铜矿工人的金属和类金属暴露与认知功能：一项为期三年的纵向研究

《NeuroToxicology》：Metal and Metalloid Exposure and Cognitive Function among Copper Mine Workers: A Three-Year Longitudinal Study

本研究针对伊朗萨希什梅赫铜矿工人及非矿工对照组，通过三年纵向观察，检测血砷、铅、铜水平并评估认知功能。结果显示矿工血砷、铅显著升高，与信息处理速度及工作记忆下降相关（P<0.05），年龄和教育程度起调节作用。矿工抑郁评分较低，可能与长期金属暴露适应有关。

　　本研究旨在探讨职业暴露于重金属对认知功能的影响，尤其关注铜矿工人群体。通过对伊朗拉夫桑詹市萨奇什梅铜矿（Sarcheshmeh Copper Complex）的员工进行为期三年的跟踪研究，研究者评估了重金属暴露与认知表现之间的关系。研究对象包括69名铜矿工人和74名非矿工对照组，采用标准化的神经心理学测试，包括简易精神状态检查（MMSE）、符号数字模态测试（SDMT）、节律听觉连续加法测试（PASAT）、运动性警觉任务（PVT）以及创造力和抑郁量表（贝克抑郁量表）来评估认知功能。研究结果表明，矿工群体中砷和铅的血液浓度显著高于对照组，而铜的浓度则没有明显差异。进一步分析发现，较高的砷浓度与较低的SDMT表现相关，反映出信息处理速度和工作记忆的下降。研究还指出，年龄和教育水平在神经认知结果中具有显著的调节作用。有趣的是，矿工群体在整个研究期间表现出较低的抑郁评分，尽管他们接触了更多的有毒金属。这些发现表明，长期职业暴露于砷和铅可能导致铜矿工人的认知功能出现微妙但可测量的下降，特别是在工作记忆和信息处理速度方面。

重金属，如铅、砷和铜，是具有高原子序数和密度的元素，它们在环境中广泛存在，并可能对人类健康产生深远影响。这些金属在人体内积累，主要通过摄入或吸入，由于它们不易降解且具有较长的生物半衰期，因此在体内停留时间较长。长期暴露于重金属可能引发多种健康问题，包括发育异常、神经肌肉和精神障碍、代谢功能紊乱以及癌症的发生。在这些健康影响中，重金属对认知功能的损害尤为突出，近年来受到越来越多的关注。神经认知障碍会损害学习、记忆、感知和问题解决等心理功能，通常导致行为异常。已有证据表明，重金属的神经毒性可能干扰这些功能，强调了减少环境和职业暴露的重要性。

世界卫生组织（WHO）将铅列为对公众健康影响最大的十种危险化学品之一，呼吁全球采取紧急行动来保护工人、儿童和处于生育年龄的女性。研究表明，血液中铅含量的升高与认知功能障碍的风险增加密切相关，而严重认知障碍的个体往往表现出最高的铅浓度。成年期的慢性环境铅暴露对记忆、判断、注意力和问题解决能力具有神经毒性，这些症状与阿尔茨海默病的临床表现相似。铅能够穿过消化道并积累在肾脏、肝脏、骨髓和大脑等软组织中，以及骨骼和血液中。同样，砷是一种广泛存在的环境污染物，对全球健康构成威胁。它主要由冶炼、化石燃料燃烧和农药生产等工业过程产生，能够改变大脑结构，引发氧化应激，并导致神经毒性。砷可以穿过血脑屏障，并在海马体和纹状体等区域积累。在细胞水平上，砷会导致β-淀粉样蛋白的积累和tau蛋白的过度磷酸化，这些是阿尔茨海默病的病理特征。动物实验进一步证实，砷会改变海马体结构，损害空间记忆，并引发氧化应激和炎症反应。

铜是人体内第三丰富的微量元素，对于多种生理过程至关重要。成年人的平均每日摄入量约为1.5毫克，而健康个体的最大安全剂量为每天10毫克。铜主要通过血浆中的铜蓝蛋白（占96%）和白蛋白（占4%）运输，并在肝脏、大脑、肾脏和心脏中储存。虽然铜是必需的，但其平衡状态（过多或过少）可能与神经退行性疾病有关。例如，威尔逊病是一种遗传性的铜代谢障碍，其典型症状包括帕金森样表现。过量的铜会破坏氧化还原平衡，引发氧化应激，并改变大脑的稳态。然而，随着工业化进程的加快，金属的生产和浓度持续上升，导致严重的环境污染问题。采矿业被认为是其中最危险的职业之一，不仅因为短期事故，还因为长期暴露于多种有害物质，包括重金属。大量化学物质，如砷、铅和铜，通过摄入、皮肤接触和吸入途径进入人体，可能对健康造成损害，并导致认知功能障碍。

萨奇什梅铜矿位于伊朗拉夫桑詹市，是全球第二大露天铜矿。根据该矿的定期环境监测数据，职业健康部门报告称，工作区域中总悬浮颗粒物和空气重金属的平均浓度均在伊朗职业安全与健康管理局（Iranian OSHA）设定的允许暴露限值范围内。然而，评估矿工的健康状况对于改善其生活质量至关重要。目前尚无针对矿工群体进行的纵向研究，用于评估重金属在血液中的浓度与重复神经心理学测试之间的关系。因此，本研究的目标是探讨铜矿环境中重金属污染（如铅、铜和砷）与认知系统生理变化之间的联系。

