利用尿液中87Sr/86Sr同位素比值探究非常规油气井周边孕妇锶暴露源的创新研究

加拿大研究团队针对非常规油气开采区孕妇锶(Sr)暴露源不明的问题，首次通过尿液87Sr/86Sr同位素比值分析，结合生物/环境样本及油气井密度指标(IDW)，发现高暴露人群可能存在单一锶暴露源特征(比值趋近0.7090)，为环境暴露溯源提供了新方法学视角。

　　

在加拿大不列颠哥伦比亚省东北部的和平河谷地区，密集的非常规天然气开采活动引发了公众对环境污染的担忧。当地孕妇生物样本中锶(Sr)等微量元素浓度显著高于普通人群，其中尿锶中位数达195μg/g肌酐，是美国NHANES数据的近两倍。这种异常暴露是否源自油气开采活动？又是否会影响胎儿发育？这些问题悬而未决，因为锶的来源既可能来自地质背景，也可能来自工业活动或农业，而现有生物监测数据无法区分这些复杂来源。更棘手的是，尽管动物实验提示锶可能干扰胎儿睾丸激素分泌，人类研究却缺乏明确的健康指导值，使得风险评估陷入困境。

为破解这一难题，由蒙特利尔大学Marc-André Verner和Elyse Caron-Beaudoin领衔的研究团队，创新性地将地质学常用的锶同位素指纹技术引入环境健康研究。他们分析了EXPERIVA队列中75名孕妇的七日尿样池，并选取7人进行连续采样，通过热电离质谱(TI-MS)精确测定⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，结合电感耦合质谱(ICP-MS)获取的头发、指甲、水样中锶浓度数据，以及基于GIS的油气井逆距离加权(IDW)密度分析，首次构建了多维度锶暴露溯源体系。

关键技术方法包括：1) 采用七日尿样池减少个体变异，通过热电离质谱(TI-MS)测定同位素比值；2) 计算5km缓冲区内的油气井密度指标(IDW)；3) 使用电感耦合质谱(ICP-MS)检测生物/环境样本锶浓度；4) 通过类内相关系数(ICC)评估同位素比值的个体区分度；5) 结合Levene检验和聚类分析探索暴露源特征。研究队列来自2019年和平河谷地区的85名孕妇，最终75例符合尿样量要求。

结果揭示三大发现：

1. 同位素比值的可靠性
   尿⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值范围0.70798-0.71437，连续测量的ICC达0.797(95%CI:0.574-0.953)，显示该指标能稳定区分个体暴露特征。

2. 暴露源趋同现象
   

   
   
   
   

3. 环境介质差异
   水锶浓度与同位素方差无关联，而头发作为两月内暴露标志物显示出最强相关性，暗示持续暴露可能导致源特征趋同。

讨论与意义
这项发表于《Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology》的研究，首次将⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素溯源技术应用于环境健康领域。尽管未能明确将油气井与暴露直接关联，但发现0.7090的比值特征与当地地质背景吻合，为后续研究提供了关键基准值。方法学上，证实尿锶同位素比值具备个体区分效力(ICC>0.75)，这对未来大规模环境暴露研究具有重要价值。

研究的局限性在于缺乏食品和环境介质的同位素数据，且样本量限制分层分析。作者建议未来应测定压裂返排水、土壤等介质的同位素特征，并扩大队列验证发现。这项探索性工作为破解复杂环境暴露源贡献这一"黑箱"提供了新工具，尤其对评估非常规能源开发区的健康风险具有示范意义。