石家莊市灌溉用污水短期致癌作用研究

劉學(xué)慧，張曉琳，楊立學(xué)，王立芹，馬 輝，劉殿武*

（1.河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生教研室，河北石家莊050017；2.河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病

與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室，河北石家莊050017；3.河北省石家莊市疾病預(yù)防控制中心理化檢驗(yàn)所，河北石家莊050019）

·研究快報·

石家莊市灌溉用污水短期致癌作用研究

劉學(xué)慧1，張曉琳2，楊立學(xué)3，王立芹2，馬 輝3，劉殿武2*

（1.河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生教研室，河北石家莊050017；2.河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病

與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室，河北石家莊050017；3.河北省石家莊市疾病預(yù)防控制中心理化檢驗(yàn)所，河北石家莊050019）

污水；微核試驗(yàn)；電泳

流行病學(xué)調(diào)查顯示污灌區(qū)居民惡性腫瘤標(biāo)化病死率顯著高于凈灌區(qū)［1］。本文應(yīng)用化學(xué)分析和配套遺傳毒性實(shí)驗(yàn)對其短期致癌效應(yīng)進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1．1 樣品的采集：2010年4月在石家莊東明渠洨河段選取上、中、下游3個剖面，分別采集污水10L。水樣先后通過11.0μm和0.22μm濾膜過濾后等體積混合，4℃保存。

1．2 化學(xué)分析：用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析污水中主要重金屬的含量。采用固相萃取的方法提取污水中的有機(jī)污染物，應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜分析有機(jī)污染物。

1．3 鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變實(shí)驗(yàn)（Ames）：各受試物、菌液混和液（需代謝活化時，加S9混合液0.5mL）分裝于試管中，在37℃預(yù)培養(yǎng)20min。含0.5mmol/L組氨酸－生物素溶液的頂層瓊脂2.0mL分裝于試管中，45℃保溫，然后每管依次加入增菌液0.1mL、不同濃度的污水0.1mL，鋪板。頂層瓊脂凝固后，將平皿翻轉(zhuǎn)過來，37℃培養(yǎng)48h。共設(shè)4個組，分別為25μL/皿、50μL/皿、75μL/皿、100μL/皿。同時設(shè)溶劑對照、陽性對照以及未處理對照，均包括加S9或不加S9 2種情況。每個劑量設(shè)3個平行皿，重復(fù)2次。

1．4 微核實(shí)驗(yàn)：昆明小鼠按體質(zhì)量隨機(jī)分組，每組10只，雌雄各半。由于本研究中受試物是混合物，并無半數(shù)致死劑量（lethal doses 50，LD50）可查。受試物劑量的選擇主要根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)，在預(yù)實(shí)驗(yàn)中對昆明小鼠進(jìn)行最大體積灌胃（20mL/kg）染毒，并未觀察超急性毒性反應(yīng)和死亡。彭雙清所著《毒理學(xué)替代法》［2］中指出，若一種毒物口服5g/kg未見急性毒性反應(yīng)或死亡，可以不必提高劑量進(jìn)行LD50的測試。3個不同濃度的劑量組分別含25％、50％、100％污水，自由飲用；以蒸餾水為陰性對照；陽性對照組采用環(huán)磷酰胺，40mg/kg腹腔注射。選擇2個點(diǎn)進(jìn)行觀察，一是體內(nèi)微核實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典方法，即連續(xù)2d暴露；二是連續(xù)15d暴露。按常規(guī)方法取材制片，采用盲法進(jìn)行計(jì)數(shù)分析。

1．5 單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)：昆明小鼠，按體質(zhì)量隨

機(jī)分組。3個劑量組分別含25％、50％、100％污水，自由飲用15d；蒸餾水為陰性對照；苯巴比妥鈉為陽性對照，140mg/kg腹腔注射［3］。按常規(guī)方法制備肝細(xì)胞懸液，三明治法制片，低溫避光裂解1h；室溫避光解旋30min；避光電泳30min（25V，300mA）；根據(jù)Pelegrini等［4］介紹的方法染色，CASP軟件分析。

1．6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以±s表示。資料符合獨(dú)立、正態(tài)、方差齊，多組均數(shù)之間的比較用單因素方差分析；若資料不符合上述條件，則用秩和檢驗(yàn)。運(yùn)用Spearman等級相關(guān)和直線回歸來分析劑量反應(yīng)關(guān)系。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2．1 化學(xué)分析：樣本中鉻和鉛的濃度分別為178.32μg/L，285.28μg/L，分別超過國家標(biāo)準(zhǔn)0.78和0.43倍。GC-MS共檢出86個峰，選擇可信度大于70％峰，共檢出30種有機(jī)化學(xué)物，主要有鄰苯二甲酸酯類、雜環(huán)類、多環(huán)芳烴類以及苯胺類化合物等。

