氡是一种无色无味的天然放射性气体,主要来源于土壤和岩石[1],氡及其子体进入人体后释放的高能α粒子会对呼吸道和肺组织产生内照射损伤,同时可能对血液和骨骼造成损伤。世界卫生组织(World Health Organization, WHO)将氡认定为环境致癌物之一,国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer, IARC)也把氡及其子体划为一类致癌物。WHO估计,氡浓度每增加100 Bq/m3,肺癌的风险就会增加约10%[2-3]。我国对铀矿山放射性职业照射进行了较好的控制,铀矿工平均辐射剂量从初始1960年的270 mSv/年(回顾值)分阶段下降至1966年的50 mSv/年、1980年的30 mSv/年、1998年的20 mSv/年、2015年的7 mSv/年[4],但我国非铀矿山放射性危害因素的控制不容乐观,对部分非铀矿工开展的一些个人剂量监测表明,矿山氡所致职业性照射水平远高于核工业、核电站、医疗机构的放射工作人员的年剂量水平,甚至超过铀矿山工作人员的年剂量水平[5-6]。本研究对重庆市6座非铀金属矿山的男性矿工开展氡暴露监测,包括环境氡浓度监测和氡个人剂量监测,同时调查矿工基本情况和职业健康状况,综合分析重庆非铀矿工氡暴露水平和健康效应,为非铀矿山职业健康管理和辐射防护对策提供科学依据,从而更好地维护矿工职业健康权益。
资料与方法1.调查对象:2022年6月至2023年12月,对重庆市6座正常生产的非铀金属矿山110名配合度较好的男性矿工开展基本情况、氡暴露情况和职业健康状况调查。
2. 基本情况调查:采用问卷开展基本情况调查,包括调查对象的年龄、工龄、工种、个人生活习惯(吸烟史、饮酒史)、疾病情况等。
3.矿工氡暴露情况调查:调查包括空气中氡浓度测量和矿工氡暴露个人剂量水平调查。
(1) 空气中氡浓度测量:采用固体径迹探测器(英国TASL-CR39)对矿区进行布点测量,选择有代表性的、矿工停留时间较长的且不会受到干扰和不易遗失的位置布点,每个矿山井下选择6~10个测量点、井上办公室3~5个测量点及室外2~3个测量点。布放时间3个月,记录探测器编号、布放位置、布放时间和回收时间。探测器回收后用塑料袋密封,1周内送回实验室,经过化学蚀刻、视域径迹计数进行检测分析。
(2) 矿工氡暴露个人剂量水平调查:氡暴露个人剂量水平调查使用被动累积式氡个人剂量计,在低氡浓度环境中装配氡个人剂量计,发送过程中保持密封状态,并提供跟随剂量计。记录使用人员及场所、剂量计发放时间等信息。矿工上班时将氡剂量计佩戴在矿帽上或胸前,下班后统一收集在密封袋中,监测时间3个月,回收在密封袋中,1周内送回实验室,经过化学蚀刻、视域径迹计数进行检测分析。
被动累积式氡个人剂量计监测结果根据《氡及其子体个人剂量监测方法》(WS/T 675-2020)[7]标准估算剂量,氡及其子体致个人待积有效剂量估算公式为:
$ E_{\mathrm{Rn}}=C_{\mathrm{Rn}} \times f $ | (1) |
式中,ERn为氡及其子体致个人待积有效剂量,mSv;CRn为监测周期内的累积氡暴露量,Bq·h·m-3;f为个人氡暴露量到待积有效剂量的转换系数,室内工作场所为1.3×10-5mSv /(Bq·h·m-3),矿井为3.5×10-6 mSv /(Bq·h·m-3),工作时间按2 000 h/年计算。
4.矿工职业健康状况调查:对矿工开展放射工作人员职业健康检查,除常规体检项目外,还包括核心指标(外周血淋巴细胞染色体畸变分析、微核检查、血清肿瘤标志物检查和肺癌低剂量CT筛查)。矿工职业健康检查在当地三级甲等医疗机构开展,其中采血项目需在低剂量CT检查项目之前进行,避免对检测结果产生影响。外周血淋巴细胞染色体畸变分析和微核检查由具备放射工作人员职业健康检查资质的机构完成,其中染色体畸变分析需至少分析200个分裂中期细胞,分析内容包括双着丝粒、着丝粒环、无着丝粒畸变和易位,染色体畸变率≥1%提示染色体异常。微核检查采用胞质分裂阻断微核法(CB微核法),至少分析1 000个双核淋巴细胞,微核率≥30‰提示微核异常。血清肿瘤标志物检查包括癌胚抗原(CEA)、糖类抗原(CA125)、角蛋白抗原(CYFRA21-1)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)和鳞状上皮细胞癌抗原(SCC),其中任意一项异常提示肿瘤标志物异常。
5.质量控制措施:由经过培训的调查员通过一对一现场问询的方式对氡暴露矿工进行调查。调查对象在接受调查前均签订知情同意书。问卷需经过复核,对于发现的任何错误,如缺项、逻辑错误或填写不完整,将对调查对象进行再次调查,保证问卷的完整性和准确性。
6.统计学处理:使用Epidata 3.1建立数据库并录入问卷,使用SPSS 26.0进行统计分析。健康状况核心指标的影响因素分析采用χ2检验和logistic回归模型,P<0.05为差异有统计学意义。通过Hosmer-Lemeshow检验,验证回归模型拟合度,P>0.05表明模型拟合度较好。
