兒童哮喘及過敏性疾病相關的污染物檢測分析

卜素貝,王硯玲,王 芳,王海燕,譚羽非

(1.哈爾濱工業大學 建筑學院,哈爾濱 150090; 2.寒地城鄉人居環境科學與技術工業和信息化部重點實驗室 (哈爾濱工業大學),哈爾濱 150090)

學齡兒童的身體處于生理發育期，肺功能和免疫系統都沒有完全發育，并且單位體重的呼吸速率比成年人高[1]，因此對室內環境污染物更敏感. 隨著室內空氣品質下降，兒童哮喘以及過敏性疾病患病率呈現明顯的上升的趨勢[2].兒童長期暴露于室內化學和微生物污染中會對其健康造成影響.調查研究兒童哮喘以及過敏性疾病的危險因素，并檢測與之相關的污染物濃度水平變得意義重大.

過敏性疾病主要包括哮喘、濕疹、鼻炎等，主要是由于花粉、寵物、真菌等過敏源引起的，其中兒童是最大的患病人群.近些年來全球范圍內哮喘的患病率有明顯的上升趨勢，中國患哮喘的兒童數量也顯著增加[3].這主要是由于環境的變化引起的，短期內不足以發生基因改變，因此室內環境的好壞直接影響著室內人員的健康狀況.

在流行病學研究中，已經證實室內可見的潮濕和霉菌與哮喘強相關[4]，兒童暴露于霉菌和潮濕環境會增加患哮喘和鼻炎的風險[5].長期暴露于PM2.5可能會導致青少年慢性阻塞性肺功能障礙[6]，短期暴露與兒童過敏性哮喘有關[7].灰塵中的SVOCs與濕疹、哮喘、支氣管高反應性、鼻炎等過敏癥狀有明顯關聯[8]，臥室降塵中DEHP濃度與兒童哮喘存在劑量相關性[9].真菌極易在陰暗、潮濕以及通風不良的地方生長和繁殖，長期暴露于真菌環境中會觸發呼吸道疾病[10]和過敏性皮炎[11].哮喘最重要的激發因素是吸入變應原，真菌能夠產生特定的微生物揮發性有機物(MVOCs)[12]，該物質可能是哮喘癥狀的風險因素.

為研究哈爾濱地區學齡兒童哮喘相關的污染物濃度水平，本文通過問卷調查表的方式分析得出哮喘和過敏性疾病的危險因素，選取學齡兒童的生活(分為病例組和對照組)和學習場所現場實測相關的污染物濃度，并且分析病例組和對照組的差異性，計算不同參數之間的相關性.

1 方 法

1.1 問卷調查

本次調查的時間為供暖期，采用判斷抽樣的方法選定哈爾濱地區某小學四、五年級的學生作為調查對象，要求他們在規定的時間內填寫問卷調查表.考慮到答題質量和回收率的要求，采用約定式方法發放140份問卷，回收有效問卷127份.本次問卷采用了“開放式問卷”和“封閉式問卷”相結合的方式設計問卷.調查問卷的內容包括：居住環境、住宅設備及生活方式、孩子的健康狀態、家庭的健康狀況等相關問題.

問卷調查結果顯示：測試住宅中有人吸煙的有64戶，占50.4%，兒童臥室有干燥感的比例高達96.1%，兒童臥室出現結露、發霉、可見水流(玻璃表面)現象的比例分別為57.1%、41.9%、32.4%.近十年來家里進行過整修或重新裝潢的頻數為47，頻率達到37%.兒童臥室墻壁表面使用涂漆材料的比例達到76.3%，木制建材的比例為9.5%.吸煙過程中會產生大量的細顆粒物[13]，會增加呼吸道疾病和心血管疾病患病率.新裝修的住宅中會散發出很多有害物質，如甲醛、TVOC、SVOCs等，這些物質會嚴重影響兒童的健康.通過卡方檢驗計算得到：室內裝修對兒童現在有某種過敏癥狀是一種危險因素(P=0.001，OR=3.534)；兒童臥室內有潮濕感對兒童現在有某種過敏癥狀是一種保護因素(P=0.013，OR=0.193).