本研究采用前瞻性纵向研究设计，研究对象为萨奇什梅铜矿的员工，研究时间跨度为三年。研究内容包括矿工与非矿工群体在重金属暴露与认知功能变化之间的关系。矿工群体主要来自矿内的破碎、冶炼、精炼和浓缩等主要作业单元。通过长期跟踪，研究者收集了矿工群体的血液重金属浓度数据，并结合多次神经心理学测试的结果进行分析。研究结果显示，矿工群体的血液中砷和铅的浓度显著高于对照组，而铜的浓度则没有明显差异。进一步分析表明，较高的砷浓度与较低的SDMT表现相关，反映出信息处理速度和工作记忆的下降。研究还指出，年龄和教育水平在神经认知结果中具有显著的调节作用，这表明个体的年龄和受教育程度可能影响重金属暴露对认知功能的影响程度。

此外，研究发现矿工群体在整个研究期间表现出较低的抑郁评分，尽管他们接触了更多的有毒金属。这一发现表明，尽管重金属暴露可能对心理状态产生影响，但矿工群体的抑郁情况并未随时间显著恶化，这可能与矿工群体的其他心理或生理因素有关。然而，创造力评分并未显示出与重金属浓度之间的明显关联，这可能意味着创造力在一定程度上对重金属暴露具有一定的抵抗力，或者其变化受其他因素影响较大。总体而言，研究结果表明，长期暴露于砷和铅可能对某些认知功能产生不利影响，特别是信息处理速度和工作记忆方面，而铜的浓度则未显示出明显的负面影响。

在研究过程中，研究者采用了多种方法来确保数据的准确性和可靠性。首先，血液中重金属的浓度测定采用了原子吸收光谱法（atomic absorption spectrophotometry），这是一种常用的检测重金属含量的方法，能够提供精确的定量分析。其次，认知功能的评估采用了标准化的神经心理学测试，包括MMSE、SDMT、PASAT、PVT、创造力和抑郁量表。这些测试具有良好的信度和效度，能够全面反映个体的认知状态。研究者还考虑了年龄和教育水平对认知功能的影响，这些变量在研究设计中被作为重要的调节因素纳入分析。通过将这些变量与重金属暴露水平进行交互分析，研究者能够更准确地识别重金属对认知功能的具体影响。

研究者还注意到，尽管矿工群体暴露于更多的有毒金属，但他们的抑郁评分却显著低于对照组。这一现象可能与矿工群体的心理适应能力有关，或者与某些工作环境因素相互作用，例如工作节奏、社会支持和职业满足感等。此外，矿工群体在研究期间表现出较高的工作满意度和较低的抑郁情绪，这可能与他们的工作环境、工作内容以及心理调节机制有关。然而，这一发现并未改变重金属对认知功能的负面影响，而是提示了其他心理因素可能在一定程度上缓解了重金属对认知功能的损害。

研究结果对于制定职业健康保护政策具有重要意义。首先，它们表明长期暴露于重金属可能对认知功能产生不利影响，特别是对信息处理速度和工作记忆方面。因此，对于从事重金属相关工作的员工，特别是铜矿工人群体，应加强职业健康监测，并采取适当的防护措施，以减少重金属暴露对健康的影响。其次，研究发现矿工群体的抑郁评分较低，这可能意味着某些职业环境因素能够对心理健康产生积极影响，或者矿工群体在心理适应方面具有一定的优势。然而，这一发现并未改变重金属对认知功能的负面影响，而是提示了其他心理因素可能在一定程度上缓解了重金属对认知功能的损害。

此外，研究结果对于环境健康管理和公共卫生政策的制定也具有重要意义。重金属污染不仅影响矿工群体，还可能对周边社区居民造成潜在健康风险。因此，应加强对工业区和采矿区域的环境监测，确保重金属排放符合安全标准。同时，应提高公众对重金属污染危害的认识，鼓励采取预防措施，以减少重金属暴露对健康的影响。研究还指出，铜的浓度在矿工和对照组之间没有显著差异，这可能意味着铜在一定范围内对认知功能的影响较小，或者其暴露水平在安全范围内。然而，这一结论并不排除铜在某些特定情况下的潜在影响，因此仍需进一步研究。

研究的局限性也需被考虑。首先，研究样本规模相对较小，尽管研究者采取了严格的筛选和纳入标准，但仍可能存在样本代表性不足的问题。其次，研究时间跨度为三年，虽然能够捕捉长期暴露对认知功能的影响，但仍无法完全排除短期暴露或突发因素对研究结果的影响。此外，研究中未考虑个体的遗传因素，这可能对重金属暴露对认知功能的影响产生一定作用。因此，未来的研究可以考虑扩大样本规模，增加研究时间跨度，并纳入遗传和环境因素的分析，以更全面地理解重金属暴露对认知功能的影响。

总的来说，本研究揭示了职业暴露于重金属对认知功能的潜在影响，特别是对信息处理速度和工作记忆的损害。研究结果对于制定职业健康保护政策、环境管理措施以及公共卫生干预策略具有重要参考价值。同时，研究还指出，尽管暴露于有毒金属可能对心理健康产生影响，但矿工群体的抑郁评分较低，这可能与他们的心理适应能力和工作环境因素有关。未来的研究可以进一步探讨这些因素的具体作用，并结合更多的环境和生理数据，以更全面地理解重金属暴露对人类健康的长期影响。