某芳烴裝置職業(yè)暴露苯致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王 晨，武珊珊，張 巖，張茂東，馬 巖，黃德寅

(中國(guó)石化安全工程研究院，山東青島 266071)

某芳烴裝置職業(yè)暴露苯致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王 晨，武珊珊，張 巖，張茂東，馬 巖，黃德寅

(中國(guó)石化安全工程研究院，山東青島266071)

目的：對(duì)苯長(zhǎng)期職業(yè)性暴露下的致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，以期為職業(yè)腫瘤等嚴(yán)重職業(yè)病的防控提供依據(jù)。方法選取某大型芳烴裝置作業(yè)人員為研究對(duì)象，利用目前國(guó)際上普遍采用的四段法對(duì)某芳烴裝置苯長(zhǎng)期職業(yè)性暴露下的致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)；通過(guò)對(duì)工作場(chǎng)所中的職業(yè)危害因素進(jìn)行辨識(shí)，收集相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、人群流行病學(xué)數(shù)據(jù)等資料，再根據(jù)工作場(chǎng)所中實(shí)際的環(huán)境暴露濃度，建立內(nèi)暴露的劑量-反應(yīng)評(píng)價(jià)多階模型，運(yùn)用蒙特卡洛模擬方法得到職業(yè)暴露人群在此環(huán)境下長(zhǎng)期工作所存在的患癌風(fēng)險(xiǎn)概率。結(jié)果該芳烴裝置相關(guān)工作人員90%情況下苯暴露致癌風(fēng)險(xiǎn)低于2.55×10-4。結(jié)論該裝置工人苯暴露的致癌風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平，需要及時(shí)采取相應(yīng)措施降低風(fēng)險(xiǎn)。

苯 職業(yè)暴露 致癌風(fēng)險(xiǎn)

苯被世界衛(wèi)生組織下屬國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)列為確定的人類致癌物(I級(jí)，group 1,對(duì)人類致癌，有充分的證據(jù)證明對(duì)人類有致癌作用)，其廣泛存在于石油化工生產(chǎn)過(guò)程，是石化行業(yè)主要的職業(yè)病危險(xiǎn)因素之一。為此，本研究利用目前國(guó)際上普遍采用的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)四段法[1]，結(jié)合美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(EPA)推薦的多階模型[2]等模擬方法，對(duì)長(zhǎng)期職業(yè)性暴露下的苯致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。以期為優(yōu)化職業(yè)健康資源分配，確定預(yù)防和管理風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)先等級(jí)，最大限度地降低有害因素的不良影響并為預(yù)測(cè)職業(yè)性有害因素的遠(yuǎn)期效應(yīng)制訂預(yù)防策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

本研究使用目前國(guó)際上普遍采用的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，共分4個(gè)步驟，即危害辨識(shí)、劑量-反應(yīng)評(píng)價(jià)、暴露評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)表征。

1.1 關(guān)鍵步驟

在上述風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程中的關(guān)鍵步驟包括兩步：首先，將芳烴裝置作業(yè)場(chǎng)所環(huán)境中苯的外暴露劑量引入生理藥代動(dòng)力學(xué)(PBPK)模型進(jìn)行運(yùn)算，獲得接觸人群的體內(nèi)劑量(如，血液中暴露標(biāo)志物濃度等)；然后，依據(jù)建立好的劑量-反應(yīng)關(guān)系模型，由上述步驟中得出的內(nèi)劑量數(shù)據(jù)模擬出致癌風(fēng)險(xiǎn)值。接觸評(píng)價(jià)及致癌概率評(píng)價(jià)過(guò)程中存在的不確定性，采用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法進(jìn)行分析運(yùn)算[2]。

1.2 模型軟件

利用接觸相關(guān)劑量估算模型(ERDEM)軟件實(shí)現(xiàn)以PBPK模型為理論基礎(chǔ)確定工作暴露外暴露劑量與內(nèi)劑量間的函數(shù)關(guān)系，即由工作環(huán)境監(jiān)測(cè)值和數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)分析綜合得到內(nèi)暴露劑量。采用Crystal Ball(CB)軟件進(jìn)行致癌風(fēng)險(xiǎn)不確定性的模擬分析。

ERDEM軟件是美國(guó)國(guó)家暴露研究實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的PBPK模型模擬系統(tǒng)，可以通過(guò)輸入各種人體生理及代謝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)物質(zhì)在體內(nèi)的代謝模擬。ERDEM的數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了依據(jù)流行病學(xué)調(diào)查和毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而構(gòu)建的、得到廣泛認(rèn)可的各類毒物及其代謝產(chǎn)物的PBPK模型。CB軟件是一種可在Excel應(yīng)用軟件上運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估軟件。CB軟件的工作原理是使用廣泛用于不確定性分析的蒙特卡洛法預(yù)測(cè)所有某個(gè)特定狀況可能的結(jié)果。