2．2 Ames實(shí)驗(yàn)：無論加或不加S9體外代謝活化系統(tǒng)，不同濃度的污水引起的TA98回變菌落數(shù)均大于未處理對照組的2倍，隨著劑量的增加，回變菌落數(shù)也顯著增加，說明其具有致突變作用，含有直接和間接的移碼型致突變物。

2．3 微核實(shí)驗(yàn)：連續(xù)2d暴露于污水，處理組和陰性對照組相比，小鼠骨髓細(xì)胞微核率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。連續(xù)15d染毒后，50％和100％污水處理組微核率和陰性對照組相比顯著增加；隨著污水暴露濃度的增加，微核率顯著增加。

2．4 單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)：小鼠連續(xù)15d暴露后，50％和100％污水處理組Olive尾矩和陰性對照組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；隨著劑量的增加，Olive尾矩顯著增加。

3 討 論

鉛和鉻具有確定的致癌性。大多數(shù)多環(huán)芳烴類化合物、苯胺類化合物和雜環(huán)類化合物都是人類的致癌物。苯并丙唑是本研究中檢出的相對含量較高的雜環(huán)類化合物，它在體內(nèi)代謝能形成具有致突變和致癌潛力的芳香胺類化合物。國內(nèi)外眾多學(xué)者應(yīng)用短期致癌實(shí)驗(yàn)檢測城市污水、工業(yè)廢水、江河湖水以及飲用水的致突變作用。本研究選用過濾的方法對石家莊市灌溉用污水進(jìn)行了前處理，應(yīng)用配套遺傳毒性檢測實(shí)驗(yàn)，從不同的遺傳學(xué)終點(diǎn)對石家莊市灌溉用污水的短期致癌效應(yīng)進(jìn)行了研究。綜合分析短期致癌實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以認(rèn)為石家莊灌溉污水具有短期致癌作用。微核實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明隨著污水暴露時間的延長，其結(jié)果由陰性轉(zhuǎn)為陽性。微核實(shí)驗(yàn)協(xié)作研究組也曾發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)化學(xué)物多次染毒比單次染毒的微核率數(shù)值高，還有個別的結(jié)果由陰性轉(zhuǎn)為陽性［5］。本研究也得到了類似的結(jié)果，究其原因可能是由于污水在小鼠體內(nèi)的代謝速度比較慢，產(chǎn)生了蓄積作用，從而引起了微核的累積效應(yīng)。綜合分析所有的結(jié)果表明，石家莊市灌溉用污水具有短期致癌效應(yīng)，應(yīng)該對其進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

［1］黃朝南，胡文媛，李榮芝.城市灌溉癌譜調(diào)查分析［J］.環(huán)境保護(hù)，1984，6（3）：16－34.

［2］彭雙清，郝衛(wèi)東，伍一軍.毒理學(xué)替代法［M］.北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，2008：45.

［3］PANDEY AK，NAGPURE NS，TRIVEDI SP，et al.Profenofos induced DNA damage in freshwater fish，Channa punctatus（Bloch）using alkaline single cell gel electrophoresis［J］.Mutat Res，2011，726（2）：209－214.

［4］PELEGRINI AL，MOURA DJ，BRENNER BL，et al.Nek1 silencing slows down DNA repair and blocks DNA damage-induced cell cycle arrest［J］.Mutagenesis，2010，25（5）：447－454.

［5］Collaborative Study Group for the Micronucleus Test，the Mammalian Mutagenesis Study Group of the Environmental Mutagen Society，Japan（CSGMT/JEMS.MMS）.Single versus multiple dosing in themicronucleus test：the summary of the fourth collaborative study by CSGMT/JEMS.MMS［J］.Mutat Res，1990，234（3/4）：205－222.

（本文編輯：劉斯靜）

R181.34

B

1007-3205（2013）05-0593-02為緩解水資源短缺的狀況，許多國家利用污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。由于我國污水灌溉管理體系不健全，污水直接用于農(nóng)田灌溉，造成土壤、作物及地下水的嚴(yán)重污染。污水灌溉已成為我國農(nóng)村水環(huán)境惡化的主要原因之一，直接威脅著當(dāng)?shù)鼐用竦慕】怠?/p>

2013－03－06；

2013－04－09

河北省衛(wèi)生廳醫(yī)學(xué)重點(diǎn)指令項(xiàng)目（20090057）

劉學(xué)慧（1976－），女，遼寧錦州人，河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)講師，醫(yī)學(xué)博士研究生，從事環(huán)境污染與健康研究。

*通訊作者。E-mail：liudwu56＠tom.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2013.05.038