九龙江饮用水氟中毒健康危险度评价.doc

漳州九龙江饮用水氟中毒健康危险度评价09环科（1）班090603136郭涛漳州九龙江饮用水氟中毒健康危险度评价11危害鉴定31.1氟的理化性质31.2氟的危害及其临床表现31.3氟中毒的流行病学41.4急性毒性试验52剂量反应关系评定62.1非致癌物的剂量反应关系评定62.2致癌物的剂量反应关系评定72.3致突变试验82.4致畸试验123暴露评价133.1暴露剂量的计算和参数的确定方法133.2健康风险计算方法144危险特性分析154.1对前三阶段的结果进行综合分析154.2危险度分析164.3评定结果的书面总结16漳州九龙江饮用水氟中毒健康危险度评价九龙江是漳州市区饮用水的主要取水口。现通过危害性鉴定、剂量应关系评价、暴露评价和危险度特征分析对漳州九龙江饮用水进行健康危险度评价,可以为制定更科学的环境氟接触标准和提出预防和干预对策提供依据。1 危害鉴定1.1 氟的理化性质氟，气体元素，符号F，原子序数9。卤族元素之一。淡黄色，有毒，腐蚀性很强，化学性质很活泼，可以和部分惰性气体在一定条件下反应。是制造特种塑料、橡胶和冷冻机（氟氯烷）的原料。由其制得的氢氟酸(HF)是一种唯一能够与玻璃反应的无机酸。氟是自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关的微量化学元素之一,对人体健康影响具有双重性,摄入不足或过量均可对人体产生不良影响。1.2 氟的危害及其临床表现氟是自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关的微量化学元素之一,对人体健康影响具有双重性,摄入不足或过量均可对人体产生不良影响。如果氟摄入量不足,可导致龋齿患病率升高;当经各种途径长期摄入过量氟,又可引起以氟骨症和氟斑牙为主要特征的一种慢性全身性疾病,即地方性氟中毒,又称地方性氟病。地方性氟中毒在世界各国均有报道,估计全球的患者超过7 000万。截至2004年底,我国饮水型病区氟斑牙患者有2 149万人,氟骨症患者有136万人,这不仅严重危害了病区人民的健康,而且阻碍了经济的发展。在氟接触危害鉴定中,最常见的健康效应是氟斑牙。氟斑牙发生在牙齿的形成钙化过程中,开始在牙齿釉质出现白色条纹或斑点,随着持续的氟暴露,这些小斑点变成白色小片色斑,然后变成棕色条纹和凹陷。1.3氟中毒的流行病学发现饮水中氟引起牙齿外观的改变是在20世纪初期,同时饮水中氟还被怀疑为龋齿的保护因素。Murray等于1986年证明了氟斑牙是在牙齿形成期摄入过量氟所致。Ismail等对美国016岁儿童饮用水中加氟的研究表明,饮用水中加氟增加了轻度至中度氟斑牙的危险。黄长青等对吉林省812岁儿童的调查也证明较低水平的氟即可造成氟斑牙。Zhu等对中国山西812岁儿童的研究表明,高氟饮用水可导致氟斑牙和氟骨症的发生,国内的向全永等利用流行病学调查的方法,证明了随着总摄氟量的增加,儿童氟斑牙和缺损型氟斑牙的患病率逐渐增加。关于氟斑牙的动物实验研究目前少见报道。另一常见的健康效应为骨效应,主要表现为氟骨症和骨效应指标的改变。氟骨症的骨骼损害包括骨硬化、骨质疏松、骨软化等,Krishnamachari于1986年确认了氟骨症为长期暴露于高剂量氟所致。李广生等经过动物实验和体外细胞培养观察,确认慢性氟中毒可引起成骨细胞活跃,最终导致骨硬化,也可使骨转换增加导致骨质疏松和骨软化,最终引发氟骨症。Li等通过对中国8 266名50岁以上人群调查结果表明,长期饮用高氟水可引起骨折的危险性升高。到目前为止,氟骨症严重程度与氟接触水平未见相关性报道,这与其他多种因素如营养不良、有害体力劳动等在氟骨症中的作用有关。因此,在骨效应危害鉴定中,应结合多方面因素综合考虑。1.4 急性毒性试验采用经典的极性毒性试验，设定一定数量的剂量组，组间有适当的剂量间距，以得到化学物引起死亡的计量反应关系和求得LD50。