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光触媒技术喷出的超细二氧化钛致癌

日期: 2020-05-08
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来源: https://wenku.baidu.com/view/4cece86e31126edb6e1a1

资料来源:  http://www.cdc.gov/niosh/  

疾病控制与预防中心   https://www.cdc.gov/search.do?subset=NIOSH&queryText=carcinogenicity++titanium+dioxide+&action=search&searchButton.x=19&searchButton.y=10

National Institute for Occupational Safety and Health Summary of Current Intelligence Bulletins 

《当前情报期刊》摘要 

在这本《当前情报期刊》中,NIOSH评定了TiO2导致人和动物患癌症的相关数据(第二章和第三章);提供了一份关于通过剂量效应导致老鼠患癌症(即肺肿瘤)和肺炎的“定量分析评估”报告,以及根据人类临床计量效应推断了TiO2导致人体患癌症的可能性(第四章);分别制定了在极细TiO2和超细TiO2(包括工程纳米级)的环境下对人体安全的“职业接触极限值”;描述了职业暴露监测技术、职业暴露控制策略(第六章);讨论了未来研究方向和重心(第七章)。该报告研究范围仅限于通过呼吸的职业暴露环境,结论对非职业暴露的情况不适用。 

TiO2(选自《化学服务文摘》[CAS],第13463–67–7号)是白色、透明、无味晶体,呈粉末状,且不可燃。作为一种防冻结添加剂和增白剂,TiO2被广泛用于各类工业生产中,包括生产油漆、化妆品、塑料、造纸,还有食品行业。2007年,美国TiO2生产总量大约为145万公吨[DOI 2008]。在美国,暴露在TiO2粉尘环境下的职员数量尚不清楚。 

在生产和使用过程中,根据粒子大小,TiO2可以被分为“极细”(在本期刊中指所有可以被吸入的粒子)和“超细”(在本期刊中指可以被吸入、且粒子直径小于0.1微米[<100 纳米]的粒子)两种。当粒子直径<100纳米时,也称为“纳米粒子”。 

根据TiO2粉尘在空气中所占比例,“职业安全与卫生管理局”将TiO2 “职业暴露极限值”安全浓度限制在15 mg/m3以内(第一章)。1988年,NIOSH建议将TiO2归类为潜在的致癌物,并要求尽可能将其浓度控制在最低范围内[NIOSH 2002]。研究小组将老鼠长期放置在TiO2浓度为250mg/m3的环境下,导致这些老鼠患上了肺肿瘤,而NIOSH就是基于这一实验而做出的上述评定 [Lee et al. 1985, 1986a](第三章)。

 之后,一项为期两年的研究表明,被放置在平均浓度为10mg/m3超细TiO2环境下的老鼠患肺癌的概率明显增加[Heinrich et al. 1995]。然而最近两项“流行病学研究资料”显示,尽管在TiO2生产工厂工作的男性工人与普通人相比,患肺癌导致的死亡率比例有所提高(正常死亡率 [SMR] 1.23; 95% 置信区间 [CI] = 1.10–1.38),但是却没有找到患肺癌与TiO2有直接关系的证据[Fryzek et al. 2003; Boffetta et al. 2004](第二章)。在那项研究中,没有迹象表明“暴露反应关系”。在所有“流行病学研究”中,良性呼吸疾病死亡率也没有明显增加(P <0.05)。 

2006年,“国际癌症研究机构” (简称IARC)对TiO2做了评估,并做出总结:有足够的证据证明TiO2会导致实验室动物致癌,但是却没有充分证据证明会导致人体致癌(因此可以被划分为2B级),即“可能会导致人体致癌” [IARC 2010].。 

当剂量被表现为粒子表面积时,TiO2和其他难溶于水、低毒(缩写为PSLT)的 极细和超细微粒总是会让老鼠的肺部产生不良反应,包括“顽固性肺炎”和“肺肿瘤”。超细TiO2危害性比极细TiO2更大,因为一定量的两种物质,超细TiO2的表面积总和要大得多。

