發(fā)布時間：2018-01-12 03:06

  本文關(guān)鍵詞：江蘇省人群膳食鎘慢性暴露評估模型構(gòu)建及驗證研究　出處：《東南大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：研究背景與目的鎘是一種在自然界中廣泛存在且對人體有危害的重金屬,可通過消化道、呼吸道和皮膚接觸等多種途徑進入人體,對于非吸煙者而言,膳食是主要的暴露來源。因為鎘有長達10-35年的生物半衰期,進入人體之后很難完全代謝,會長期儲存在人的腎臟、肝臟以及骨骼中造成危害。其危害主要表現(xiàn)在:肝腎損傷,神經(jīng)毒性,痛痛病,腎結(jié)石,骨質(zhì)疏松,肺癌,甚至死亡。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,鎘對人群的健康危害表現(xiàn)得越來越突出,鎘的健康標準也越來越嚴格。早在1988年,聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives,JECFA)將鎘的健康標準定為每周可耐受攝入量7 μg/kgbw。但是在2010年,將這一標準收回,并提出了一個更為嚴格的標準每月可耐受攝入量25μg/kgbw。與此同時,用于膳食暴露評估模型也得到了快速發(fā)展,慢性暴露估計模型由傳統(tǒng)的點估計發(fā)展成為概率估計模型,并在部分發(fā)達國家得到應用。我國目前已經(jīng)將慢性概率估計用于重金屬暴露評估,然而將此模型應用于我國人群時,數(shù)據(jù)條件、模型暴露量計算的準確性以及是否適合中國人群需要驗證。無論是我國還是其他國家,重金屬的膳食暴露估計都局限在用單一季節(jié)的暴露來估計人一生的暴露,缺乏暴露量隨四季的變化規(guī)律。本研究用24小時膳食回顧調(diào)查獲取了 2012年江蘇省金湖、揚州、蘇州三個地區(qū)研究人群的一年四季每季節(jié)一次,共重復4次的膳食消費量數(shù)據(jù),并將調(diào)查所得到的消費量數(shù)據(jù)和來自國家污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的污染物濃度數(shù)據(jù)相結(jié)合,采用國際上最新發(fā)展的由短期數(shù)據(jù)獲取長期數(shù)據(jù)的模擬方法,模擬出不同的膳食調(diào)查場景,研究了不同的場景對由全概率貝塔二項分布-正態(tài)分布模型(Betabinomial-Normal,BBN)模型計算得到的慢性膳食鎘暴露量的影響。并且用驗證過的全概率BBN模型對江蘇省的研究人群進行慢性膳食鎘暴露評估,分析膳食鎘暴露的地區(qū)、季節(jié)、致癌和非致癌效應。研究內(nèi)容和方法(1)本次研究通過重復24小時膳食回顧調(diào)查,獲取了江蘇省2012年一年四季膳食消費量數(shù)據(jù),并結(jié)合污染物監(jiān)測濃度數(shù)據(jù),構(gòu)建混合效應模型,將地區(qū)和季節(jié)作為協(xié)變量,計算模型的自相關(guān)系數(shù)。將人群的總變異分解為人內(nèi)變異和人間變異,并且在相應的標準正態(tài)分布中進行Monte Carlo抽樣,模擬出任意樣本人數(shù)和重復測量天數(shù)的膳食鎘暴露量數(shù)據(jù)。用Bootstrap方法進行200次不確定性分析,分析數(shù)據(jù)模擬方法的不確定性,計算模擬數(shù)據(jù)均數(shù)和組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)的95%置信區(qū)間,并且和原始數(shù)據(jù)的均數(shù)和ICC比較來判斷模擬數(shù)據(jù)的優(yōu)劣。通過設(shè)置不同的模擬人數(shù)和模擬天數(shù)的場景來分析模擬人數(shù)和模擬天數(shù)對于模擬數(shù)據(jù)的影響。(2)模擬不同樣本人數(shù)重復365天的膳食鎘暴露量數(shù)據(jù),計算模擬人群一年暴露量分布的統(tǒng)計量,作為一年暴露量的真實值。在模擬數(shù)據(jù)中抽取所有個體連續(xù)三天、等間距非連續(xù)兩天、等間距非連續(xù)三天、等間距非連續(xù)四天和等間距非連續(xù)七天的5種模擬場景,通過全概率BBN模型計算各個場景暴露量的95%置信區(qū)間,并和真實值進行比較,來判斷各個場景對于暴露量計算的影響。設(shè)置不同模擬樣本人數(shù):300、500、1000和5000,分析不同模擬樣本人數(shù)對暴露量分布的影響。(3)應用通過調(diào)查獲取的江蘇省2012年一年四季膳食消費量數(shù)據(jù)和來自污染物監(jiān)測網(wǎng)的污染物監(jiān)測濃度數(shù)據(jù),構(gòu)建全概率BBN模型,計算江蘇省研究人群膳食鎘暴露分布,并分析膳食鎘暴露量分布的地區(qū)和季節(jié)效應,采用目標風險指數(shù)(targethazardquotient,THQ)和癌癥風險指數(shù)(annual excess lifetime cancerrisk,AELCR)分別評估暴露人群的潛在非癌癥和癌癥風險。分析江蘇省研究人群不同地區(qū)以及不同季節(jié)的膳食鎘暴露的食物貢獻度。用Bootstrap方法分析不確定性。研究結(jié)果(1)根據(jù)原始觀測數(shù)據(jù)計算的膳食鎘暴露量均數(shù)以及ICC為0.40 μg/kg bw/day和0.46。模擬1000樣本人數(shù)重復一年365天的模擬數(shù)據(jù)的均數(shù)以及95%置信區(qū)間為 0.40(0.39-0.42)μg/kgbw/day。