结果1.矿工基本情况:本次调查矿工共110人,平均年龄(47.17±9.32)岁。文化水平主要为初中及以下,共61人(占55.45%),其余包括高中24人(占21.82%),大专20人(占18.18%),本科及以上5人(占4.54%)。劳动关系主要是合同工,共72人(占65.45%),正式工28人(占25.45%),临时工10人(占9.10%)。矿工工龄中位数为11年,四分位距为12.25年,工龄0~10年50人,10~20年40人,20~30年12人,30年及以上8人;其中井下矿工68人,井上矿工42人,井下矿工工种包括采矿工、安全员、爆破技术员、测绘技术员、机修技术员等,井上矿工工种包括行政管理人员、财务人员等。工作场所长期使用机械通风,经常佩戴口罩有91人,占82.73%,佩戴口罩类型以工业防尘口罩为主。被调查矿工吸烟人数为80人(占72.73%),饮酒为78人(占70.91%)。矿工有患肩周炎、高血压、糖尿病等疾病。
2.矿工氡暴露情况
(1) 空气中氡浓度测量:本次调查6座矿山开采方式均为湿式开采法,通风类型为机械通风。累积监测时间为3个月,6座金属矿井下氡浓度范围为50~1 733 Bq/m3,其中超过1 000 Bq/m3有1座,井上办公室氡浓度范围为42~330 Bq/m3,室外氡浓度范围为11~247 Bq/m3(表 1)。
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表 1 重庆6座矿山空气氡浓度测量(Bq/m3) Table 1 Measurement of air radon concentration in six mines in Chongqing (Bq/m3) |
(2) 矿工氡个人年剂量估算:本次调查110名矿工氡个人年剂量平均值为(0.72±0.66)mSv,中位数为0.44 mSv,超过2 mSv有3人,其中井上矿工个人年剂量平均值为(0.56±0.57)mSv,中位数为0.35 mSv,超过2 mSv有1人,为安全管理员;井下矿工个人年剂量平均值为(0.83±0.70)mSv,中位数为0.48 mSv,有2人超过2 mSv,均为采矿工(表 2)。
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表 2 矿工氡个人年剂量估算(mSv) Table 2 Estimated annual dose to miners from radon exposure(mSv) |
3.矿工职业健康检查核心指标情况:矿工外周血淋巴染色体畸变分析结果共有7人异常,异常率为6.36%,其中井下矿工6人异常(占8.82%),井上矿工1人异常(占2.38%)。微核检查共有6人异常,异常率为5.45%,其中井下矿工4人异常(占5.89%),井上矿工2人异常(占4.76%)。肺部CT影像学检查共有73人异常,异常率为66.36%,其中井下矿工48人异常(占70.59%),井上矿工25人异常(占59.52%)。肿瘤标志物检查共有14人异常,异常率为12.73%,其中井下矿工11人异常(占16.18%),井上矿工3人异常(占7.14%)。井下矿工核心指标异常率均高于井上矿工,但差异均无统计学意义(P>0.05,表 3)。
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表 3 矿工职业健康检查核心指标分析 Table 3 Analysis of core indexes of occupational health examination in miners |
4.氡个人剂量与矿工健康状况:将异常指标作为因变量,氡个人剂量、年龄、工龄、吸烟、饮酒作为自变量,进行共线性诊断,自变量方差膨胀因子(VIF)指标均<10,表明共线性问题可忽略。
分别将染色体畸变分析、微核检查是否异常作为因变量,将年龄、工龄、吸烟、饮酒、氡个人剂量作为自变量,通过Hosmer-Lemeshow检验,表明回归模型拟合度较好(P>0.05)。进行logistic回归分析结果显示染色体畸变分析、微核检查异常均与自变量无显著相关。
将肺部CT影像学检查是否异常作为因变量,将年龄、工龄、吸烟、饮酒、氡个人剂量作为自变量,通过Hosmer-Lemeshow检验,表明回归模型拟合度较好(P>0.05)。logistic回归分析结果显示,肺部CT影像学检查异常有关与矿工年龄、工龄、是否喝酒有关(χ2=12.18、9.63、4.87, P < 0.05),但与吸烟和氡个人剂量无显著相关(表 4)。