但是問卷調查的填寫都屬于主觀感受，并不能代表實際環境狀況，因此需要近一步實測相關參數來研究室內污染物、環境參數與過敏性疾病的關聯.選取6戶病例組(A組)和4戶對照組(B組)，兒童上課的教室(C組)測試室內溫濕度、顆粒物、TVOCs和SVOCs以及真菌.其中A組有一個或者多個呼吸道疾病和過敏癥狀，包括：持續多痰、咳嗽、哮喘、鼻炎、呼吸道過敏、食物過敏、花粉癥、濕疹、肺炎、非正常感冒等.B組兒童則沒有病例組兒童的任何一種疾病或癥狀.

1.2 實測方法

在選取的住宅和教室內監測溫濕度；顆粒物質量濃度；TVOCs和SVOCs；培養并計算空氣中的浮游真菌、降塵中的堆積真菌和地板表面的附著真菌數量.測試期間盡量避免吸煙、做飯、打掃以及開窗行為等，保持室內環境處于平穩的狀態.

采用HT-II溫度濕度數據采集器在測試場所連續監測兩周，測試時間間隔為5 min，采樣高度為1.1 m.儀器避免陽光直射，排除太陽輻射的干擾.使用美國手持式粉塵測定儀(TSI-DUSTTRAK 8532)測試室內外PM2.5質量濃度，其中住宅內客廳和兒童臥室各選一個采樣點，采樣期間避免室內人員活動造成顆粒物再懸浮.采樣高度為1.1 m，采樣時間間隔為30 s，采樣時間10 min.

用H7428便攜式室內空氣檢測儀進行TVOCs的檢測，采樣高度為1.1～1.5 m，采樣時間設置為20 min，TVOCs的檢測試劑檢測范圍是0.1～4.0 mg/m3，精度為0.1 mg/m3.用PV-H23真空吸塵器進行SVOC采樣，采樣面積為1 m2左右，采樣時間為2 min.采樣結束后進行一系列的前處理和GC-MS分析.SVOCs檢測的物質有：鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二異辛酯(DEHP)、二丁基羥基甲苯(BHT)、乙二酸二丁酯(DBA)、乙二酸二辛脂(DOA)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三氯乙酯(TCEP)、磷酸三苯酯(TPP).

采用空中浮游菌采樣器(BIOSAMP MBS-1000)和直徑為Φ90 mm的氯硝胺甘油瓊脂平板(DG-18)采集浮游真菌，采樣方法依據GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》.為了避免采樣誤差，在住戶的客廳和兒童臥室以及教室分別選取兩個不同的采樣點，采樣高度1.1 m，室外設置一個采樣點，固定在距離窗邊30 cm左右的位置.為了避免采樣裝置中微生物產生的誤差，采樣前不放置培養皿的狀態下采樣5 min，采樣體積為100 L；現場采樣時在培養皿座上放置直徑為Φ90 mm的培養皿，采樣5 min，采樣體積100 L.將采集完樣品的培養皿放在空氣浴振蕩器中30 ℃恒溫培養一周，并對其進行菌落計數.

在地板上選取1 m2左右的地方，使用PV-H23真空吸塵器采集堆積真菌，采樣時間為2 min.使用23 cm2的粘著薄片(3M Co.日本東京)收集客廳中央和角落，兒童臥室中央、角落和床腿附近的附著真菌，同時收集教室中央和角落的附著真菌.堆積真菌和附著真菌都在水氯硝胺甘油瓊脂平板(DG-18)恒溫25 ℃培養，并對其進行菌落計數.

根據采樣方式不同，浮游真菌、堆積真菌和附著真菌分別用每立方米空氣中菌落數(cfu/m3)、每毫克降塵中菌落數(cfu/mg)和每平方米地板上菌落數(cfu/m2)進行定量.

