我国北方某地区居民涉水活动的皮肤暴露参数

段小丽,张文杰,王宗爽,郭玉明,张衍燊,张金良

1.中国环境科学研究院,北京 100012

2.北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系,北京 100083

我国北方某地区居民涉水活动的皮肤暴露参数

段小丽1,张文杰1,王宗爽1,郭玉明2,张衍燊1,张金良1

1.中国环境科学研究院,北京 100012

2.北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系,北京 100083

选择我国北方某地区居民 (2 500人)开展皮肤暴露参数及与水介质相关的主要暴露活动、频率等研究.结果表明：该地区成年人皮肤总表面积为 1.68 m2,男性和女性分别为 1.75和 1.62 m2.不同部位皮肤体表面积在不同年龄段有所不同,儿童期头部所占比例较大,且随年龄增加所占比例逐渐降低,腿等下肢则与此相反,所占比例随年龄增加而增加.不同的暴露情景和季节,皮肤暴露面积也不同.不同年龄段不同性别人群涉水活动频率及类型有所不同,成年人各种涉水活动频率的性别间差异较大,男性涉水时间较短,且以洗澡为主 (占 51%),其次为洗手、洗脸、洗衣服、洗头等,分别占总涉水时间的 12%,12%,9%和 9%;而女性涉水活动较为复杂,且所占比例相对均衡,洗衣服所占比例最高 (占 29%),洗澡所占比例相对较少,为23%,洗碗、洗菜等家务劳动所占比例也较多,分别为 16%和 13%,其余个人洗刷频率与男性差别不大.鉴于我国人群皮肤暴露参数长期缺失的不利现状,建议进一步开展基于我国人群的大规模相关研究,以填补我国在该项研究中的空白.

暴露参数;水;活动频率;皮肤暴露;健康风险

人体接触水环境中有毒有害污染物的途径除了通过直接饮水和饮食外,通过皮肤的接触和渗透吸收也是主要的暴露途径之一,如在日常生活中通过洗浴、游泳等都可能会经皮肤暴露于水中的有毒有害污染物,从而对人体健康造成不良影响.BROWN等[1]通过对饮用水中挥发性有机污染物的暴露途径的综述表明,对于地表水和地下水中挥发性有机污染物的吸收,皮肤暴露远大于经口的直接饮用暴露,原因在于皮肤吸收过程较为复杂,且影响因素众多,包括水合性 (hydration)、温度、皮肤表面状态 (skin condition,包括皮肤角质层是否受损伤等情况)、皮肤的局部差异 (regional variability,不同部位皮肤吸收率不同)、其他进入途径 (other routes of entry)、个体差异 (individual variability)、化合物的理化特性、载体和媒介物质 (vehicles and accelerants)、协同效应 (synergistic effects)等多种因素混合影响.然而,人们往往对饮食经口暴露比较了解和重视,而对皮肤暴露比较忽视.其原因：①皮肤暴露的研究方法不够成熟;②缺乏皮肤暴露的基本参数.

皮肤暴露参数包括皮肤接触表面积、化合物的皮肤渗透常数和暴露时间.美国环境保护署 (US EPA)于 1997年发布的《暴露参数手册》(Exposure Factor Handbooks)中详细描述了美国不同年龄和性别居民的皮肤比表面积等参数[2-3],并发布了专门针对儿童的暴露参数手册[4].欧洲各国[5]、日本[6]也于 2006和 2007年在参考 US EPA暴露参数手册的基础上,分别发布了本国的暴露参数手册,其中也有较大篇幅涉及皮肤暴露参数.我国当前尚未发布暴露参数手册,皮肤暴露参数更是长期缺失.在过去的评价中,往往引用美国等发达国家已有的暴露参数.然而由于人种、生活习惯等方面的差异,可能会给评价结果造成较大的偏差.近年来,也有少数科研工作者意识到皮肤暴露的重要性,并做了一些相关的探索工作[7-8],也开始研究皮肤暴露的健康风险问题[9-11].王喆等[8]基于我国人群身高与体质量的统计资料,根据 US EPA等的模型,计算了我国人群皮肤总表面积、不同部位皮肤的表面积和不同暴露环境下的皮肤暴露面积.但是鲜见基于实际调查和测量的关于我国人群涉水活动频率(皮肤暴露时间)和皮肤暴露面积的研究.