ICC 以及 95%置信區(qū)間為 0.48(0.45-0.50)。模擬數(shù)據(jù)均數(shù)和ICC的95%置信區(qū)間包含原始觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量。(2)模擬數(shù)據(jù)驗證:五種場景從均數(shù)水平上看,各個場景的95%置信區(qū)間均包含真實值,且隨著重復測量天數(shù)的逐漸增加,95%置信區(qū)間的寬度逐漸縮小。從P95來看,隨著重復測量天數(shù)的增加,暴露量的離散程度逐漸減小。同時95%置信區(qū)間和真實值逐漸接近。連續(xù)三天的所有評估結(jié)果均不包含真實值。非連續(xù)四天在季節(jié)分組和全研究人群中均有50%的結(jié)果包含真實值。非連續(xù)七天在季節(jié)分組中有75%的結(jié)果包含真實值,在全研究人群中結(jié)果均包含真實值。隨著模擬人數(shù)的增加各個95%置信區(qū)間的寬度逐漸縮小。(3)實際數(shù)據(jù)驗證:江蘇省2011年連續(xù)三天場景研究人群膳食鎘暴露量均數(shù)、P90 和 P95 分別為:0.208、0.364 和 0.444 μg/kg bw/day。江蘇省 2012 年非連續(xù)四天場景均數(shù)、P90和P95分別為:0.210、0.312和0.357μg/kg bw/day。兩種場景得到的暴露量在均數(shù)水平上相近,P95上后者低于前者。此結(jié)果與模擬驗證的結(jié)果一致。(4)江蘇省研究人群慢性膳食概率評估以及不確定性分析:全概率BBN模型的計算結(jié)果顯示,在均數(shù)水平上,金湖,揚州和蘇州三個地區(qū)研究人群的暴露量分別為;0.196、0.178 和 0.269 μg/kgbw/day。四季的暴露量分別為:0.206、0.208、0.213和0.243 μg/kg bw/day。高端百分位數(shù)P95,各個亞組的暴露量范圍為:0.290～0.439 μg/kg bw/day,占 PTMId 的百分比范圍:34.9%～52.9%。金湖、揚州、蘇州以及全體研究人群均數(shù)的95%置信區(qū)間分別為:0.17-0.3μg/kg bw/day、0.14-0.29 μg/kg bw/day、0.21-0.61 μg/kg bw/day 和 0.18-0.41 μg/kg bw/day。P99 的 95%置信區(qū)間分別為:0.36-0.76μg/kg bw/day、0.30-0.74μg/μg bw/day、0.45-1.58μg/kg bw/day和0.41-1.33μg/kg bw/day。春夏秋冬4個季節(jié)均數(shù)的95%置信區(qū)間分別為:0.17-0.38 μg/kg bw/day、0.17-0.40 μg/kg bw/day、0.17-0.43 μg/kg bw/day 和0.20-0.43 μg/kg bw/day。P99 的 95%置信區(qū)間分別為:0.40-1.22μg kg bw/day、0.39-1.31 μg/kg bw/day、0.40-1.38 μg/kg bw/day 和 0.46-1.39 μg/kg bw/day。(5)貢獻度分析:各個地區(qū)、季節(jié)膳食鎘暴露量食物貢獻度排名前9位的食物占總貢獻80%左右,其中均包含有:大米、海產(chǎn)品類、青菜、小麥粉、葉類蔬菜和豬肉,不同人群膳食鎘攝入量累積貢獻度達到60%以上。金湖人群食物貢獻度前3位為:大米及其制品(29.4%)、青菜(15.4%)和海帶(11.1%);揚州人群前3位的食物種類為:大米及其制品(22.7%)、青菜(10.6%)和小麥及其制品(10.3%);蘇州人群食物貢獻度前3位為:大米及其制品(18.9%)、青菜(11.8%)和動物腎臟(11.5%);春季食物貢獻度前3位為:大米及其制品(20.1%)、腎臟(17.7%)和青菜(10.8%);夏季食物貢獻度前3位為:大米及其制品(23.4%)、海帶(14.1%)和小麥及其制品(8.6%);秋季食物貢獻度前3位為:大米及其制品(26.0%)、青菜(13.7%)和腎臟(8.7%);冬季食物貢獻度前3位為:大米及其制品(21%)、青菜(17.3%)和小麥及其制品(9%)。(6)風險評價:目標風險指數(shù)(targethazardquotient,THQ)各個地區(qū)和季節(jié)的均數(shù)為0.2,P95為0.3-0.4;各個地區(qū)和季節(jié)癌癥風險指數(shù)(annual excess lifetime cancer risk,AELCR)的均數(shù)為 1.5×10-5～2.16×10-5 年度終身癌癥風險(annual excess lifetime cancer risk,a-1),P95 為 2.46×10-5～3.56×10-5a-1。研究結(jié)論:模擬1000人重復365天模擬數(shù)據(jù)的均數(shù)和ICC的95%置信區(qū)間包含原始觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量,模擬數(shù)據(jù)的均數(shù)以及ICC在模擬人數(shù)低于500人的時候不穩(wěn)定,而隨著模擬人數(shù)的增加,在大于500人的時候逐漸趨于穩(wěn)定。在樣本人數(shù)為1000的情況下模擬天數(shù)對模擬數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性影響不大。