2 結果和討論

2.1 溫濕度

冬季室內房間的溫濕度與房間的地理位置、朝向、供暖方式、輔助加熱加濕設備等相關. 如圖1所示為測試房間溫度和濕度分布圖，圖中的虛線表示GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》中規定的參數范圍，其中冬季采暖室內溫度標準范圍為16℃～24 ℃，相對濕度的標準范圍為30%～60%.對病例組和對照組進行獨立樣本t檢驗，可得病例組的平均溫度高于對照組(1.91 ℃，P<0.001)，病例組平均相對濕度低于對照組(6.41%，P<0.001).

從圖1中可以看出，大部分的測試房間的溫度滿足標準.住戶A-4、A-6和B-3的溫度偏高，其中分別有71.6%、71.7%和77.5%的數據大于或等于24 ℃，主要是這3戶都是集中供暖并且無開窗行為.

潮濕環境容易滋生各種微生物以及螨蟲等，當相對濕度高于70%更有利于霉菌的生長[14].當室內空氣過于干燥時，可能會導致皮膚過敏、呼吸道粘膜干燥、咽痛等癥狀，對支氣管或呼吸道感染的病人十分不利.

圖1 兒童臥室空氣和相對濕度分布圖

如圖1所示大部分測試房間的相對濕度滿足標準.病例組A-2相對濕度遠高于70%，平均相對濕度高達95.81%.主要原因是該戶樓下是餐館，油煙通過圍護結構和窗戶的縫隙進入室內，使得室內空氣長期處于高濕的狀態.從問卷可知該戶的兒童從搬入這間房子就開始患濕疹，而在之前并沒有濕疹的癥狀，這可能與兒童長期處于一個過于潮濕的環境有關.病例組A-1家庭兒童患有花粉過敏癥，該戶的平均相對濕度為25.01%，最小值達到17.9%.該戶是所有測試住宅中唯一使用地板輻射采暖的，問卷可知室內有明顯的干燥感，這可能是該戶兒童患有花粉過敏癥的主要原因.

2.2 顆粒物

由于住宅戶型結構原因，A-6、B-2、B-3、B-4只檢測了兒童臥室顆粒物濃度，其余住戶分別檢測客廳和兒童臥室.測試房間PM2.5的質量濃度如圖2所示.

從圖2中可以看出：大部分住宅沒有超過PM2.5日均濃度限值0.075 mg/m3，同一住宅內客廳與兒童臥室的濃度相差不大.病例組PM2.5的平均質量濃度值(0.087 mg/m3)大于對照組(0.062 mg/m3)，并且均大于室外質量濃度0.057 mg/m3.這說明室內PM2.5可能對兒童患呼吸過敏性疾病及其癥狀有負面影響.對病例組和對照組進行Mann-WhitneyU檢驗(P=0.157)，表明病例組與對照組PM2.5質量濃度統計學差異不顯著.對于兒童臥室PM2.5質量濃度超過日均濃度限值時，兒童患病率為66.7%.教室PM2.5質量濃度均值為0.036 mg/m3，低于住宅內顆粒物質量濃度，主要是由于測試期間沒有學生在教室內上課.

圖2 病例組和對照組PM2.5質量濃度

2.3 TVOCs和SVOCs

測試結果發現這10戶測試住宅的兒童臥室中TVOCs的含量均小于GB/T18883-2002《室內空氣質量標準》規定中提出的限值600 μg/m3.主要是因為測試的10戶家庭住宅使用時間至少5年，其中大多數都在10年以上，并且近期未進行裝修.室內裝修產品散發出的總揮發性有機物的量隨時間的變化而逐漸減小，并且部分污染物可以通過自然通風或者機械排風排到室外，最終使得室內TVOCs的含量在正常范圍以內.