基于此,笔者选择河南省泌阳县为代表地区,探讨该地区居民的皮肤暴露参数.拟通过该研究初步得出与水介质相关的主要暴露参数,同时,积累相关试验经验,以期为进一步进行参数修正、方法推广奠定基础,为今后开展其余暴露参数的调查积累经验.

1 材料与方法

1.1 调查地区和人群

调查地点选择在河南省泌阳县,该县位于河南省的中南部,南阳盆地东缘,辖区内水系分属于长江与淮河两大流域.全县人口 96×104人,其中农业人口 85.8×104人,城镇人口仅占 8.5%;全县以汉族为主,占 99.31%;全县居民以小麦面粉为主食,生活习惯较为一致.

在该县选择 10个乡镇 (城关镇、杨家集乡、官庄乡、太山乡、双庙乡、花园乡、赊湾乡、盘古乡、王店乡、贾楼乡)的居民分别代表城市和农村居民的调查对象.根据泌阳县各年龄段人口数量、城镇居民、非城镇居民在总人口数量中的比例,确定城镇和农村各年龄段的调查对象,然后按照男女各半的比例确定男女调查对象的数量.据此原则,确定调查对象为 2 500人,其中农村人口占 92%,城市人口占8%.

1.2 皮肤暴露参数的调查问卷和测量

于 2008年 8—10月对所选择的 2 500名受试者的皮肤暴露参数进行了问卷调查,对其中 250份问卷 (占 10%)进行了重复调查,以检验调查的质量.调查问卷内容包括：基本信息 (性别、出生日期、身高、体质量、职业、家庭收入等),皮肤暴露参数(涉及到与水介质相关的活动种类、接触部位、接触时间,不同季节的游泳次数、时间,洗浴时间、水田劳动、农药喷洒情况等)等.连续 2 d调查每个被调查者各时间段的生活情况,如皮肤暴露参数调查 1 d中各时间段的活动类型、活动时间长度、活动强度;对于经口摄入水量,调查一日三餐及三餐之间的直接饮水和饮食量.

除了问卷调查外,还对主要暴露参数进行了测量.包括由调查员负责测量被调查者经皮肤接触水介质时间,如日常洗衣、洗浴、游泳等.对于日常洗漱和洗衣、刷碗的时间,调查人员用秒表进行实际测量;对于洗浴的时间,调查人员较难以把握,可以委托若干被调查人在澡堂或家中进行测量,准确记录澡堂中部分人群的停留时间;对于游泳的时间,条件许可的情况下进行跟踪测量.

1.3 数据分析方法

对2 500份调查问卷进行录入,去除有缺失值等不符合要求的问卷后,有效问卷为2 330份,具体性别分布见表 1.利用 Excel 2003与 SAS 9.0软件包对数据进行初步整理.数据分析采用 SPSS 13.0.皮肤体表面积和暴露时间是皮肤暴露最为关键的参数.

皮肤体表面积：根据获得的体质量和身高的数据,选择 US EPA[2]皮肤比表面积的计算方法进行计算：

表 1 皮肤暴露参数的调查问卷和测量Table 1 Subjects information

式中,SA为皮肤体表面积,m2;H为身高,cm;W为体质量,kg.

身体不同部位的表面积：根据美国统计出的成年人体各部位表面积在总表面积中的比例 (见表2),计算我国成年人身体各部位的表面积.

表 2 身体不同部位占全身总表面积的比例[2]Table 2 Proportion of different parts in human body

2 结果与讨论

2.1 皮肤暴露面积

对泌阳地区统计人群皮肤体表面积,根据不同年龄和性别进行了分类统计,并列出数学均值、标准偏差、中位值及极值范围,结果见表 3.