1.4.1 实验动物10只成年健康的雄性大鼠和10只成年健康的雌性大鼠。1.4.2 染毒剂量设计取与本实验相同的动物物种或品系，相同的染毒途径的LD50值作为参考中值，先用少量动物，以较大的剂量间隔染毒，找出10%90%的致死剂量范围，然后按照这个剂量范围内设置几个剂量组。1.4.3 观察染毒14天，依据14天内动物的总死亡情况计算LD50并且观察。观察内容有：动物死亡情况：包括动物死亡数及各自的死亡时间。动物体重：于染毒前、染毒后每周和死亡时测定体重。中毒反应症状：临床观察每天至少一次，观察皮肤、被毛、眼睛和粘膜改变、呼吸、循环、自主和中枢神经系统、四肢活动和行为方式的变化等，特别要注意有无震颤、惊厥、腹泻、嗜睡等现象。病理学检查。1.4.4 LD50的计算采用直接回归法：将剂量对数值与死亡率的关系，进行直线回归，用最小二乘法求得回归方程：Y=a+bX。按下试求得受试化学物的LD50及其95%置信区间。 b依X的回归系数，b=()/D标准误差n剂量组数D2 剂量反应关系评定剂量反应通过人群研究或动物试验资料，确定适合于人的剂量反应曲线，并由此计算出评估危险人群在某种暴露剂量下的危险度的基准值。2.1 非致癌物的剂量反应关系评定采用不确定系数法推导出可接受的安全水平。Rf D的推导过程一般可以分为两个步骤。首先，在充分收集现有的动物试验和人群流行病学的基础上，选择可用于剂量反应关系评定的关键性研究。从该研究中得出关键效应及其NOAEL，或者观察到该有效效应的最低剂量水平（LOAEL）。将这些值除以相应的不确定系数（UF）和修正系数（MF），即可计算出Rf DRf D=NOAEL或LOAEL/UF(s)*MFUF(s)包括的内容有：人群中个体差异，取10:；动物长期试验的资料向人外推，一般取10；由亚慢性试验资料推导慢性试验结果，一般取10；用LOAEL代替NOAEL时，一般取10；试验资料不完整时，一般取10。MF用于毒性试验的资料存在着严重的缺陷，会增加外推的不确定性时，取值最大为10。通常，低于Rf D的暴露值剂量产生有害效应的可能性很小。而当暴露剂量超过Rf D时，在人群中产生有害效应的概率就会增加。2.2 致癌物的剂量反应关系评定采用哺乳动物致癌实验法进行致癌物的剂量反应关系评定。2.2.1 实验动物选用两种物种进行实验，3组每组为50只刚离乳的雌雄各半的Fischer344大鼠，3组每组为50只刚离乳的雌雄各半的Fischer344大鼠为一组。共6组。2.2.2 剂量设置设置三个受试物剂量组和阴性对照组。以最大耐受剂量(MTD)为最高剂量，中及低的剂量组按等比级数为上一个剂量水平的1/2或1/3。低剂量组接近人类的实际接触水平。2.2.3 染毒途径把受试物参入饲料或饮水中连续给予动物。2.2.4 试验期限试验期限为24个月或者以上。2.2.5 观察指标一般观察：每天观察实验动物的一般状况和毒性反应。实验最初每三个月每周称体重一次，以后每周称体重一次。参入饲料或者饮水中染毒时，应记录食物消耗量或者饮水量。肿瘤发生情况：对每一个肉眼可见及可触及的肿瘤，均应记录其出现时间、部位、大小、外形、发展状况和动物死亡时间。病理检查：试验过程中因死亡或者濒死而提前处死的动物，及试验结束后的全部处死动物，均应进行系统尸检和组织病理学检查，确定肿瘤的性质及靶器官。对已出现肿瘤或可以肿瘤的器官和肉眼检查有明显病变得器官，应注意观察癌前病变。2.2.6 结果分析结果分析指标有肿瘤发生率、肿瘤潜伏期及肿瘤多发性等。肿瘤发生率是整个试验结束后，患肿瘤动物总数在有效动物总数中所占的百分率。即：肿瘤发生率（%）=（试验结束时患肿瘤动物总数/有效动物总数）%肿瘤潜伏期即从接触受试物起到发现肿瘤的时间，将各组第一个动物出现肿瘤的时间作为该组的潜伏期。通常将肿瘤引起动物死亡的时间定为发生肿瘤的时间。