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表 4 矿工肺部CT影像学检查异常影响因素的logistic回归分析 Table 4 The logistic regression analysis of influencing factors of lung CT imaging abnormalities in miners |
将5个血清肿瘤标志物异常情况分别与氡个人剂量开展相关性分析,结果显示,单个血清肿瘤标志物异常与氡个人剂量均无显著相关。将矿工肿瘤标志物异常情况作为因变量,氡个人剂量作为自变量,排除年龄、工龄、吸烟、喝酒4个混杂因素干扰,通过Hosmer\|Lemeshow检验(P>0.05),表明回归模型拟合度较好。进行logistic回归分析结果显示,氡个人剂量与肿瘤标志物异常有关,每增加1 mSv氡及其子体产生的有效剂量,异常风险增加2.25倍(χ2=4.57, P < 0.05,表 5)。
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表 5 矿工肿瘤标志物异常影响因素的logistic回归分析 Table 5 The logistic regression analysis of influencing factors of abnormal tumor markers in miners |
讨论
2008年尚兵等[8]报道了我国典型非铀矿山井下氡水平,金属矿氡浓度算术均值为(1 211±2 359)Bq/m3(25座,n=147),2023年武云云等[9]调查采用了我国55座金属矿山井下氡浓度算术均值分别为(1 334±3 301)Bq/m3(n=416)。国际原子能机构(IAEA)电离辐射基本安全标准[10]和我国《GB 18871-2002电离辐射与辐射源安全基本标准》[11]要求,无论是铀矿还是非铀矿山,氡浓度不能超过1 000 Bq/m3,本次调查重庆有1座矿山超过标准限值,整体井下氡浓度低于全国平均水平。井上办公室氡浓度范围为42~330 Bq/m3,总体高于我国室内氡浓度典型值43.8 Bq/m3,室外氡浓度范围为11~247 Bq/m3,总体高于我国室外平均值14 Bq/m3[9]。由此可见,矿山开采已对周围环境造成了污染,主要来源于矿井氡向外扩散以及地面矿石氡的析出,但并未达到行动水平。
被动累积式氡个人剂量计监测结果显示,井下矿工个人年剂量平均值为(0.83±0.70)mSv,中位数为0.48 mSv,超过2 mSv有2人。《氡及其子体个人剂量监测方法》(WS/T 675-2020)[7]建议因职业氡照射个人剂量超过2 mSv/年时,应开展氡个人剂量的常规监测,故有必要加强重庆非铀矿工的氡个人剂量监测,完善矿工人群的健康监护。
本次调查肺部CT影像学检查异常率为66.36%,未超过一般体检人群报道的肺部CT影像学检查异常率水平(39.4%~79.8%)[12]。logistic回归分析显示,肺部CT影像学检查异常与矿工年有效剂量无显著相关,与工龄、年龄、是否喝酒显著相关,未发现氡暴露是肺部CT影像学检查异常的主要影响因素,影响肺部CT影像学检查异常的因素有很多,吸烟、喝酒、粉尘等职业暴露均会造成结果异常[13]。
血清肿瘤标志物水平的升高可早于某些临床症状的出现,在肺癌的诊断中具有一定的价值[14-15],联合运用多种血清肿瘤标志物可建立预测肺癌常见病理分型的风险模型[16]。本次调查排查混杂因素后,结果显示氡暴露量与肿瘤标志物异常有关,每增加1 mSv氡及其子体产生的有效剂量,异常风险增加2.25倍(χ2=4.57,P < 0.05)。但单个肿瘤标志物与氡个人剂量并无显著相关,可能与异常数量太少有关,同时本次调查只开展为期3个月氡暴露监测,存在一定的偶然性。
染色体畸变分析是放射工作人员职业健康检查最为特异的指标[17],本次调查结果矿工染色体畸变检出率为6.36%,远超过2018年全国医疗机构放射工作人员外周血淋巴细胞染色体畸变检出率0.3%,也高于全国介入、核医学和移动探伤工作人员的染色体畸变检出率1.1%[18]。但本次调查并未发现染色体异常与氡暴露显著相关。
本次研究存在一定的局限性。首先,矿工人数仅110名,样本量较少;其次,氡探测器和矿工被动累积式氡个人剂量计的布放和佩戴的质量控制较为困难,可能存在氡个人剂量监测不准确的情况,应多次监测,减少误差;同时,由于每位矿工工作地点工作时长不同,简单由3个月的监测剂量估算年累积剂量可能存在偏差,应考虑矿工具体工作情况。综上所述,重庆矿工氡暴露问题仍需关注,本次调查对于了解矿工面临的氡暴露风险和健康影响具有重要意义,矿工进行定期健康检查和氡暴露监测是重要且必要的,有助于矿工实施辐射防护措施,减少氡暴露相关的健康风险。
利益冲突 无
作者贡献声明 周景华负责设计研究方案及论文撰写;李炜负责数据汇总及处理;吴梦云负责矿工染色体畸变分析实验;李奎负责问卷调查;谭秀洪负责微核试验;孙军负责文献调研和论文审阅
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