从表3可以看出,该地区成年人皮肤体表面积数学均值为 1.68 m2,男性和女性分别为 1.75和1.62 m2,比根据模型计算得到的我国人群皮肤体表面积 (男性为1.693 6 m2,女性为1.527 6 m2)[8]分别高 3.3%和 6.0%.这可能是由于该受试地区属于我国北方,地域差异等导致北方地区居民的身高和体质量均高于南方地区;且由于我国地域广阔,种族众多,使得模型计算结果可能与实际情况存在较大差别,今后需要进一步加强对实际参数的调查研究.USEPA采用模型计算的美国成年男性的皮肤体表面积平均值为 1.96 m2,女性为 1.69 m2[2],比该地区的测量结果分别高 12.0%和 4.3%.我国该地区成年女性与美国女性差别相对较小,而男性则差别较大.与《日本暴露参数手册》[6]中报道的日本男性的皮肤体表面积平均值为 1.69 m2,女性为 1.51 m2相比,则分别高 3.6%和 7.3%.可见我国该地区居民的实际皮肤体表面积与美国和日本民众均不同.但由于只选择了泌阳地区,关于我国人群的整体情况还需要在大规模样本的研究下才可得到.

表 3 泌阳地区不同年龄和性别人群皮肤体表面积Table 3 Surface area of people in different ages and genders in Miyang area

对该地区不同年龄段、不同性别人群的身体各部位的皮肤体表面积进行了统计分析,并与其他研究者对于我国人群的统计计算结果及美国和欧洲的结果进行了比较 (见表 4,所列数据为数学均值).

表 4 泌阳地区人群身体各部位及不同季节暴露的皮肤体表面积与相关研究的比较Table 4 Different part of the human body in different ages and genders and exposed of surface area in different seasons of Miyang area,and comparison w ith other countries m2

皮肤暴露面积不仅与暴露情景有关,还与季节有关.USEPA统计发现,不同季节人体的暴露面积不一样.一般而言,夏季人体裸露在外的皮肤体表面积占总体表面积的 25%,冬季是总体表面积的 5%,春秋季节是总体表面积的 10%[2].根据上述数据,结合该地区不同年龄段人群体表面积数据,对该地区人群在不同季节暴露的皮肤体表面积进行了估算,并与文献中模型估算数据进行比较 (见表 4).

从表 4可以看出,不同年龄段身体各部分表面积变化不同,占总体表面积的比例也不同.头部表面积在 0～5岁儿童与其他各年龄段差别不大,由于总体表面积在逐渐增大,因此头部表面积在儿童期所占比例较其他年龄段要高,达到 14%;其次为 6～17岁,该年龄段男性和女性所占比例分别为 9.1%和 9.4%,表明身体成长阶段头部所占比例最大.成年人头部所占比例差别不大,该地区调查人群男性和女性分别为 7.43%和 6.79%,分别比文献统计结果 (7.81%和 7.06%)[5]低 5%和 4%.与日本成年人相比,调查结果 (7.81%和 7.09%)与文献统计分析结果类似.与美国成年人 (男性和女性分别为6.02%和 6.51%)相比,该地区人群男性和女性头部所占比例分别高 23%和 4.3%.相反,下肢的比例则随年龄增加而逐渐增加,表现在腿的表面积在0～5岁儿童仅占总体表面积的 23.4%,其次为 6～17岁,腿所占比例增加,该年龄段男性和女性所占比例分别为 28.9%和 29.9%,表明身体成长阶段腿部所占比例随年龄增加而增大.成年人腿部所占比例最大,该地区调查人群男性和女性分别为 30.3%和 31.5%,分别低于文献统计结果 (31.2%和32.3%)[8]3.2%和 2.8%,表明我国不同地区人群间也存在一定的差异.与日本成年人相比 (31.2%和 32.4%),差别相对较小.与美国成年人 (男性和女性分别为 25.8%和 28.9%)相比,该地区人群男性和女性腿部所占比例分别高 17.5%和 9.0%.这些研究结果与日本的文献研究类似,即人体头部等表面积所占总体表面积的比例随年龄增加而逐渐降低,下肢面积等则随年龄增加而逐渐增加[12].

