将多环芳烃（PAH）在土壤中的体外皮肤生物利用度测量结果应用于详细定量的人类健康风险评估

《Environmental Research》：Application of measured in vitro dermal bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in soil in detailed quantitative human health risk assessment

苯并[a]芘场地特异性皮肤接触生物利用度数据可降低健康风险评估值，其平均日暴露量在0.0207-0.0373 ng/kg·bw/d，风险指数为0.54，表明采用实测数据比通用假设更精准，但需验证方法普适性。

　　土壤污染是全球范围内工业活动导致的一个长期存在的问题，其对人类健康的潜在影响不容忽视。特别是多环芳烃（PAHs）这类化合物，因其在煤焦油和煤气制造过程中产生的特性，成为关注的焦点。PAHs是一类由多个苯环组成的有机化合物，具有多种物理化学性质，其中一些已被证实具有致癌性。随着城市化进程的加快，以及化石燃料的燃烧，PAHs在土壤中的分布日益广泛，人们在日常生活中频繁接触这些污染物，从而面临健康风险。因此，如何准确评估PAHs对人类健康的潜在影响，成为环境科学和公共卫生领域的重要课题。

在传统的风险评估中，通常采用通用的假设来估算污染物的摄入量，而这些假设可能无法准确反映特定地点的实际情况。例如，对于皮肤接触途径，一般假设一定比例的土壤污染物会通过皮肤进入人体。然而，这种通用假设可能忽略了一些关键变量，如污染物在土壤中的具体浓度、土壤的物理化学特性以及污染物的生物可利用性。近年来，随着科学技术的发展，研究者开始探索更精确的评估方法，即利用实验室测量的生物可利用性数据，以替代传统的通用假设。这种方法不仅能够提高风险评估的准确性，还能更好地指导环境管理和政策制定。

皮肤作为人体最大的器官，具有复杂的结构和功能，是污染物进入人体的重要途径之一。皮肤由表皮、真皮和皮下组织三层构成，其中表皮的角质层（stratum corneum）是防止污染物进入体内的重要屏障。角质层富含脂质，因此对脂溶性物质具有较高的吸附能力。然而，这一特性也意味着某些污染物可能更容易穿透皮肤进入体内。在风险评估中，通常需要估算皮肤接触污染物的吸收量，即所谓的“吸收分数”或“生物可利用性”。吸收分数是指在暴露过程中，污染物实际进入体内的比例，而这一比例受多种因素影响，包括污染物的性质、土壤的物理化学状态以及接触时间等。

传统的生物可利用性评估方法多依赖于动物实验，即通过活体实验来测定污染物在皮肤接触后的吸收情况。然而，这类方法存在伦理问题，且实验成本较高，难以大规模应用。因此，近年来研究者开始关注非动物实验方法，尤其是体外实验（in vitro）技术。体外实验使用人工皮肤或模拟皮肤的材料，如Strat-M?膜，来替代活体实验。这种膜由聚醚砜和聚烯烃组成，能够模拟人体皮肤的结构和功能，为污染物的吸收提供可靠的实验数据。体外实验不仅避免了伦理争议，还能够提供更一致和可重复的结果，适用于多种污染物和不同环境条件下的研究。

研究发现，体外实验测定的污染物吸收速率（即“扩散通量”）能够更准确地反映实际暴露情况。扩散通量是指单位时间内污染物通过皮肤进入体内的质量，通常以微克每平方厘米每小时（μg/cm2/h）为单位进行表达。在本研究中，使用了之前由研究团队发表的体外实验数据，测定了一种污染土壤中苯并[a]芘（BaP）的扩散通量。该土壤的BaP浓度为150 mg/kg，实验测得的扩散通量为0.00237 ng/cm2/h。通过这一数据，研究团队计算了皮肤接触途径的污染物吸收量，并进一步估算出平均每日暴露量（ADE）。

研究结果显示，使用特定地点的扩散通量数据进行风险评估，可以显著降低对人类健康的潜在风险。具体而言，在一个女性儿童的前六年中，其平均每日暴露量（ADE）范围为20.7至37.3 ng BaP/kg bw/day。这一数值与英国环境署（Environment Agency）发布的健康标准值（HCV）相比，显示出较低的风险水平。HCV是指在长期暴露下，不会对健康造成显著影响的污染物浓度，通常以毫克每千克体重每天（mg/kg bw/day）为单位。对于BaP而言，当土壤中的浓度达到278.4 mg/kg时，其对应的ADE与HCV相等，表明此时的暴露量处于安全范围内。然而，研究团队测得的ADE仅为HCV的54%，这说明在实际暴露条件下，通过皮肤吸收的污染物量远低于传统方法估算的数值。

这一发现对环境风险评估具有重要意义。传统的风险评估模型通常使用通用的生物可利用性参数，这些参数可能并不适用于所有污染场地和污染物种类。而通过体外实验测定的特定地点生物可利用性数据，能够更准确地反映污染物在实际暴露条件下的吸收情况，从而降低误判的风险。此外，研究还指出，不同地点的土壤条件和污染物种类会导致生物可利用性的差异，这种差异可能受到污染源类型和土壤物理化学性质的影响。因此，在进行风险评估时，应充分考虑这些变量，以提高评估的科学性和实用性。

尽管体外实验方法在风险评估中展现出较高的潜力，但其在实际应用中仍面临一些挑战。首先，体外实验的可扩展性仍需进一步研究。由于不同污染物和不同土壤条件可能需要不同的实验设计和参数设置，因此需要建立一套标准化的实验流程和评估方法，以确保数据的一致性和可靠性。其次，体外实验的实验室间可重复性也是一个重要问题。不同实验室可能采用不同的实验条件和设备，导致实验结果存在差异。因此，需要加强对实验方法的标准化和验证，以确保不同实验室之间的数据具有可比性。此外，目前的研究主要集中在特定类型的污染物（如BaP）和特定类型的土壤（如煤气厂污染土壤）上，对于其他污染物和土壤类型的研究仍较为有限。因此，未来的研究应扩大样本范围，涵盖更多类型的污染物和土壤条件，以提高评估的全面性和适用性。

最后，研究团队还提到，体外实验的成本效益问题需要进一步探讨。尽管体外实验方法在伦理和科学性方面具有优势，但其实施成本较高，特别是在需要大量样本和重复实验的情况下。因此，需要开发更经济、高效的实验方法，以降低研究和应用的门槛。同时，研究还指出，未来的研究应关注如何将体外实验数据更好地整合到现有的风险评估框架中，以提高评估的准确性和实用性。这不仅有助于更科学地指导环境管理和政策制定，还能够为公众健康提供更可靠的保障。

综上所述，本研究通过使用体外实验测定的特定地点生物可利用性数据，对土壤污染中的皮肤接触途径进行了更为精确的风险评估。研究结果表明，与传统方法相比，使用特定地点数据能够显著降低对人类健康的潜在风险。这一发现为环境风险评估提供了新的思路和方法，同时也指出了未来研究的方向和挑战。随着科学技术的不断进步，体外实验方法有望在环境管理和公共卫生领域发挥更大的作用，为人类健康提供更科学的保障。