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儿童智力受稀土元素和铅共同暴露的影响研究

2020-08-29 246 上传者：管理员

摘要：目的研究轻稀土矿附近的稀土元素和铅共同暴露对儿童智力的影响。方法随机选取轻稀土矿区自然村内91例6～16岁儿童作为研究对象。采用瑞文标准推理测验对儿童进行智力测定，通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定儿童头发中稀土元素和铅的体内负荷水平，分析稀土元素与铅共同暴露对儿童智力的影响。结果儿童头发中均能检出15种稀土元素，浓度排名前3位分别为Ce、La、Nd，与该稀土矿区的单一氟碳铈型稀土矿成分相符合。在该稀土矿区周边自然村中，儿童头发中稀土元素和铅浓度较高，头发铅(简称发铅)浓度异常率为57.1%，智力异常率为47.3%；随着儿童发铅和头发稀土(简称发稀土)浓度元素分级的增加，儿童智商异常率有升高趋势，但不同发铅、发稀土等级儿童智商异常率之间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。对4个模型拟合情况进行检验(LRtest)，随着自变量的梯次引入，模型的拟合效果有不同程度改善，拟合模型的决定系数R2由0.17增加到0.33。结论稀土元素和铅共同暴露对儿童智力的影响效应存在交互作用。

关键词：
交互作用
儿童
发稀土
发铅
影响因素
智力
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稀土元素包含化学元素周期表中ⅢB族的15种镧系元素，以及与其相关的钪和钇共17种元素。因其理化性质独特，被誉为“工业维生素”和新材料的“金库”。我国是世界稀土资源大国，分布广泛，品种齐全，储量、生产量、出口量均居世界第一位[1]。一直以来，国内外关于稀土或铅对儿童智力影响的研究并不少见。本研究的轻稀土矿区伴有重金属铅，稀土开采带来的环境稀土和铅污染成为该稀土矿区的潜在危害[1]，其引起的健康效应值得关注。研究发现，稀土和铅对儿童神经系统的影响方式类似。自然界中的稀土元素及重金属元素铅，通过土壤、空气和水进入植物体和动物体，进而通过食物链进入人体，长期低剂量暴露或摄入稀土元素及铅可能会造成消化系统、呼吸系统、免疫系统、神经系统等多方面的损伤[2,3]。儿童正处于生长发育时期，对毒物的吸收率高、敏感性强，代谢、排泄和解毒功能尚未完善，生理屏障成熟较晚，中枢神经系统比较脆弱；即使是低水平稀土和铅暴露，也会造成周围和中枢神经系统损伤，从而导致儿童智力降低和发育障碍等[4,5,6,7,8,9]。本研究以某轻稀土矿区周围儿童为研究对象，探究轻稀土矿开采、洗选带来的稀土元素和铅同时暴露对矿区周围儿童智力产生的影响，为保护稀土资源富集地区儿童健康保障提供依据。

1、资料与方法

1.1资料

1.1.1研究现场

本研究的轻稀土矿区出产单一氟碳铈型稀土矿，但伴生有大量重金属，尤其是铅浓度较高。在充分了解该稀土矿区及周边村基本情况后，选择地质特征、社会经济特征、文化水平、儿童性别构成基本相同的4个自然村（A、B、C、D村）。4个自然村的地理环境分布见图1。A村与稀土矿区中心的距离为6.9km，在矿区河流上游与汇合处的距离为2.9km;B村与稀土矿区中心的距离为5.4km，在矿区河流下游与汇合处的距离为5.1km;C村与稀土矿区中心的距离为4.9km，在矿区河流附近与汇合处的距离为3.4km,D村与稀土矿区中心的距离为5.3km，在矿区河流下游与汇合处的距离为2.0km。

图1稀土矿区自然村地理环境分布示意图

1.1.2一般资料

根据研究设计和实际情况，采用随机抽样方法，选取儿童91例作为研究对象，受试儿童的基本特征见表1。纳入标准：6～16岁儿童，出生并长期居住于当地。排除标准：有明显慢性疾病、遗传性疾病；已经确诊有智力障碍，如患唐氏综合征、地方性缺碘病等。本研究以获得受试儿童及其家长的知情同意。