不同性别之间身体各部分占总体表面积比例未表现出显著性的差异,但是不同年龄段略有差别.儿童期性别差异较小,因此研究中未对 0～5岁儿童进行性别区分统计,且 US EPA研究结果也未对儿童期进行性别划分[2].男性与女性在不同身体部位体表面积表现出不同特性,男性在头部、躯干、上肢及脚等部分所占比例要高于女性,这在成年后各年龄段均表现出相同特性,且与王喆等[8]统计结果及日本成人的情况相同[6,12].相反,下肢和腿等表面积占身体总体表面积的比例,则女性要高于男性,这在不同年龄阶段及不同人群研究结果均相同,表明相对于男性,女性下肢所占比例较高.与亚洲男性和女性身体比例不同的是,美国成年人女性身体各部分所占总体表面积的比例均高于男性,包括头、躯干、上肢等部分,这可能是西方与东方人群性别差异的主要不同之处,也可能是由于美国研究人群仅有 106人,存在较大的误差[2].

不同季节男性与女性暴露皮肤体表面积的差异,男性均高于女性,由于该计算结果均为不同季节暴露面积比例与总面积的乘积,对此不再深入讨论.

2.2 涉水活动频率

皮肤暴露水的活动类型包括洗手、洗脸、洗脚、洗头、洗碗、洗菜、洗衣服、洗澡等.游泳也是皮肤暴露的一种非常重要的途径.调查发现,有游泳习惯的人仅占 0.5%,因此对该部分有游泳习惯的人群数据未进行重点研究.表 5列出的是各年龄段人群日常生活中进行各种活动 (游泳除外)的皮肤暴露时间.

表 5 各种活动类型(游泳除外)的皮肤暴露时间Table 5 Dermal exposure duration of different activities except swimming

由表 5可见,不同年龄段不同性别人群涉水活动频率及类型有所不同.0～5岁儿童洗碗、洗菜和洗衣服的暴露时间很少,因此未进行该部分数据的调查,且其他洗刷暴露时间类型男童与女童差别不大,只是女童在洗头等方面暴露时间比男童要长些.对 6～17岁少年的洗碗、洗菜和洗衣服暴露时间的统计结果表明,女孩比男孩暴露时间稍长,女孩与男孩间主要区别在于洗头暴露时间要长于男孩.图 1为成年男性与女性各种涉水活动皮肤暴露类型的时间比例.从图 1可以看出,男性与女性的主要涉水活动不同且存在显著差异：男性涉水时间较短,且以洗澡为主 (占 51%),其次为洗手、洗脸、洗衣服、洗头等,分别占总涉水时间的 12%,12%,9%和 9%;而女性涉水活动较为复杂,且所占比例相对均衡,洗衣服所占时间最多 (占 29%),洗澡所占比例相对较少,为 23%,洗碗、洗菜等家务劳动所占时间频率也较多,分别为 16%和 13%,其余个人洗刷频率与男性差别不大,这主要受我国传统的社会分工差别影响,女性对于家庭劳动所涉及到的涉水频率与暴露时间相对较多.

图 1 成年人(无游泳习惯)在日常生活中每天皮肤接触水的暴露时间比例Fig.1 Time ratio of water-related activities for adults(no swimming habits)

研究[8,10]表明,游泳和洗澡过程中,人体皮肤表面暴露面积占人体总皮肤体表面积的 75%～100%.由于中国人具有游泳习惯的相对较少,因此重点讨论洗澡暴露时间及频率问题.洗澡暴露时间在各年龄段及不同性别中均占重要比例,研究中不同年龄段不同性别人群洗澡暴露时间相似,未呈现显著性差别,洗澡暴露时间平均值为 10～17 min/d,且以 18～60岁人群洗澡暴露时间最长,平均值为15～17 min/d,且不同性别间差别较小.

