使用硅胶手环评估消防员接触全氟和多氟烷基物质（PFASs）的非饮食途径

《Environment & Health》：Assessing Nondietary Exposure to Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFASs) in Firefighters Using Silicone Wristbands

　　消防员通过硅胶腕带监测发现PFASs暴露与火灾出勤和年龄相关，其中MeFOSE和MeFBSE水平与火灾时长呈正相关，证实腕带可作为个人被动采样器评估环境PFASs暴露。

　　
该研究通过硅胶腕带监测和血液样本检测相结合的方式，系统评估了消防员在执勤期间对全氟烷基物质（PFASs）的暴露情况。研究选取北卡罗来纳州杜伦市23名职业消防员作为样本，每位消防员在为期4-5个月的执勤周期中佩戴了8次硅胶腕带（每次执勤周期9天），并配合手机应用记录每次出警的详细数据。研究团队同时采集了22名参与者的血液样本进行双重分析，发现PFASs在消防员血液和腕带中均呈现显著富集。

### 一、研究背景与核心问题
随着消防员装备中含氟聚合物（如AFFF灭火剂和防污处理服装）的使用普及，其职业暴露问题引发学界关注。尽管已有研究检测到消防员血液中PFOA、PFOS等长链PFASs浓度偏高，但存在以下科学空白：
1. 短链PFASs（如TFA、PFPrA）在消防员中的暴露水平及来源
2. 职业性暴露与非职业性暴露（如家居环境）的关联性
3. 消防执勤行为与PFASs暴露浓度的动态关系

### 二、创新性研究方法
研究采用双重监测技术构建暴露评估体系：
1. **硅胶腕带监测**：通过佩戴式被动采样设备，实时捕捉执勤期间接触的挥发性和非挥发性PFASs。选择硅胶材质因其化学惰性和高吸附性，可有效捕获环境中的气态和吸附态污染物。
2. **血液生物标志物分析**：结合静脉血浆检测，建立暴露评估的生物验证体系。特别关注具有代谢转化特征的PFASs（如MeFOSE转化为N-MeFOSAA），以追踪不同暴露途径的贡献度。

### 三、关键研究发现
1. **血液检测突破**
- 消防员血液中检测到TFA（全氟乙酸）和PFPrA（全氟丙酸）两类短链PFASs，其检出率（100%）和浓度范围（TFA：4.75-33.7 ng/g；PFPrA：0.19 ng/g）显著高于普通人群研究数据。
- PFOA、PFNA等长链PFASs浓度较NHANES 2017-2018数据库匹配样本高30%-50%，其中PFHxS（全氟己烷磺酸）浓度差异最显著（p<0.001）。

2. **腕带暴露特征**
- **高频检出物**：6:2二氟烷基磷酸酯（diPAP）、PFHxA（全氟己酸）、PFUnA（全氟 undecanoic acid）和代谢物MeFOSE（全氟己基甲醇醚）构成主要暴露物。
- **暴露行为关联**：每次出警记录显示，累计执勤时间与PFHxA（+13%）、MeFBSE（+38%）浓度呈显著正相关（p<0.05）。特别值得注意的是，MeFOSE在腕带中的浓度与血液中N-MeFOSAA（全氟己基甲磺酸乙酯）代谢物浓度呈0.63的正相关（p<0.01）。

3. **暴露途径解析**
- **挥发性暴露**：MeFOSE和PFHxA的检测证实存在吸入暴露途径，与建筑内饰材料（如地毯、涂料）和消防装备中的含氟化合物释放有关。
- **装备接触暴露**：6:2 diPAP与MeFBSE在装备中检出量高达数万倍环境本底值，提示需加强装备材料管控。
- **代谢转化特征**：N-MeFOSAA代谢产物的出现，证实存在体内转化过程，为评估生物有效性提供新指标。

### 四、职业暴露特征分析
1. **年龄与职业年限的暴露累积效应**
- 血浆PFHpS（全氟庚酸磺酸）浓度与年龄（r=0.72）和职业年限（r=0.72）呈显著正相关，提示长期累积暴露风险。
- PFUnA（全氟十一酸）浓度随职业年限增长呈现非线性变化，可能与其在装备中的半衰期（＞20年）有关。

2. **暴露异质性**
- 73%的参与者具有10年以上职业经验，其PFHxA血液浓度较新入职者高2.3倍（p<0.01）。
- 出警频次与PFASs暴露存在剂量-效应关系：高暴露组（>4次/月）的MeFBSE腕带浓度达中低暴露组的3.8倍（p=0.02）。

### 五、方法学突破
1. **时间序列监测设计**
- 采用"腕带轮换制"（每执勤周期更换新腕带）有效隔离不同时间段的暴露源
- 4-5个月周期内重复采样（n=171腕带），通过Intraclass相关系数（ICC）验证监测稳定性（PFHxA ICC=0.83，MeFOSE ICC=0.38）

2. **多维度数据关联**
- 建立出警数据（类型、时长、频次）与PFASs浓度间的回归模型
- 创新性使用手机APP实时记录出警行为，实现暴露源的可追溯性

### 六、职业防护启示
1. **装备材料革新需求**
- 发现 turnout gear（防护服）中PFASs残留量可达环境本底值的10^4-10^5倍
- 建议采用无氟涂层技术（如氢氧化镁基防污剂）替代传统含氟防污处理

2. **暴露控制策略**
- 环境控制：对消防训练基地进行PFASs空气监测（检测限0.1 ng/m3）
- 个体防护：建议在出警期间佩戴高效空气过滤器（HEPA级）
- 健康监测：建立以N-MeFOSAA为生物标志物的职业暴露预警体系

3. **政策建议**
- 推动AFFF（ aqueous film-forming foam）替代品研发（如生物基灭火剂）
- 制定 turnout gear 检测标准（如6:2 diPAP残留量应＜50 ng/g）
- 建立消防员专属PFASs暴露数据库（建议覆盖10万+样本量）

### 七、研究局限性及改进方向
1. **样本代表性局限**
- 样本量（n=22）不足以进行亚组分析（如性别差异）
- 地域局限性（仅杜伦市消防员）可能影响结果普适性

2. **暴露评估维度**
- 未区分装备接触（如穿戴时长）与环境污染（如训练基地背景值）的贡献度
- 缺乏尿液中短链PFASs（如PFDA）的代谢物监测

3. **技术优化空间**
- 硅胶腕带采样效率（0.73g/腕带）较理想值（1-2g）偏低
- 需开发专用采样设备（如可穿戴式气相采样仪）

该研究为职业暴露评估提供了新范式，其开发的"腕带-APP-血液"三位一体监测系统可拓展至其他高风险职业（如化工厂工人、化工从业者）。后续研究应着重建立PFASs职业暴露的生物学阈值，并开发针对性的快速检测技术（如便携式荧光检测仪）。