炼油厂工人职业暴露于苯并芘致癌与非致癌健康风险的季节性变化

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Seasonal Variation in Carcinogenic and Non-Carcinogenic Health Risks Associated with Occupational Exposure to Benzo[a]pyrene (BaP) among Oil Refinery Workers

　　

苯并芘作为一种遗传毒性物质，在石油炼制过程中产生。职业暴露限值往往无法保护工人免受非阈值致癌值的影响。在ALARA原则下，研究人员采用确定性和概率性方法评估了炼油厂工人暴露于空气中总BaP的季节性变化与健康风险。使用NIOSH Method 5506对四个高暴露组进行个人空气采样（n=60），并通过HPLC-FLD进行分析。使用美国环保署框架评估健康风险，结合蒙特卡洛模拟（10,000次迭代）和Spearman等级敏感性分析。夏季BaP平均浓度（0.060±0.040 μg/m³）显著高于冬季（0.006±0.014 μg/m³，p<0.01），但均低于100 μg/m³（煤焦油沥青挥发物的OEL）。两个季节的确定性危害商数均远低于1.0（夏季为10^-3–10^-2，冬季为10^-5–10^-3），表明非致癌风险在可接受范围内。然而，夏季平均终生癌症风险在几个群体中超过了1×10^-6的可接受基准值，范围从8.59×10^-7（维护人员）到2.47×10^-6（沥青厂操作员）。冬季的LCR低于夏季。采样/实验室技术员和沥青厂操作员暴露最高，夏季第95百分位LCR为4.0×10^-6。敏感性分析表明BaP浓度（r=0.81）是主要的风险驱动因素。尽管符合监管要求，但夏季的致癌风险超出了风险管理基准。

苯并芘是一种高分子量多环芳烃，在化石燃料等有机物质不完全燃烧时形成，被国际癌症研究机构（IARC）列为1类人类致癌物。在石油炼制过程中，工人可能暴露于加热的石油产品、沥青和燃烧相关污染物中，进而引发遗传毒性、氧化应激和呼吸系统影响。当前的职业暴露限值（OELs，指工作场所空气中污染物浓度的法定最高允许限值）主要基于煤焦油沥青挥发物设定，但这类限值往往无法充分保护工人免受具有非阈值致癌效应的遗传毒性物质（如BaP）的侵害。此外，以往的研究大多依赖基于单一或平均值的确定性计算方法，这种方法无法充分反映职业浓度的偏态分布以及工人体重、暴露频率等参数的变异性。同时，关于同一设施内不同职业群体间季节性变化和特定作业暴露模式的研究相对匮乏。因此，迫切需要开展结合确定性方法和概率性方法的研究，以准确评估炼油厂工人的职业暴露和健康风险。本研究通过整合确定性计算与概率性模拟，评估了炼油厂工人在不同季节暴露于BaP的健康风险，发现夏季的致癌风险显著超出可接受基准，证明了仅依靠合规性评估不足以保障工人安全。该研究强调了对非阈值致癌物需遵循ALARA原则以及修订现有阈限值（TLV，指建议的暴露浓度上限）的必要性，对职业健康风险管理具有重要的指导意义。本研究发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》上。

研究人员为开展本研究采用了以下主要技术方法。研究样本队列来源于伊朗西南部某大型炼油厂的四个高暴露职业群体（共60个个人空气样本，包括沥青装卸工、沥青厂操作员、维护技术员以及采样与实验室技术员）。在夏冬两季分别进行采样，使用NIOSH Method 5506方法并结合高效液相色谱-荧光检测器进行BaP浓度分析。健康风险评估采用美国环保署框架计算危害商数和终生癌症风险。此外，引入了蒙特卡洛模拟（MCS，一种通过随机抽样进行数值计算以评估不确定性的方法）进行10,000次迭代以表征风险变异性，并采用Spearman等级敏感性分析识别关键风险驱动参数。