1.3 環(huán)境苯濃度劑量測(cè)定及檢測(cè)方法

根據(jù)GBZ159-2004《工作場(chǎng)所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)的采樣規(guī)范》確定采樣對(duì)象的數(shù)目、采樣地點(diǎn)、采樣方法、采樣數(shù)目及短時(shí)間定點(diǎn)采樣選擇等。采用活性炭管進(jìn)行采樣，采樣儀器的空氣收集器進(jìn)氣口盡量接近勞動(dòng)者的呼吸帶。苯的檢測(cè)方法按照GBZ/T160.42-2007《工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定芳香烴類化合物的溶劑解吸-氣相色譜法》進(jìn)行。溶劑解吸-氣相色譜法苯的最低檢出濃度為0.6 mg/m3(以采集1.5 L空氣樣品計(jì))；0.1 mg/m3(以采集9 L空氣樣品計(jì))。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)分析,檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 危害辨識(shí)

2.1.1職業(yè)危害因素

某芳烴生產(chǎn)裝置以重整油為原料，通過(guò)芳烴抽提、芳烴(二甲苯)分餾、岐化和烷基轉(zhuǎn)移、吸附分離及異構(gòu)化等單元生產(chǎn)苯、對(duì)二甲苯。各裝置內(nèi)存在著大量苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物質(zhì)。在芳烴裝置生產(chǎn)過(guò)程中，工藝過(guò)程自動(dòng)化、密閉化，生產(chǎn)設(shè)備露天布置，正常工況下裝置中的毒物濃度較低。

本裝置設(shè)有外操工等崗位，外操工負(fù)責(zé)各自崗位的巡檢、切水、檢尺、開關(guān)閥門等操作，操作及巡檢每班3 h。每周還負(fù)責(zé)對(duì)裝置區(qū)進(jìn)行定期衛(wèi)生清潔等工作。

2.1.2苯的暴露途徑及健康危害

苯在生產(chǎn)環(huán)境中主要以蒸氣形式經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體，皮膚吸收很少。

長(zhǎng)期接觸較低濃度苯可引起慢性中毒，主要影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血系統(tǒng)。神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，最常見(jiàn)的是神經(jīng)衰弱綜合征，表現(xiàn)為頭痛、頭昏、失眠、記憶力減退等。造血系統(tǒng)損害早期表現(xiàn)為血象異常，主要是中性粒細(xì)胞持續(xù)減少。中度中毒者可見(jiàn)紅細(xì)胞計(jì)數(shù)偏低或減少；重度中毒可發(fā)生再生障礙性貧血。苯已確定為人類致癌物，可引起各種類型的白血病[1]。

2.2 劑量-反應(yīng)評(píng)價(jià)

根據(jù)致癌風(fēng)險(xiǎn)公式，通過(guò)國(guó)內(nèi)外流行病學(xué)調(diào)查資料中的苯暴露水平和白血病發(fā)病率數(shù)據(jù)，利用PBPK模型對(duì)各實(shí)例暴露人群的內(nèi)劑量進(jìn)行模擬，以靜脈血中苯濃度來(lái)表征內(nèi)劑量。

苯致癌風(fēng)險(xiǎn)的公式為：

Pr=P0+(1-P0)[1-exp(-a2×d2)]

式中：Pr——苯致癌風(fēng)險(xiǎn)，%；

P0——白血病自然發(fā)病率，%；

a2——擬合參數(shù)；

d——環(huán)境接觸劑量D下的內(nèi)劑量，mg/m3。

參照文獻(xiàn)的相關(guān)研究結(jié)果[3-4]，選擇背景反應(yīng)值為P0=4.71×10-5，a2=0.000 045 9，公式最終可表達(dá)為：

Pr=0.000 047 1+(1-0.000 047 1)×

[1-exp(-0.000 045 9×d2)]

2.3 暴露評(píng)價(jià)

2.3.1環(huán)境苯濃度劑量測(cè)定

2012年對(duì)10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(包括反應(yīng)器塔底泵、分餾塔底泵、污油池等)連測(cè)3天，共采集個(gè)體及定點(diǎn)采樣共樣品39個(gè)。用SPSS軟件的單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)功能對(duì)以上10個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)苯實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，工作環(huán)境中苯濃度測(cè)量濃度范圍為0.1～44.9 mg/m3，均值為9.93 mg/m3。