圖3是測試房間降塵中SVOCs濃度圖，其中DEHP和DBP的含量較高，還包含少些的DEP和DBA.SVOCs的散發源主要是室內地板、家具、壁紙、油漆、香味劑、化妝品以及各種塑料制品.其中室內DEHP的主要來源是PVC(聚氯乙烯)地板和油漆，PVC地板會散發大量的SVOCs，家庭裝修使用PVC地板材料兒童患支氣管阻塞的危險性是采用木地板材料的1.89倍[15].DBP也稱為塑化劑，主要來源于油漆、香水、指甲油等.

在最新的RoHS 2.0(2011/65/EU)[16]修訂版中，DEHP和DBP等4種SVOCs的濃度限值為1 000 μg/g.冬季住宅中DBP和DEHP超過限值的比例分別為56.25%和43.75%，其中DBP最大濃度5 504 μg/g超過上海地區客廳DBP最大濃度3 320 μg/g[17]，遠遠超過北京地區客廳DBP最大濃度1 427.1 μg/g[18].樣本中對照組兒童臥室內SVOCs的平均值(3 179 μg/g)小于病例組(3 729.2 μg/g)，樣本中對照組的秩均值(5.00)小于病例組(5.83)，說明SVOCs對兒童患有呼吸過敏性疾病及其癥狀有影響.對兒童臥室內SVOCs的數據進行Mann-WhitneyU檢驗(P=0.670)，病例組與對照組SVOCs數據的差異在統計學上不顯著.

圖3 降塵中SVOCs濃度

2.4 真菌

真菌能夠產生導致哮喘的危險因素微生物揮發性有機物(MVOC)[12]，進一步報道顯示真菌產生的TMPD-DIB與鼻塞、氣喘和哮喘呈現正相關.從溫度分布圖可知室內溫度偏高，研究表明溫暖環境對于真菌滋生是一個有利的因素[19].

如圖4所示為測試房間浮游真菌菌落數，其中限值1為芬蘭冬季室內空氣中真菌的限值500 cfu/m3[20]，限值2為AIJ日本冬季室內空氣真菌限值1 000 cfu/m3[21].中國目前還沒有真菌限制的相關標準，GB/T18883-2002《室內空氣質量標準》中只規定室內空氣中的菌落總數不超過2 500 cfu/m3.

圖4 住宅和教室浮游真菌菌落數

根據GB/T 18204.3-2013《公共場所衛生檢驗方法第3部分：空氣微生物》規定中一個區域空氣中真菌總數的測定結果按照該區域全部采樣點中真菌總數測定值中的最大值給出，得到教室1和教室2的真菌數分別為130 cfu/m3和70 cfu/m3.

從圖4中可以看出除了住戶A-2以外其他住戶浮游真菌菌落數均小于限值500 cfu/m3.住戶A-2的浮游真菌數高達1 930 cfu/m3，這主要與室內環境相關，該住宅室內潮濕、發霉現象嚴重，時有潮蟲出現.該戶家庭中的孩子患有濕疹可能與室內真菌有很大關系.室外浮游真菌菌落數小于室內，主要是哈爾濱室外溫度極低，不適宜真菌的生長繁殖.

對客廳和兒童臥室浮游真菌進行Spearman雙側顯著性檢驗(r=0.943，P=0.005)，表明客廳和兒童臥室浮游真菌數顯著相關.主要是同一住宅建筑裝修水平、打掃和通風換氣頻率等相同，并且供暖設備使得住宅客廳和兒童臥室的空氣混合均勻.病例組和對照組浮游真菌的檢測值范圍分別為：55～1 930 cfu/m3和60～415 cfu/m3.兒童臥室樣本中病例組的浮游真菌均值(507.5 cfu/m3)大于對照組(208.75 cfu/m3)，說明浮游真菌對兒童患呼吸過敏性疾病及其癥狀有負面影響.對病例組與對照組兒童臥室內浮游真菌的數據進行Mann-WhitneyU雙側顯著性檢驗(P=0.522)，在統計學上病例組和對照組浮游真菌數沒有顯著性差異.對比武漢地區兒童臥室樣本中病例組的浮游真菌均值(484 cfu/m3)和對照組(330 cfu/m3)，哈爾濱地區患兒童哮喘和過敏性疾病的住宅內浮游真菌污染嚴重，可能的原因是哈爾濱地區集中供暖或地板輻射采暖造成空氣中含有大量的懸浮顆粒物.

