地理重金属暴露与精液质量的关联：一项揭示汞为首要驱动因子的全国多中心研究

针对地理环境重金属混合暴露对男性精液质量影响评估的难题，研究团队采用地理探测器(GD)和广义线性混合模型(GLMM)，对全国31省30,916名育龄男性进行多中心研究。结果显示土壤汞(Hg)是精液数量下降的首要因素(PD值：精子浓度=0.095，总精子数=0.112)，砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)次之，且混合暴露会产生非线性增强效应。该研究为环境重金属影响男性生殖健康提供了空间流行病学新证据。

　　

随着全球不孕症发生率攀升至17%，男性因素占比高达30-50%，精子质量持续下降已成为21世纪重大公共卫生问题。在中国快速城市化进程中，土壤重金属污染日益严重，汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)等污染物通过食物链累积，对男性生殖健康构成威胁。尽管毒理学研究揭示重金属可通过氧化应激、炎症等多途径损害生精功能，但流行病学证据仍存在两大矛盾：不同生物样本（精液与精浆）的研究结论不一致，传统回归模型难以解决重金属暴露的空间异质性和多元素共线性问题。

为突破这些局限，Zhipeng Zhu团队创新性地引入地理探测器(GD)方法，依托全国10家精子库2019-2022年30,916名志愿者的数据，结合逆向距离加权算法(IDW)构建重金属暴露模型。研究通过计算驱动力指数(PD值)量化六种土壤重金属对精液体积、精子浓度、前向运动力(PR)和总精子数的影响，并采用广义线性混合模型(GLMM)进行暴露-反应分析。

关键技术包括：1) 基于百度地图API的地理编码定位参与者居住地；2) 利用2006-2018年全国土壤调查数据集，通过ArcGIS 10.7进行1公里分辨率IDW插值；3) 采用GD的因子探测器、生态探测器和交互探测器模块分析重金属的独立/联合效应；4) 按WHO第5版标准划分精液参数合格组与异常组。

【研究结果】

3.1 参与者特征

队列平均年龄27.4岁，禁欲4.76天。合格组(24,123人)精子浓度(61.9×10⁶/mL)显著高于不合格组(34.9×10⁶/mL)，呈现明显地理聚集性。

3.2 重金属污染水平

土壤重金属浓度排序为Zn(239.4 mg/kg)>Cr(67.4)>Cu(56.0)>As(47.1)>Cd(2.4)>Hg(1.5)，东南工业区污染最严重。Spearman分析显示Cr与其他元素呈负相关。

3.3 GD分析

因子探测器显示Hg对精子浓度(PD=0.095)和总精子数(PD=0.112)影响最大，As、Cd、Cu次之。交互探测器揭示Hg-As组合产生最强协同效应（非线性增强型），其PD值超过单因素之和。

3.4 GLMM模型

中高浓度Hg暴露使精子浓度异常风险增加1.43倍(T2)和1.22倍(T3)；As在T2阶段使风险提升2.04倍，而Cr暴露呈现保护效应(OR=0.40-0.69)。

【结论与意义】

该研究首次从空间流行病学角度证实：1) 地理汞暴露是精液质量下降的首要驱动因素；2) 重金属混合暴露产生"1+1>2"的协同毒性，尤以Hg-As组合最显著；3) Cr可能通过拮抗其他重金属发挥保护作用。发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的这项成果，为制定区域性重金属防控策略提供了理论依据，GD方法的应用为环境健康研究开辟了新范式。未来需结合生物监测和精子DNA碎片指数(DFI)等扩展评估维度，以更精准识别风险阈值。