肿瘤多发性是指一个动物出现多个器官的肿瘤或一个器官出现多个肿瘤。对试验结果进行仔细的统计学分析，并结合是否具有剂量反应关系对致癌性作出判断。2.3致突变试验采用微核试验来做致突变实验。2.3.1实验原理微核 （Micronucleus）：微核主要是由外界损害因素(生物、物理、化学)作用致使细胞染色体丢失或断裂，在有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断片或染色体因纺锤体受损而在分裂过程中行动滞后，分裂末期不能进入主核，形成了主核之外的核块，而在细胞浆中形成1个或数个独立于主核、直径小于主核的1/3、染色与主核一致但比主核淡的核小体，因比主核小，故称为微核。微核率的大小与作用因子的剂量或辐射累积效应呈正相关。凡能使染色体发生断裂或使染色体和纺锤体联结损伤的化学物，都可用微核试验来检测。各种类型的骨髓细胞都可形成微核，但有核细胞的胞质少，微核与正常核难以鉴别。嗜多染红细胞是分裂后期的红细胞由幼年发展为成熟红细胞的一个阶段，此时红细胞的主核已被排出，因胞质内含有核糖体，Giemsa染色后呈灰蓝色，成熟红细胞的核糖体已消失，被染成淡桔红色。骨髓中嗜多染红细胞数量充足，微核容易辨认，而且微核自发率低，因此，骨髓中嗜多染红细胞成为微核试验的首选细胞群。本法用Giemsa染色法观察嗜多染红细胞的微核，嗜多染红细胞呈灰蓝色，成熟红细胞呈粉红色。典型的微核多为单个的、圆形、边缘光滑整齐，嗜色性与核质一致，呈紫红色或蓝紫色，直径通常为红细胞的1/201/5。2.3.2实验流程购买小白鼠（体重为25g-35g，最好雌雄各半）。设置受试组和对照组并对小鼠进行腹腔注射。断颈制取骨髓。离心并涂片。固定后保存。Giemsa染色后冲洗封片并观察、计数。2.3.3实验设备及材料 （1）、实验器材：显微镜、解剖剪、镊子、注射器、载玻片、树胶、盖玻片、塑料吸瓶、吸水纸及对苯二酚、秋水仙素、氯化、环磷酰胺、蒸馏水等；（2）试剂配置：小牛血清（灭活）:将滤菌的小牛血清置于56恒温水浴保温30min灭活。灭活的小牛血清通常保存于冰箱冷冻室里；姬姆萨（Giemsa）原染液：将 Giemsa 染料3.8g置于研钵里研细，再加入甲醇至375mL和甘油125mL，混合均匀，放置37恒温箱中保温48h。保温期间，振摇数次，促使染料的充分溶解，取出过滤，两周后用； Giemsa应用液：取2ml Giemsa染液与40ml 0.1mol/L磷酸盐缓冲液混合而成。临用现配；2.3.4实验步骤选购小白鼠(体重为25g35g)； 剂量分组：受试物对苯二酚、秋水仙素、氯化汞分别设3个剂量，每个剂量组用5只小白鼠，各种受试物的剂量设置情况如下所示（单位mg/Kg）： 对苯二酚：120、80、40；秋水仙素：10、5、1；氯化汞：3、2、1。另外，用蒸馏水、环磷酰胺分别作为溶剂对照和阳性物对照组，其中环磷酰胺剂量可为40mg/kg；用腹腔注射24小时后，用断颈法处死小鼠。用剪刀剪开腿部的皮肤，用镊子夹住小鼠的股骨，将小鼠的两股骨取出，剪去和擦净股骨上的肌肉。剪去股骨的髋面，将吸有0.85% Nacl生理等渗液的注射器针头插入，反复几次吹洗出骨髓细胞并使其混合均匀，制成细胞悬液，再将细胞悬液在1000转/分离心5分钟，弃除上清液；向离心管中加入少量的小牛血清（约0.3ml)混匀后，按常规血涂片法涂片，长度约2cm3cm，在空气中晾干。然后将干燥的涂片放入甲醇液中固定5min；将固定过的涂片放入Giemsa应用液中，染色20min30min，然后立即用0.1mol/L磷酸盐缓冲液冲洗，用滤纸及时擦干染片背面的水滴，再用双层滤纸轻轻按压染片以吸附其上的残留水分，促其尽快晾干后放入二甲苯中透明5min，滴上适量光学树脂胶，盖上盖玻片后贴好标签；先后用低、高倍镜粗略检查，选择细胞分布均匀、细胞无损、着色适当的区域，再在油浸镜下对含微核的有核细胞进行计数；观察与计数：每只动物计数1000个嗜多染红细胞，观察含有微核的嗜多染红细胞数，微核率以千分率表示。