国际上对于洗澡暴露时间及频率的研究也非常重视.TARSH IS等[13]通过对不同性别和年龄段美国人淋浴和盆浴的研究,认为 90%的美国人在平均 24 h时间内会洗澡 1次,5%的人洗澡 1次以上;男性 75%以淋浴方式,25%以盆浴方式;女性 50%以淋浴方式,50%以盆浴方式;青少年女性 65%的淋浴时间为 16～19 min/d,50%每周至少一次盆浴;50%女性在每次盆浴中都会使用香精油等添加剂;年轻人或者高收入人群喜欢淋浴方式胜过盆浴;淋浴形式在大城市人群中更为普遍.JAMES等[14]对于澳大利亚 2 500个家庭的调查研究,扣除 ＞20 min/次淋浴的研究,认为平均淋浴时间为 8 min/次,中间 值 为 7 min/次,90th为 13 min/次,95th为 16 min/次 ,99th为 ＞ 20 min/次.TSANG等[15]通过对美国国家人类活动模式调查 (The National Human Activity Pattern Survey,NHAPS)研究发现,男性平均盆浴洗澡时间为 15 min/次,女性为 20 min/次,推荐的 50th的盆浴洗澡时间为 20 min/次,95th为 45 min/次.TSANG等[15]对于盆浴洗澡频率的研究表明,38.3%的受试人群至少 1次/d,其中 76%的人为1次/d[15].US EPA对于淋浴的研究认为,平均时间为 10 min/次[2].这与 JAMES等[14]对于澳大利亚的研究时间 (8 min/次)基本一致.50th的淋浴洗澡时间为 15 min/次,95th为 35 min/次.《日本暴露参数手册》[6]中,日本男性洗澡的平均时间为 23.4 min/d,女性为 27 min/d;其中淋浴时间男性平均为 6 min/d,女性为 7.2 min/d;盆浴时间为夏季 7.2 min/d,冬季 10.8 min/d.

需要注意的是,不同时间段的涉水活动类型及频率可能有所不同,而该次调查未对此进行细致分析,今后应加强该部分研究.另外,不同人群之间关于皮肤暴露的类型及活动有所不同,如儿童等对于土壤的皮肤暴露、农民等田间劳动有关的土壤暴露,且在不同季节存在不同的暴露差异.农药喷洒等活动中涉及到污染农药的高浓度皮肤暴露和呼吸暴露,也未涉及该部分人群.

2.3 存在的问题和不足

抽样点的代表性.由于只选择了一个县城来做研究,虽然在一定程度上能够代表我国约占1/6的中原人口的皮肤暴露情况,但由于我国是一个地域宽广的多民族的国家,地区差异很大,研究结果是否能够代表全国的水平,还有待进一步的研究.

所选人群的代表性.由于所选人群大部分是农村居民,城镇居民的样本量少,研究结果对城镇居民的代表性有待大样本量的验证.

3 结论

a.通过对河南泌阳地区人群进行实际调查研究,得出了该地区人群皮肤体表面积及不同部位面积参数,并获得了有关涉水频率及活动的基础数据.在一定程度上可以反映我国北方地区人群的皮肤暴露信息.

b.由于我国地域广阔且人群的区域间差异较大,开展居民皮肤暴露参数的研究很有必要.建议针对我国典型区域和人群开展大规模的类似研究,以得出适合我国居民的暴露参数.此外,由于我国是一个农业大国,农村人口众多且新兴城市发展较快,人员流动性较大,加之我国特有的日常生活习惯与传统,开展不同人群的典型皮肤暴露研究很有必要,如农民田间劳动中的皮肤接触及农药喷洒的皮肤暴露等.

致谢：感谢现场调查员的辛勤劳动,感谢 2 500名受试者的支持和配合!

[1] BROWN H S,BISHOP D R,ROWAN C A.The role of skin absorption as a route of exposure for volatile organic compounds(VOCs)in drinking water[J].American Journal of Public Health,1984,74(5)：479-484.

[2] US Environmental Protection Agency.EPA/600/P-95/002Fa Exposure factors handbook[S].Washington DC：USEPA,1997.

