生产工艺上和作业方法上采取密闭措施，尽量减少苯等有害物质在作业环境的扩散机会；并尽量采取隔离或者远距离操作。在技术条件允许的情况下，应对切水、采样等设备进行改造，将开放式切水、采样等作业尽量密闭化、自动化。另外，应加强操作工人的个体防护，配备防护因数高的呼吸防护用品。同时加强相关的健康教育，增强相关人员的防护意识。并采取严格的职业卫生管理措施，合理安排劳动时间和工间休息，减少对苯的持续性职业暴露。定期规范进行职业健康检查，建立健全工作场所苯等职业危害因素的检测评价制度，定期检测，及时公布，发现问题及时查找原因并尽快采取相应的措施。尽可能减少工作人员工作场所苯等有毒有害物质的暴露，控制致癌(职业病)风险。

[1] 黄德寅,张倩,刘茂. 苯作业职业暴露评估与致癌风险模拟[J]. 中国工业医学杂志，2011,24(3)：163-167.

[2] U.S. Environmental Protection Agency. Draft Final Guidelines for carcinogen risk assessment[R]. EPA/630/P-03/OOIA, NCEA-F-0644A, 2003.

[3] 陈可欣,何敏,董淑芬,等.天津市白血病20年流行状况调查[J].中国肿瘤临床,2004,31(11):624-630.

[4] WANG Yang, L1U Mao, HUANG Deyin. Health risk assessment for benzene occupational exposure using physiologically based pharmacokinetic model and dose-response model [A]. 3rd International Conference on Bioinfomatics and Biomedical Engineering iCBBE 2009 [C].

[5] Frederic YB, Elise TJ, Kaija Pekari, et al. Population toxicokinetics of benzene [J]. Environ Health Persp, 1996, 104 (6):1405-1411.

[6] Elizabeth AB, Michael LS, Jeffrey WF, et al. A pharmacokinetic study of occupational and environmental benzene exposure with regard to gender [J]. Risk Anal,1998,18(2):205-213.

[7] 王进军,刘占旗,古晓娜，等.环境致癌物的健康风险评价方法[J].国外医学卫生学分册,2009,36(1):50-58.

CarcinogenicRiskAssessmentonBenzeneOccupationalExposureofWorkersinaCertainAromaticsUnitWang Chen,Wu Shanshan, Zhang Yan,

Zhang Maodong, Ma Yan, Huang Deyin

(SINOPEC Research Institute of Safety Engineering; Shandong, Qingdao 266071)

Objective: To quantitatively evaluate the carcinogenic risk of exposure to benzene long-term occupation, with the view to provide scientific basis for the prevention and control of serious diseases such as cancer occupation.Methods: select a large aromatic plant operating personnel as the research object, using widely used in the international four section method a aromatic benzene plant long-term occupational exposure to carcinogenic risk quantitative evaluation; through the identification of the factors of occupational hazards in the workplace, collect relevant animal experiments, epidemiological data and other data, according to the actual environment in the workplace exposure concentration, establish internal exposure dose response evaluation multilevel model using Monte Carlo simulation to get the occupational exposure population in this environment work over a long period of time, the existence of cancer risk probability.Results: The relevant staff of the aromatics plant at 90% of the cancer risk is lower than the case of exposure to benzene 2.5×10-4.Conclusion: The cancer risk means that workers exposed to benzene exceeds the acceptable cancer risk levels, need to take timely measures to reduce risk.

enzene; occupational exposure; carcinogenic risk

2015-11-27

王晨，主管医师，2007年毕业于大连医科大学流行病学与卫生统计学专业，现主要从事建设项目职业卫生技术服务及石油化工安全工程相关工作。