NIOSH评定并认为,所有相关数据均与吸入TiO2的效应有关,而这些数据来源于包括动物实验和“流行病学研究资料”。 NIOSH做出最终结论:TiO2不是直接的致癌物,而是通过“二次基因毒性机制”致癌——即致癌性与TiO2本身无关,而是与TiO2粒子的大小和表面积有关。评价TiO2影响人体健康的相关数据大多数来源于动物实验。在实验中,研究员将动物长时间置于超细TiO2(<100 nm)环境下,结果导致了这些动物患恶性肿瘤的概率明显增加[Heinrich et al. 1995]。除了TiO2能导致老鼠患顽固性肺炎外,其他难溶于水、低毒的超细微粒也会使老鼠患肺癌这一事实再次证明了上述结论[Everitt et al. 2000; Bermudez et al. 2004]。因此,根据Heinrich et al. [1995]的实验研究结果和老鼠患“顽固性肺炎”的症状,NIOSH认为超细二氧化钛属于潜在致癌物。 

对于极细TiO2 (>100 nm)(颜料级别)会致癌的相关数据不多。一般来讲,根据“流行病学研究资料”显示,极细TiO2是否致癌还尚不明确,因为没有充分的统计数据显示极细TiO2到底会证实还是会推翻动物实验中的“剂量效应”的结论。极细TiO2最多相当于低效率的致癌物质。唯一一项显示在极细TiO2环境下导致动物肺部肿瘤不断扩散的研究实验[Lee et al. 1985]还是在其浓度为250mg/m3的环境下完成的,而不是10或者50 mg/m3。Muhle et al. 1991年也发表报告称将老鼠放置在浓度为5 mg/m3的环境下没有发现肺肿瘤有扩散的症状。所以,在动物实验中,根据动物肺部一系列反应症状相关数据显示,导致动物患病的因素在于极细TiO2和超细TiO2粒子表面积。换句话说,老鼠吸入TiO2(极细和超细)导致肺部发生变化的曲线与附着在老鼠肺部的TiO2微粒表面积总和的大小有关。如今,一般情况下,当TiO2浓度超过100 mg/m3时就会被认为是危险的。因此,根据“证据效力分析”,NIOSH对在极细TiO2浓度为250mg/m3环境下会致癌这一结论就将TiO2划分为致癌物表示质疑,于是NIOSH总结称,目前还没有充分证据将其划分为潜在致癌物。 根据“时间加权平均浓度”,NIOSH建议:当职业暴露在极细TiO2环境下时,“职业暴露极限值”最大浓度为2.4 mg/m3;当职业暴露在超细TiO2(包括工程纳米级)环境下时,“职业暴露极限值”最大浓度为0.3 mg/m3。“时间加权平均浓度”指一个正常8小时工作日或一个40小时工作周中以接触有害物质的时间为权数,计算所得的平均浓度。上述建议估计可以将在职职员一生患癌症风险降低到1‰以下水平。该建议是在通过长期动物实验,导致呼吸TiO2的老鼠患癌症的基础上提出的。NIOSH认为,还没有足够的证据证明极细TiO2是潜在的致癌物;但是NIOSH很关心长时间暴露在超细TiO2和工程纳米级TiO2环境下工作的工人,因为超细TiO2是潜在的致癌物。NIOSH强烈建议尽可能减少直接暴露在TiO2环境之下,最好降低到“职业接触极限值”标准以下。 尽管已经有充分证据证明职业暴露在TiO2环境下的危险性,但是新的问题又出现了。即有必要对TiO2生产和加工工厂的工作环境对工人身体的危害性作出评定。另外,还需要做以下研究和评估:1,TiO2和其它难溶于水的低毒微粒对人体健康的影响和“剂量效应关系”;2,超细TiO2与肺炎等肺部疾病的关系;3,通过工程技术控制极细TiO2和超细TiO2的方法和效果。(进一步研究需求将在第七章讨论)

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