气候条件测量结果
研究人员在采样期间对气温、相对湿度和风速进行了测量与统计检验。结果表明，夏季的平均气温和相对湿度显著高于冬季（p<0.001），而风速在两季间无显著统计学差异。

BaP浓度与监管基准
通过对四个职业组的个人空气采样分析，发现所有组的BaP平均浓度均远低于NIOSH对煤焦油沥青挥发物的推荐暴露限值（REL，100 μg/m³）。然而，夏季的平均BaP浓度（0.060±0.040 μg/m³）显著高于冬季（0.006±0.014 μg/m³，p<0.01）。夏季采样/实验室技术员浓度最高，其次是沥青厂操作员和装卸工，维护技术员最低；冬季排名略有变动。确定性致癌风险评估显示，夏季部分群体的LCR超过了1×10^-6的基准值，而所有群体的HQ值在两季均低于1.0的阈值。

蒙特卡洛模拟发现
通过10,000次MCS迭代分析，研究发现夏季各组的第95百分位LCR值在2.2×10^-6至4.0×10^-6之间，超出了1×10^-6的基准，表明有相当比例的工人在温暖月份面临未被充分认识的致癌风险。冬季的概率性风险估计普遍较低，但采样与实验室技术员的第95百分位LCR达到1.5×10^-6，仍轻微超过基准。夏季风险的较宽置信区间反映出更高的变异性和不确定性。

敏感性分析
通过计算Spearman等级相关系数，研究人员确定了影响LCR变异的关键输入参数。结果显示，BaP暴露浓度是风险变异的主要驱动因素（r=0.81），其次是暴露频率和暴露持续时间。体重与LCR呈负相关（r=-0.31），表明在给定暴露场景下体重增加在数学计算上会降低基于体重的剂量，但这并非可调控的生理控制手段。

讨论部分总结指出，尽管工人的BaP暴露浓度低于现有OELs，但夏季的累积癌症风险仍超出了可接受水平，这突显了传统限值在管理非阈值遗传毒性致癌风险方面的不足。研究观察到明显的季节性差异，夏季高温显著增加了BaP的挥发率和工人吸入风险。基于敏感性分析结果，研究人员建议采取分层职业控制策略：优先采用局部排风（LEV，一种在污染物源头捕集并排出的通风系统）等工程控制措施减少源头排放；在高温季节实施季节性工作轮换和暴露时间管理；对于残留高风险任务，必须强制使用配备防油有机蒸气/HEPA滤盒的送风过滤式呼吸器（PAPR，一种自带风机和过滤装置的动力呼吸防护设备）。研究存在一定局限性，如仅评估了吸入途径，依赖自述暴露参数可能存在回忆偏差，且仅对比了两个季节。

研究结论部分翻译如下：研究结果表明，虽然非致癌风险低于1.0的可接受阈值，但致癌风险引发了重大的职业健康隐患。这种风险在夏季的高暴露职业（尤其是采样/实验室技术员和沥青厂操作员）中尤为突出。重要的是，研究发现即使空气中的BaP浓度低于职业暴露限值，累积癌症风险仍可能超出可接受基准（1×10^-6至1×10^-4）。这些限值通常旨在预防急性系统毒性，而非慢性遗传毒性致癌，凸显了修订当前阈限值的迫切需求。因此，研究人员强调在工业风险管理中必须遵循ALARA原则。确定性计算与概率性蒙特卡洛模拟的结合成功量化了暴露不确定性，证实了季节性环境变化和特定任务参数是健康风险的关键驱动因素。基于这些洞察，建议采取针对性的风险降低策略。应优先考虑工程控制措施，如局部排风、闭环采样系统和蒸汽回收装置。此外，还应实施管理措施，包括在夏季高温峰值期间进行暴露时间管理和季节性轮班。此外，强烈呼吁发展中国家的监管机构加快采用概率性风险评估框架，为炼油厂操作员和监管机构完善暴露限值并保护劳动力健康提供更具实证依据的基础。