重金属污染对幼儿发育的干扰

重金属污染对幼儿发育的干扰

 

工业重金属污染是环境重金属污染的主要来源,重庆市铜梁县燃煤火力发电厂在50年代初期开始运作,我们前期调查显示,该厂释放了大量环境污染物,以铅、镉和汞为主。有研究证明,长期接触这3种重金属,可对人体造成多器官、多系统、全身性损害[1-3]。而铜梁地区在90年代中期通过治理已基本没有其他工业污染源,因此该电厂成了该县主要空气污染源,使得该地区居住人群暴露于环境重金属的程度要明显高于其他非工业地区,故政府已于近期关闭这座发电厂。鉴于该地区的特殊情况,我们认为其可以作为环境污染与人群健康关系难得的研究模型,因此我们锁定了铅、镉、汞3种重金属指标,采用前瞻性队列研究的方法,分析该地区燃煤火力发电厂关闭前后2年出生婴儿母血和脐血重金属(铅、镉、汞)水平、2岁时神经心理发育水平,以及母血和脐血重金属水平与2岁幼儿神经心理发育的关系,进一步探讨早期暴露于环境污染物(重金属铅、镉、汞)对儿童神经心理发育的影响。   1资料与方法   1.1对象   本研究为人群前瞻性队列研究,启动前已通过了重庆医科大学附属儿童医院伦理委员会的审核和书面批准。共招募了电厂关闭前后2年分别在重庆市铜梁县人民医院、铜梁县中医院、铜梁县妇幼保健院以及巴川镇医院4所医院招募的150对(关闭前2年)和159对(关闭后2年)健康产妇及其新生儿。排除标准为:有主动吸烟史的孕妇,接触污染高暴露职业的孕妇,患高血压、糖尿病、甲状腺疾病、支气管哮喘、活动性肝炎、慢性肾功能衰竭、心脏衰竭以及妊娠相关疾病的孕妇。所有的孕妇均为35岁以下,居住在同一地区(中国重庆市铜梁县)5年以上,有类似的饮食及生活习惯。对新生儿的随访为期2年,在其2岁时采用Gesell发育量表进行神经心理发育水平评估,并将患有先天性智力障碍的幼儿予以排除。309对受试对象均经产妇本人同意并签署书面知情同意书,其中分别有122对(关闭前2年)和118对(关闭后2年)完成了所有问卷调查和分娩时血样的采集。   1.2方法   1.2.1问卷调查   由经规范培训的调查者在产妇分娩后对每位受试产妇进行一项时长约30min的问卷调查,内容包括产妇年龄、身高、怀孕前体质量、经济收入以及受教育程度、出生地、居住时间、主动和被动吸烟史、怀孕期间的职业暴露和药物史等。   1.2.2标本采集   分娩时立即采集脐血40~60ml,分娩后1d内采集产妇静脉血10ml,所有血液样本采集以后均即刻送至铜梁县人民医院,分离血清后至-80℃冰箱保存。   1.2.3血清汞测定   血清样本无需前期处理,采用AMA-254液/固相水银分析仪直接进行测定。   1.2.4血清铅、镉测定   血清样本采用湿法消解处理,回收率96.87%~104.53%,PE-800Zeeman原子吸收光谱仪测定。   1.2.5神经心理发育评估   采用通过中国儿科协会审核和标化[4]并已经在中国及其他国家均广泛运用的Gesell发育量表(0~3岁)[5-7]对2岁时的幼儿进行神经心理发育水平评估。该量表主要包括4个能区、5个方面:运动、适应、语言、个人-社会以及平均发育商,结果以发育商(developmentalquo-tient,DQ)来表示。DQ分值低于85的幼儿有器质性损害的可能,分值在70~84的幼儿提示轻度神经心理发育延迟,分值低于70的幼儿提示重度神经心理发育延迟。量表测试由2位经过专业训练、取得神经心理测试资格的医师完成。   1.2.6新生儿测量经过统一培训的产房护士在产妇分娩以后,按统一标准立即对新生儿体质量、身长及头围进行测量并记录。体质量测量采用盘式杠杆秤,单位精确至0.01kg;身长测量采用量床,单位精确至0.1cm;头围测量采用软尺,单位精确至0.1cm。   1.2.7重金属水平分组   将电厂关闭前后2年出生婴儿的脐血重金属水平分别按其中位数分为高水平组和低水平组,比较2组重金属与Gesell量表各能区的关系。   1.3统计学分析   在校正了母亲孕龄、文化程度、新生儿胎龄、头围、性别等混杂因素后,采用SPSS17.0统计软件,变量间的比较,正态分布采用t检验,非正态分布时采用非参数秩和检验。将变量引入多元回归模型评估其对儿童各发育商的影响。所有结果均以x珋±s表示,双尾P<0.05作为差异有统计学意义的界限。   2结果   2.1电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿母血和脐血重金属水平   电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿的母血与脐血重金属水平结果显示:母血和脐血血铅、血镉水平未超过美国国家疾病控制中心(CDC)或美国职业安全与健康管理局(OSHA)认证的人体安全范围,而血汞水平接近或高于美国环境保护总署(EPA)认证的人体安全上限(表1)。   2.2人口学及血清学资料、Gesell发育量表评估结果   电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿及其母亲的人口学资料显示:受试对象母亲头围,婴儿出生时头围、体质量、身长和2岁时头围、体质量、身长均属正常范围(表2)。