表1儿童一般资料

1.2方法

1.2.1儿童发样采集及稀土元素和铅测定

经过专门培训的调查员，采用不锈钢理发剪剪取儿童枕部距头皮1cm处头发，全部装入清洁塑料密封袋内，并详细记录其基本信息。使用Agilent7700Series电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）及相关试剂对儿童发样中稀土元素（发稀土）和铅（发铅）进行测定。

1.2.2儿童智力水平的测定

在不知晓儿童体内稀土和铅负荷水平情况下，采用瑞文标准推理测验对儿童进行智力测定[10]。根据儿童智商水平标准分级，共分为5级：Ⅰ级为高水平智力，Ⅱ级为智力水平良好，Ⅲ级为中等水平智力，Ⅳ级为中下等智力水平，Ⅴ级为智力缺陷；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级为智力正常，Ⅳ、Ⅴ级为智力异常。主试者均提前经过严格的培训与考核，测试过程中按照指导手册规定的流程及时间严格执行；整个测试过程由专人负责，以确保样本材料的完整性及真实性。

1.2.3发铅异常标准

相关标准认为[10]，儿童发铅正常参考值范围为小于10μg/g，具体分级标准如下：Ⅰ级，<10μg，铅暴露；Ⅱ级，10～<20μg/g，轻度铅中毒；Ⅲ级，20～<45μg/g，中度铅中毒；Ⅳ级，>45μg/g，重度铅中毒。发铅浓度大于或等于10μg/g即为异常。

1.3统计学处理

调査问卷资料采用EpiData3.1进行录入，所有数据统计分析在STATA12.0统计软件包下进行。计量资料以±s表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料以率或构成比表示，组间比较采用χ2检验。采用单因素方差分析及多元线性回归分析，检验水准α=0.05。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1稀土元素检测结果

儿童头发中15种稀土元素配分的前3位依次为Ce、La、Nd，轻稀土总浓度（包括La、Ce、Pr、Nd、Sm和Eu等6种稀土元素）配分为94.62%，见表2，这与该稀土矿区出产单一氟碳铈型稀土矿的情况相符合。

表2儿童发稀土浓度

2.2铅检测结果

91例儿童发铅浓度为1.50～150.79μg/g，中位数浓度为11.58μg/g，几何均数浓度为12.73μg/g，均数浓度为18.97μg/g。其中，有52例儿童发铅浓度超出参考值范围，儿童发铅异常率为57.1%，见图2。

2.3儿童智力水平检测结果

利用瑞文标准推理测验对儿童进行智力测定，所得智力原始得分主要受儿童年龄的影响，见图3。通过对照瑞文标准推理测验平滑百分等级换算表，与同龄组的百分位常模比较表示受试者智力水平（图4）。由于Ⅰ级智力儿童数量较少，将其与Ⅱ级智力儿童合并为优良智力组，按儿童智力等级高低将儿童智力分为4个组别，分别为优良智力组（12例，占13.2%）、中等智力组（30例，占33.0%）、中下智力组（22例，占24.2%）、低智力组（27例，占29.7%）。

图2儿童发铅浓度等级构成

图3儿童智力原始平均得分随年龄变化的趋势图

2.4不同发铅等级儿童智商水平比较

将91例儿童发铅浓度按发铅分级标准进行分级，其中Ⅰ级39例（42.9%）、Ⅱ级24例（26.4%）、Ⅲ级22例（24.2%）、Ⅳ级6例（6.6%）；在有完整资料的91例儿童中，智商正常组儿童48例（52.7%），智商异常组儿童43例（47.3%）。随着儿童发铅分级的增加，儿童智商异常率呈升高趋势，但不同发铅等级儿童智商异常率之间比较差异无统计学意义（χ2=3.0515,P=0.384），见表3。