统计所得数据可利用统计学软件SPSS的单因素方差分析或 t 检验等方法进行处理，并分析实验结果。2.3.5实验数据处理方法按照使用说明利用统计学软件SPSS的单因素方差分析方法对实验结果进行处理。2.4 致畸试验采用常规的致畸实验进行试验。2.4.1 动物选择健康性成熟（90-100 d）的雌、雄大鼠12-20只。2.4.2 剂量分组最高剂量应可引起母体轻度中毒，死亡不超过10%，最低剂量组不应该观察到任何中毒症状，中间剂量组可以允许母体出现某些较轻的中毒症状，其剂量与高剂量和低剂量成比例数关系。对照组设立阴性对照和阳性对照。2.4.3 动物交配处理将性成熟雌、雄动物按1:1或2:1比例同笼交配，凡发现阴或检出镜子，及确定为受孕“0”日。每日将已确定受孕雌雄随机分入各剂量组和对照组。给予受试动物的时间为整个器官的形成期，在大鼠受孕后第5天开始，持续到第15天。2.4.4 胚胎检查大鼠受孕后第19-20天（即自然分娩前1-2日将受试动物处死），剖腹取出子宫及活产胎仔，并记录死胎及吸收胎。活产胎取出后，先检查性别，逐只称重，并按窝计算平均体重，然后从下列几方面进行畸形检查：外观畸形。内脏及软组织畸形。骨骼畸形。2.4.5 结果评定在致畸试验结果评定时，主要计算畸胎总数。在计算畸胎总数时，每个活产幼仔出现1种或者1种以上畸形均作为1个畸胎，在计算畸形总数时，在同一幼仔每再现1处畸形，即作为1个畸形，如出现2种则作为2个畸形计，并以此类推。常用的评价指标有：活产幼仔平均畸形出现率：活产幼仔平均畸形出现率=（畸形总数/活产幼仔总数）畸胎出现率：畸胎出现率=（出现畸形的胎仔总数/活产幼仔总数）*100%母体畸胎出现率：母体畸胎出现率=（出现畸胎的母体数/妊娠母体数）*100%对以上数据及现象进行剂量效应（反应）关系的分析。3 暴露评价暴露评价作为危险度评价的一个重要环节,它不仅要给出个体或群体暴露于某种有害因素的准确估计值,而且要提供暴露的特征如暴露的时间、方式和频度等,以用于危险度表征的分析。氟接触的水平最终表现为氟在环境及人体中的浓度,评价氟接触水平可定量评估居民外暴露及内暴露的状况。3.1 暴露剂量的计算和参数的确定方法周围人群对九龙江水域暴露途径为“经口暴露”和“皮肤暴露”两种。其中，经口暴露主要包括日常饮食摄水和洗浴过程中随机摄水,计算公式如下：3.2健康风险计算方法将地下水中检测到的污染物分为有阈(即非致癌性物质)和无阈(即致癌性物质)两类,计算公式如下。R=(ADD/RfD)10-6式中:R发生某种特定有害健康效应而造成等效死亡的终身危险度;ADD有阈化学污染物的日均暴露剂量,mg/kgd;RfD化学污染物的某种暴露途径下的参考剂量,mg/kgd;10-6与RfD相对应的假设可接受的危险度水平。R=q(人)ADD 式中:R人群患癌终身超额危险度,指0岁人群的期望寿命70 a;ADD日均暴露剂量,mg/kgd;q(人)有动物推算出来人的致癌强度系数, (mg/kgd)-1。在计算各类人群对污染物的暴露剂量的基础上,根据暴露剂量和污染物的参考剂量或致癌强度系数计算健康危险度。4 危险特性分析危险度特征分析是危险度评估的最后阶段,是通过对前3个阶段评估结果进行综合、分析和判断,获得暴露人群的反应率,即该人群由于暴露于某种因素可能导致某种健康效应的危险度。饮水型氟病区危险度特征分析包括3个方面:对调查地区氟斑牙、氟骨症患病率评估,并将现场调查结果同国内外同类研究结果比较。对不确定因素进行分析。对氟暴露标准进行验证,拟提出氟暴露的可接受的剂量范围。4.1 对前三阶段的结果进行综合分析对漳州市区815岁儿童氟斑牙及40岁以上居民氟骨症患病率进行调查,并通过剂量-反应