如圖5是測試房間堆積真菌菌落數，其中A-1戶客廳、A-3戶客廳和兒童臥室、B-3戶兒童臥室采集的灰塵量太少不能提取.病例組和對照組堆積真菌的檢測值范圍分別為：40～880.95 cfu/mg和15.15～1 085.89 cfu/mg.對病例組與對照組兒童臥室內堆積真菌的樣本數據進行Mann-WhitneyU雙側顯著性檢驗(P=0.456)，表明病例組與對照組的堆積真菌數據差異在統計學上不顯著.

圖6為測試房間不同采樣點的附著真菌菌落數，從圖中可知：教室采樣點附著真菌菌落數高于住宅，主要是因為教室屬于公共建筑，單位面積人員數量多，室內污染源多，比住宅更難清潔.對于住宅客廳附著真菌菌落數均值角落>中央(6.62>1.12)，兒童臥室附著真菌菌落數床腿>角落>中央(4.11>2.96>1.17).這與平時的清潔習慣相一致，住宅內中央位置容易打掃，而床腿和角落屬于清掃的死角，平時很少會特意打掃.對住戶客廳和兒童臥室中央附著菌落數進行Spearson相關性分析(r=0.943，P=0.005)，兩者呈現顯著相關.

圖5 住宅和教室堆積真菌菌落數

圖6 住宅和教室附著真菌菌落數

2.5 相關性分析

為了充分了解不同測試參數之間的相關性，本文計算了測試地點不同參數之間的Spearman相關系數，見表1.其中PM2.5與堆積真菌(r=0.678)、浮游真菌和附著真菌(r=0.678)、溫度和相對濕度(r=-0.712)為強相關，而相對濕度與浮游真菌、浮游真菌與堆積真菌、堆積真菌與附著真菌為中等程度相關.

溫度與相對濕度呈現負相關(r=-0.712)，主要是因為溫度升高會加快空氣中水蒸氣的蒸發，使得相對濕度相應減小，這與上海的測試結果相一致[17]. PM2.5與堆積真菌呈強正相關，主要是因為PM2.5是堆積真菌的一種載體.浮游真菌和附著真菌強相關主要是因為它們是真菌的兩種不同形態，一種浮游在空氣中，另一種降落到地面上，兩者可以相互轉化.

由于測試數據量偏少并且影響因素偏多，并沒有足夠的數據分析污染物水平與兒童哮喘和過敏性疾病的關聯.但是病例組與對照組的污染物濃度的差異說明室內空氣質量對人體的健康影響不容忽視.

表1 不同參數之間的Spearman相關系數

3 結 論

1)通過問卷調查表得出:潮濕、結露、發霉、有可見水流、裝修以及室內人員吸煙等是兒童哮喘和過敏性疾病的危險因素.

2)病例組的平均溫度顯著高于對照組(1.91 ℃，P<0.001)，病例組平均相對濕度顯著低于對照組(6.41%，P<0.001)，高溫干燥的環境與兒童哮喘和呼吸道疾病相關.

3)病例組和對照組PM2.5質量濃度統計學差異不顯著(Mann-WhitneyU檢驗P=0.157).

4)室內降塵中DEHP和DBP的含量較多，病例組兒童臥室內SVOCs的平均值(3 729.2 μg/g)大于對照組(3 179 μg/g)，說明兒童患有呼吸過敏性疾病與降塵中SVOCs濃度有關.

5)客廳和兒童臥室浮游真菌數顯著相關(r=0.943，P=0.005)；客廳附著真菌菌落數均值角落>中央，兒童臥室附著真菌菌落數床腿>角落>中央；住宅客廳和兒童臥室中央附著菌落數顯著相關(r=0.943，P=0.005).