模型的驗證結(jié)果顯示,如果膳食評估不考慮季節(jié)效應,等距非連續(xù)兩天調(diào)查可以代替連續(xù)三天調(diào)查。在各個地區(qū)和季節(jié)分組中對于高端百分位數(shù)(如P95)的評估,非連續(xù)四天優(yōu)于連續(xù)三天,非連續(xù)七天優(yōu)于非連續(xù)四天,同時非連續(xù)四天和非連續(xù)七天還可以評估膳食暴露的季節(jié)效應。所以和連續(xù)三天調(diào)查相比,等距非連續(xù)四天調(diào)查法不僅可以評估膳食暴露的季節(jié)效應,同時其結(jié)果比連續(xù)三天更加準確。江蘇省2012年研究人群各個地區(qū)以及季節(jié)分組暴露量均數(shù)和P95均低于PTMId。秋季和冬季的暴露量高于春季和夏季,蘇州地區(qū)的暴露量明顯高于金湖和揚州,且差異有統(tǒng)計學意義。各個地區(qū)、季節(jié)膳食鎘暴露量食物貢獻度排名前9位的食物中均包含有:大米、海產(chǎn)品類、青菜、小麥粉、葉類蔬菜和豬肉。江蘇地區(qū)研究人群如果在長期接觸膳食鎘的情況之下不可能發(fā)生癌癥和非癌癥效應,然而膳食鎘的致癌性對于蘇州人群和冬季的高端暴露人群(P99)值得重視。
[Abstract]:In China and other countries , the data condition , the accuracy of the model exposure calculation and whether it is suitable for Chinese population need to be verified . In this paper , the data of dietary cadmium exposure in Jiangsu Province in 2012 was analyzed by using the method of bootstrap method . ( 2 ) Simulation data verification : Five scenarios show that the 95 % confidence interval of each scene contains real values , and the width of 95 % confidence interval decreases gradually as the number of repeated measures increases . The results of the three consecutive days are 0.208 , 0.364 and 0.444 渭g / kg bw / day respectively . The results show that the number of exposure in the four consecutive days is 0.210 , 0.312 and 0.357 渭g / kg bw / day respectively . The 95 % confidence interval of the mean number of the four seasons was : 0.206 , 0.208 , 0.213 and 0.24渭g / kg bw / day respectively . The 95 % confidence interval of the four seasons in Jinghu , Yangzhou , Suzhou and all study population was : 0.40 - 1.38 渭g / kg bw / day and 0.46 - 1.39渭g / kg bw / day . ( 5 ) Contribution analysis : The food accounted for about 80 % of the total contribution of rice , seafood , green vegetables , wheat flour , leaf vegetables and pork . The three digits before the food contribution were : rice and its products ( 20.1 % ) , green vegetables ( 14.7 % ) and wheat and its products ( 8.6 % ) . The first three digits of the food contribution were : rice and its products ( 26.7 % ) , green vegetables ( 13.7 % ) and kidney ( 8.7 % ) ; the first three digits of food contribution were : rice and its products ( 21 % ) . The results showed that the mean number of simulated data and annual excess lifetime cancer risk ( AELCR ) were more accurate than those in Jinghu and Yangzhou when the number of samples was 1000 .

【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R114

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本文編號：1412395