2.3.2利用ERDEM軟件進(jìn)行內(nèi)劑量求解

PBTK模型所需的生理參數(shù)主要為體重、肺通氣量、心輸出量、各組織容積、血流量及分配系數(shù)等，這些參數(shù)多是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的。本文參數(shù)值選自Bois[5]和Brown等[6]研究文獻(xiàn)的成人參數(shù)值。

根據(jù)上述苯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用ERDEM軟件擬合的內(nèi)外劑量函數(shù)關(guān)系，然后用CB軟件進(jìn)行蒙特卡洛模擬，得到工人的正態(tài)分布的內(nèi)劑量概率分布結(jié)果(見(jiàn)圖1)。內(nèi)劑量擬合質(zhì)量濃度為0.000 00～0.217 10(0.026 46±0.047 81) mg/m3。

圖1 苯作業(yè)工人的內(nèi)劑量概率分布

2.4 風(fēng)險(xiǎn)表征——致癌風(fēng)險(xiǎn)

將上述內(nèi)暴露模擬結(jié)果，代入已建立的劑量-反應(yīng)模型中獲得工人在此環(huán)境下的致癌風(fēng)險(xiǎn)值。利用CB軟件可以得到苯致癌風(fēng)險(xiǎn)概率的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，該人群苯致癌風(fēng)險(xiǎn)概率為4.71×10-5～9.98×10-4(1.25×10-4±1.03×10-4)。苯致癌風(fēng)險(xiǎn)的概率分布、以及各分位數(shù)所對(duì)應(yīng)的致癌風(fēng)險(xiǎn)見(jiàn)圖2、表1。由表1可以看出，90%情況苯暴露致癌風(fēng)險(xiǎn)會(huì)低于2.55×10-4。

圖2 苯致癌風(fēng)險(xiǎn)值及其概率分布

分位數(shù)/%致癌風(fēng)險(xiǎn)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 討論

由風(fēng)險(xiǎn)表征結(jié)果可以看出，本裝置相關(guān)工作人員有90%情況下苯致癌風(fēng)險(xiǎn)會(huì)低于2.55×10-4，而美國(guó)EPA制定的人體致癌風(fēng)險(xiǎn)可接受水平為10-4～10-6。苯長(zhǎng)期接觸對(duì)職業(yè)接觸人群的危害隨著工齡的累積而增加，兩者之間存在明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系[7]。

因此，企業(yè)應(yīng)該盡快采取相應(yīng)的治理及防護(hù)措施。最根本的解決辦法是使用無(wú)毒或低度物質(zhì)代替苯系物。在生產(chǎn)工藝難以避免接觸苯系物時(shí)，應(yīng)該從多方面采取綜合的防護(hù)措施。首先，從生產(chǎn)工藝上和作業(yè)方法上采取密閉措施，盡量減少苯等有害物質(zhì)在作業(yè)環(huán)境的擴(kuò)散機(jī)會(huì)；并盡量采取隔離或者遠(yuǎn)距離操作。在技術(shù)條件允許的情況下，應(yīng)對(duì)切水、采樣等設(shè)備進(jìn)行改造，將開放式切水、采樣等作業(yè)盡量密閉化、自動(dòng)化。另外，應(yīng)加強(qiáng)操作工人的個(gè)體防護(hù)，配備防護(hù)因數(shù)高的呼吸防護(hù)用品。同時(shí)加強(qiáng)相關(guān)的健康教育，增強(qiáng)相關(guān)人員的防護(hù)意識(shí)。并采取嚴(yán)格的職業(yè)衛(wèi)生管理措施，合理安排勞動(dòng)時(shí)間和工間休息，減少對(duì)苯的持續(xù)性職業(yè)暴露。定期規(guī)范進(jìn)行職業(yè)健康檢查，建立健全工作場(chǎng)所苯等職業(yè)危害因素的檢測(cè)評(píng)價(jià)制度，定期檢測(cè)，及時(shí)公布，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)查找原因并盡快采取相應(yīng)的措施。盡可能減少工作人員工作場(chǎng)所苯等有毒有害物質(zhì)的暴露，控制致癌(職業(yè)病)風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 黃德寅,張倩,劉茂. 苯作業(yè)職業(yè)暴露評(píng)估與致癌風(fēng)險(xiǎn)模擬[J]. 中國(guó)工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志，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] 陳可欣,何敏,董淑芬,等.天津市白血病20年流行狀況調(diào)查[J].中國(guó)腫瘤臨床,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] 王進(jìn)軍,劉占旗,古曉娜，等.環(huán)境致癌物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)衛(wèi)生學(xué)分冊(cè),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，主管醫(yī)師，2007年畢業(yè)于大連醫(yī)科大學(xué)流行病學(xué)與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)主要從事建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)及石油化工安全工程相關(guān)工作。