2.5不同发稀土等级儿童智商水平比较

发稀土等级Ⅰ、Ⅱ级、Ⅳ级儿童智商异常率呈升高趋势，而发稀土为Ⅲ级的儿童智商异常率却低于其他3个等级。各发稀土等级儿童智商异常率之间比较差异无统计学意义（χ2=6.3545,P=0.096），见表4。

图4儿童智力水平等级构成

表3不同发铅等级儿童智商水平比较

表4不同发稀土等级儿童智商水平比较

2.6发稀土和发铅对儿童智商的影响

将儿童智商水平直接划分为2个水平（正常和异常）会导致儿童智商各等级信息部分损失，为了更准确地分析发稀土和发铅对儿童智商的影响效应，将儿童智商标化后的4个等级作为因变量，采用序次logistic回归分析稀土元素和铅对儿童智力的影响是否存在交互作用，结果见表5。

当模型（4）引入交互作用后，发铅等级对儿童智力的影响效应均明显增强，发铅等级为Ⅳ级对儿童智力有显著的负向影响（OR=76.27）；发稀土等级对儿童智力影响的单独效应均无显著性，而发稀土等级Ⅲ级与发铅等级Ⅲ、Ⅳ级的交互作用对儿童智力有显著的正向影响（OR分别为0.0139和0.0003）。

表5儿童智力影响因素logistic回归模型参数估计

3、讨论

本研究在查阅大量相关文献基础上，明确了稀土和铅对儿童智力的独立影响效应，提出了研究假设“儿童体内的稀土和铅负荷对儿童智力的影响具有交互作用”。通过ICP-MS测定儿童发稀土和铅负荷水平，采用瑞文标准推理测验测定对儿童智力水平；在控制儿童个体特征的基础上，采用logistic回归模型发现稀土和铅对儿童智力影响效应存在交互作用。最终，在一定程度上验证了研究假设的正确性。

从儿童智力影响因素logistic回归模型（1)～(4）发现：相对于6～<9岁组儿童，年龄对儿童智力有负向影响效应，12～<15岁组影响效应最强；发稀土的引入，减弱了发铅对儿童智力影响效应的强度；交互作用结果显示，发铅对儿童智力影响效应的强度明显增强，而发稀土对儿童智力影响效应不具有显著性；相对于发稀土Ⅰ级和发铅Ⅰ级的交互作用，发稀土Ⅲ级与发铅Ⅲ级、Ⅳ级的交互作用对儿童智力有正向影响效应，其影响效应的强度分别强于发稀土Ⅲ级、发铅Ⅲ级与Ⅳ级对儿童智力影响的单独负向效应。男童智力略高于女童，但无显著性，这与国内外相关研究结果一致[10]，说明稀土能影响铅对儿童智力影响效应的强度，稀土和铅对儿童智力的影响具有交互作用。同时，这也提示发稀土浓度的某个水平可能对较高的发铅等级具有抑制作用，从而减弱铅对儿童智力的影响效应。

本研究为小样本的现况调查，而在儿童成长的过程中，影响其智能发育的因素较多[11,12]，即使在研究和分析过程中对某些主要的混杂因素进行了控制，但是仍有某些影响因素还是难以理想化。在采集儿童头发样品的过程中，拒绝率相对较高，导致反映儿童体内稀土和铅负荷的发样相对较少，本研究的结论尚需要进一步验证。本研究只有稀土矿区儿童头发样品资料，缺乏环境样品和其他生物材料样品的直接资料及非矿区的对照资料。若有可能获得环境样品（如矿体、土壤、水、大气）的稀土和铅浓度，并将环境资料与儿童头发样品中稀土和发铅体内负荷进行相关性分析，在此基础上探讨稀土和铅对儿童智力的相互影响关系及其机制，可为机体对稀土及铅的吸收代谢特点提供全面的研究角度[13,14]。

本研究中矿区周围儿童发铅异常率为57.1%，智力异常率为47.3%，儿童发稀土和发铅对智力的影响效应存在交互作用。至于稀土元素和铅暴露对智力的交互作用机制，尚需进一步研究。

参考文献：

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