Gesell发育量表评估结果显示:电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿2岁时运动、适应、语言、个人-社会以及平均发育商均>85,属正常范围(表3)。   2.3电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿母血和脐血重金属(铅、镉、汞)水平与其2岁时神经心理发育的关系   在校正了母亲孕龄、文化程度、新生儿胎龄、头围、性别等混杂因素后,将电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿母血和脐血重金属水平、相关人口学资料与Gesell量表各能区分别进行多元线性回归分析发现:关闭前2年出生婴儿脐血汞水平与其2岁时运动、语言、个人-社会及平均发育商存在负相关(P<0.05)(表4);关闭后2年出生婴儿脐血汞水平与其2岁时语言、个人-社会及平均发育商存在负相关(P<0.05)(表5)。#p#分页标题#e#   2.4电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿不同脐血重金属水平与Gesell各能区发育商的关系   在校正了母亲孕龄、文化程度、新生儿胎龄、头围、性别等混杂因素后,比较电厂关闭前2年和关闭后2年出生婴儿脐血重金属高水平组和低水平组与Gesell量表各能区的关系,结果显示:关闭前2年和关闭后2年出生婴儿脐血铅高水平组各能区发育商均低于脐血铅低水平组,其中适应和个人-社会发育商均有统计学差异(P<0.05)(表6、7)。   3讨论   铅是一种有毒的重金属,在人体内具有较强的蓄积性和多器官毒性,即使是低水平暴露对儿童也有较强的神经毒性[1]。国外有研究调查6岁儿童血铅水平发现,儿童血铅在100μg/L以上时便可能对神经心理发育产生不可逆的损害,血铅水平低于100μg/L时对儿童神经心理功能依然有损害作用,血铅水平介于50μg/L和99μg/L之间的6岁儿童比血铅水平<50μg/L的6岁儿童平均IQ得分少4.9分(P=0.03)[8]。美国国家疾病控制中心(CDC)将血铅≥100μg/L,不管是否有其他相应临床症状和体征,均定义为儿童铅中毒[9]。铜梁地区母血血铅水平稍低于波兰的主要工业污染区之一上西里西兰的母血铅水平[10],远高于沙特阿拉伯非工业污染区利雅得市阿尔卡吉的母血铅水平[11];而脐血血铅水平与上西里西兰[10]相近,高于阿尔卡吉[11],这说明铜梁地区存在相对严重的铅污染现象。本研究统计分析发现,脐血铅高水平组各能区发育商均低于脐血铅低水平组,其中适应发育商和个人-社会发育商有统计学差异,该结果从胚胎期暴露于铅污染环境的角度说明早期铅暴露对儿童神经心理发育存在显著影响。   金属汞蒸汽有较大的扩散性和脂溶性,美国环境保护总署(EPA)认证的血汞安全范围为<5.8μg/L[12],铜梁地区母血血汞水平高于或接近安全水平上限,明显高于非工业污染区阿尔卡吉[11];脐血血汞水平超过安全水平上限,并远高于阿尔卡吉[11]。我们的研究数据提示铜梁地区存在较严重的汞污染。人的血脑屏障要出生1年以后才能发育完全,因此在婴儿期,血汞更容易穿过该屏障,在较低浓度下便能影响神经发育[13]。动物实验也表明,暴露于汞蒸汽的新生大鼠大脑组织汞水平明显高于暴露于甲基汞的新生鼠,且血中的汞可以通过血脑屏障进入并蓄积于脑组织[2]。本研究发现,脐血血汞水平与幼儿2岁时语言、个人-社会及平均发育商均存在负相关,进一步说明,早期汞暴露对神经系统发育及其功能存在明显的毒性作用。镉主要来源于电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水污染;烟草和稻谷类农作物,也极容易富集土壤中的镉。在机体中主要蓄积于肾脏,长期暴露于镉可能引起慢性肾功能不全、贫血和骨骼损害[3]。美国职业安全与健康管理局(OSHA)认证的血镉安全范围为<5μg/L[14]。铜梁地区母血和脐血血镉水平明显低于工业污染区上西里西兰,并与非工业污染区阿尔卡吉相近,说明铜梁地区镉污染情况相对较轻。有研究报道镉污染对神经系统存在影响,但是,本次研究中铜梁地区母血和脐血血清镉水平与幼儿2岁时神经心理发育水平未见显著相关性,考虑可能与该地区镉污染水平,尚不足以对儿童神经心理发育产生显著影响有关。   铜梁地区存在较严重的铅和汞污染。该污染对2岁幼儿神经心理发育水平存在显著影响。研究表明,即使是长期接触低浓度的重金属污染物,也可导致神经、血液、泌尿等系统的损害,并影响儿童神经心理发育水平。儿童在生命早期(胚胎期和婴儿期)暴露于环境化学污染物,可能造成婴儿神经系统发育受损等多方面的损害,使其日后发生一系列相关疾病的危险升高[15]。因此,根治环境污染将是一项长期、艰巨的任务。我们一方面应进一步控制环境重金属污染源,尽量减少来自工业(如燃煤电厂等)的重金属排放,并对已污染的环境进行积极治理;另一方面,应加强孕妇和儿童重金属中毒及防治方面的健康教育,鼓励进行孕妇和儿童的重金属水平筛查,增强公众的环境保护意识,从而进一步提高人口素质。