《Journal of Xenobiotics》：Rare Earth Elements and Technology-Related Trace Metals in Paediatric Scalp Hair: A 2001 Urban Baseline from Spain
Antonio Pe?a-Fernández,
Manuel Higueras,
Roberto Valiente Borox and
M. Carmen Lobo-Bedmar
编辑推荐：
稀土元素（REEs）与技术相关痕量金属在现代产品及工艺中的应用日益广泛，但健康儿童及青少年体内的生物监测数据仍十分匮乏；头发作为一种实用的整合性基质，可用于评估多元素随时间的暴露模式。研究人员于2001年4月至5月在西班牙阿尔卡拉德埃纳雷斯（Alcalá de
稀土元素（REEs）与技术相关痕量金属在现代产品及工艺中的应用日益广泛，但健康儿童及青少年体内的生物监测数据仍十分匮乏；头发作为一种实用的整合性基质，可用于评估多元素随时间的暴露模式。研究人员于2001年4月至5月在西班牙阿尔卡拉德埃纳雷斯（Alcalá de Henares）采集了儿童（6–9岁；n = 120）和青少年（13–16岁；n = 97）的头皮头发样本，并于2025年从档案存储中取出，采用单一质量保证/质量控制（QA/QC）流程下的电感耦合等离子体质谱法（ICP–MS）进行分析。经过严格去污处理后，定量检测了7种稀土元素（Ce、La、Pr、Nd、Gd、Er、Y）及9种技术相关痕量元素（Bi、Sb、Th、U、Pd、Pt、Rh、Ir、Rb）；对于左截尾数据，采用了Kaplan–Meier法、顺序统计量回归及最大似然估计法进行处理，并以百分位数为基础推导了人群参考值（P95，95%置信区间）。在儿童组中，稀土元素检出频率较高，且组内呈现强烈的协同变化趋势，中位浓度处于低纳克每克水平（例如，Ce ≈ 0.011 μg g?1，La ≈ 0.007 μg g?1）；而在青少年组中，大多数稀土元素浓度接近报告限。锑（Sb）和铀（U）在两个年龄组中普遍检出，而铂族元素大多未检出。经页岩标准化后的稀土元素分布模式在不同标准化参照下基本平行，La/Ce异常比值中心低于1，且较弱的土壤-头发相关性提示存在多种微环境暴露途径。这些数据为欧洲青少年体内稀土金属的“预扩散”基线提供了可靠依据，为未来城市暴露组（exposome）评估提供了基准。
论文解读：一项揭示西班牙儿童及青少年头发中稀土元素基线水平的研究
一、研究背景与意义
稀土元素（REEs）及钪（Sc）、钇（Y）等伴生元素，连同铋（Bi）、锑（Sb）等技术相关痕量金属，是支撑现代低碳经济（如永磁体、催化剂、电子设备）的关键材料。然而，其在环境中的扩散（通过采矿、冶炼、电子废物回收）构成了多重人类暴露途径（吸入、摄入、皮肤接触）。现有毒理学证据表明，慢性或高水平暴露于稀土元素可能导致氧化应激、器官功能障碍及神经发育损害，尤其是在生命早期的敏感窗口期（如孕期、儿童期）。
尽管健康风险备受关注，但针对非职业暴露人群——特别是儿童和青少年——的生物监测数据极为稀缺。现有研究多集中于中国矿区等高暴露区域，或仅使用血液、血清等短期暴露标志物。头发（hair）作为一种非侵入性、可反映中长期（数周至数月）累积暴露的基质，在儿童环境健康研究中具有独特优势，但其在稀土元素生物监测中的系统性验证仍不充分。因此，建立可靠的儿科人群参考值（reference values）及“预扩散”基线（即在大规模技术普及前的背景水平），对于评估未来环境变化及健康风险至关重要。
二、研究方法概述
本研究利用2001年采集自西班牙阿尔卡拉德埃纳雷斯市的217份儿童（6–9岁）和青少年（13–16岁）头皮头发样本（经严格筛选，排除染发、用药等混杂因素），于2025年采用统一的质量控制流程进行回顾性分析。
主要技术路线包括：
- 1.