[3] US EPA.EPA/600/8-91/011B Dermal exposure assessment：p rincipalsand applications(interim report)[S].Washington DC：USEPA,1992.

[4] US EPA.EPA/600/R-06/096F Child-specific exposure factors handbook[S].Washington DC：USEPA,2008.

[5] European Commission Joint Research Center.Exposure factors sourcebook for Europe[EB/OL].Italy：European Commission Joint Research Cente,2000[2009-05-07].http：//cem.jrc.it/expofacts/.

[6] National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.Japanese exposure factors handbook[M/OL].[2009-05-07].http：//unit.aist.go.jp/riss/crm/exposurefactors/english_summary.html.

[7] 王宗爽,段小丽,刘平,等.健康风险评价中我国居民暴露参数探讨[J].环境科学研究,2009,22(10)：1164-1170.

[8] 王喆,刘少卿,陈晓民,等.健康风险评价中中国人皮肤暴露面积的估算[J].安全与环境学报,2008,8(4)：152-156.

[9] 赵肖,李适宇.太湖流域居民暴露于 DDTs的健康风险评价[J].环境科学研究,2009,22(5)：579-583.

[10] 万译文,康天放,周忠亮,等.北京官厅水库水体中挥发性有机物健康风险评价 [J].环境科学研究,2009,22(2)：150-154.

[11] 段小丽,王宗爽,于云江,等.垃圾填埋场地下水污染对居民健康的风险评价[J].环境监测管理与技术,2008,20(3)：20-24.

[12] FUJIMOTO S,WATANABE T.Studieson the body surface areaof Japanese[J].Acta Medica Nagasakiensia,1969,14(1/2)：1-13.

[13] TARSHISB.The“average American”book[M].New York：New American Library,1981：191.

[14] JAMES I R,KNUIMAN MW.An application of Bayes methodology to the analysis of diary records from a water use study[J].Journal of the American Statistical Association,1987,82：705-711.

[15] TSANG A M,KLEPEIS N E.Results tables from a detailed analysis of the National Human Activity Pattern Survey(NHAPS)response[R].Washington DC：USEPA,1996.

Water-Related Activity and Dermal Exposure Factors of Peop le in Typ ical Areas of Northern China

DUAN Xiao-li1,ZHANGWen-jie1,WANG Zong-shuang1,GUO Yu-ming2,ZHANG Yan-shen1,ZHANGJin-liang1
1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China
2.Department of Occupational and Environmental Health,School of Public Health,Peking University,Beijing 100083,China

Two thausand and five hundred peop le in Miyang County in Henan province were selected as research subjects for this study.Their water-related activities and other dermal exposure factorswere acquired by questionnaires and field measurements.Skin surface area of adults in this area is 1.68 m2.The surface areas of males and females are 1.75 and 1.62 m2,respectively.Additionally,surface area of different body parts varied with aging.The ratio of head to total body surface area was highest at the youngest age,and decreased with aging.In contrast,the ratio of lower extremities showed inverse variation,increasingwith aging.The exposed dermal areasvary a little in different situationsand in different seasons.Water-related activitiesand frequenciesvary in subject group sw ith different ages and genders.The water-related activitiesof adults show significant gender differences,w ith the male adults spending less time.The time percentages for major water-related activity of the male adults are 51%for bathing,12%for handwashing,12%for face-washing,9%for clothes-washing,and 9%for head-washing.The time percentages for major water-related activity of the female adults are relatively comp licated and equivalent：29% for clothes-washing,23% for bathing,16% for dishwashing and 13%for vegetable-washing.It is suggested to carry out further studieson dermal exposure factors for Chinese people because of the absence of data.

exposure factor;water;activity;dermal exposure;human health risk

X820

A

1001-6929(2010)01-0055-07

2009-05-26

2009-06-15

中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2007KYYW13);国家环保公益性行业科研专项(200809101)

段小丽 (1977-),女,山西交城人,副研究员,博士,主要从事环境污染的人体暴露和健康风险评价研究,dxl@craes.org.cn.

(责任编辑：孔 欣)