样本预处理：采用非离子表面活性剂（Triton X-100）及超声清洗的四步去污流程，彻底去除外源性污染，保留近头皮1厘米段以代表近期暴露。
- 2.
元素定量：使用ICP–MS（电感耦合等离子体质谱法）定量16种目标元素（7种REE及9种技术相关金属），并利用标准参考物质（CRM）验证准确性。
- 3.
数据处理：针对低浓度数据，采用Kaplan–Meier、回归顺序统计等多种统计方法处理左截尾数据（left-censored data），并计算百分位数参考上限（P95）。
- 4.
地球化学分析：采用欧洲页岩（EUS）等标准进行稀土元素分布模式归一化，并计算La、Ce异常比值。
三、研究结果与发现
1. 元素检出率与浓度分布
- •
稀土元素（REEs）：在儿童组中，Ce、La等轻稀土元素（LREEs）检出率较高（>50%），且呈现强烈的组内共变特征，中位浓度在0.001–0.011 μg g?1之间；而青少年组中多数REE接近检测限，提示可能存在年龄相关的代谢或暴露差异。
- •
技术相关元素：Sb（锑）和U（铀）在两个年龄组中几乎普遍检出（>90%），反映了其在城市环境中的广泛存在（如阻燃剂、地质背景）；而铂族元素（Pd, Pt, Rh, Ir）则大多未检出或浓度极低，表明2001年时该地区受汽车催化剂排放的影响尚不显著。
2. 空间与人群差异
- •
居住区域影响：将城市划分为低密度绿地、密集城区、交通繁忙区及工业区四个区域，结果显示不同区域间头发元素含量差异不显著，仅呈现微弱的空间梯度，提示暴露来源复杂，非单一环境介质主导。
- •
年龄与性别：儿童组稀土元素含量普遍高于青少年组，可能与饮食摄入量、手-口行为或代谢差异有关；性别间未发现一致的显著差异。
3. 地球化学特征与来源解析
- •
页岩标准化模式：儿童头发中的REE分布模式与地壳源（土壤）相似，呈轻稀土富集型，且在不同标准化参照下模式基本平行，表明其来源具有天然地质背景特征。
- •
La/Ce异常：La/Ce*比值中心低于1（负异常），这一特征与天然沉积物类似，进一步支持了环境介质（而非单一工业源）的贡献。
- •
土壤-头发相关性：虽然模式相似，但头发与当地土壤的绝对浓度相关性较弱，表明头发中的REE并非直接来自土壤粉尘的机械粘附，而是经过生物吸收（如饮食）后的内源性沉积，证实了多途径暴露（multi-pathway exposure）的假设。
四、讨论与结论
讨论要点：
本研究提供了欧洲首个基于严格质量控制的儿童头发稀土元素基线数据集。研究人员指出，头发在经过严格去污后，能够有效区分内源性吸收与外源性污染，是评估累积暴露的可靠基质。尽管当前浓度远低于已知的毒理学阈值（如中国提出的每日耐受摄入量），但随着稀土在绿色技术中的爆炸式应用，这一基线将成为评估未来暴露增长的关键标尺。此外，儿童与青少年暴露水平的差异，以及Sb、U的普遍检出，提示需持续关注技术相关金属在城市环境中的积累趋势。
结论翻译：
“本研究提供了2001年西班牙城市（阿尔卡拉德埃纳雷斯）儿童和青少年头发中稀土元素（REEs）及技术相关痕量金属的基线浓度、参考上限及分布特征。稀土元素在儿童中可频繁检出且呈现共变模式，而在青少年中大多接近检测限；锑（Sb）和铀（U）普遍存在，铂族元素则基本未检出。页岩标准化的稀土模式及La/Ce异常表明其来源与天然地质背景一致，而较弱的土壤-头发相关性则暗示了多途径暴露机制。这些结果为评估欧洲城市环境中稀土及新兴金属的暴露趋势提供了‘预扩散’基准，并为未来暴露组研究建立了参考框架。”
