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甲醛的健康效应
[ 文章来源;成都甲醛检测|成都清   发表时间:2011-06-09 10:29:20 ]



甲醛(formaldehyde) 在室温下是一种无色有刺激性气味的气体,容易发生聚合反应形成多聚甲醛。甲醛易溶于水、酒精和其它有机溶剂,市售甲醛一般为30/100~50/100的水溶液。37/100的水溶液称福尔马林。由于来源广泛和大量应用,甲醛普遍存在于空气、水、土壤、生物体内以及室内环境中。

1、甲醛的来源
 环境中的甲醛主要由有机物质的燃烧以及多种自然和人类的活动产生,也可由空气中挥发性有机物通过光化学反应产生。自然界自然界中存在的天然甲醛是多种自然过程的产物。例如在森林火灾时有甲醛产生,腐殖质被阳光照射也能产生甲醛。由于甲醛是一种代谢中间产物,多数生物体内也存在低浓度的甲醛。多种细菌、藻类、浮游生物和植物也能释放甲醛[1 ] 。

2、人类活动
 甲醛的人类来源包括燃料的燃烧、工业应用、以及装修材料和各种消费品。尽管汽油中不含甲醛,但汽油不完全燃烧时有甲醛产生。根据1997 年加拿大的调查,汽车尾气是甲醛的最大来源,当年由于汽车尾气释放的甲醛估计达11284 吨。其它各种燃烧过程如使用火炉、农作物的燃烧、火力发电、垃圾焚烧、吸烟等都能释放甲醛。在工业生产、应用、储存和运输含甲醛产品的各个环节上都有可能向环境中释放甲醛。加拿大报告1997 年101 家加工厂释放的甲醛总量为142319 吨[2 ] 。人工合成板材、乳胶漆、地毯、织物和树脂等家庭装饰材料和家具也能释放甲醛,并且致使室内甲醛浓度有超过室外甲醛浓度的趋势[3 ] 。由于现代人的一生约有80/100的时间是在室内度过的,所以近来室内甲醛与人体健康关系的研究已成为热点。室内甲醛浓度主要受甲醛释放源的强度、装载度(1m3 室内空间内能散发有机物的材料的表面积) 、装饰材料的使用年限、温度和通风效率等因素的影响。在诸多建筑装饰材料中,甲醛的最主要来源是人工合成板材[4 ] 。人工合成板材主要由脲醛树脂粘合挤压制成。Kelly 等[5 ] 的研究发现,人工合成板材的甲醛释放率一般小于013mgP(m3 ·h) 。新制成的板材甲醛释放率最高,随着使用年限的增加,甲醛释放率逐渐降低。板材表面的加工处理和良好的密封能降低甲醛的释放率。

2 甲醛在实验动物与人体内的代谢
由于高度的水溶性和与生物大分子的高度反应性,甲醛主要在直接接触部位被吸收。例如,吸入的甲醛主要在上呼吸道沉积并被吸收。经口进入体内的甲醛主要在口腔粘膜和胃肠道被吸收。在体内甲醛首先被氧化为甲酸,再进一
步转化为CO2 和甲酸盐。甲醛代谢为甲酸的过程中最主要的酶类为甲醛脱氢酶,现已发现人类的肝细胞、红细胞以及大鼠的呼吸道上皮细胞、嗅觉上皮细胞和肾、脑中都有甲醛脱氢酶存在。甲醛在甲醛脱氢酶和其它酶的作用下通过利用辅酶Ⅰ(NAD) 和还原型谷胱甘肽形成中间产物S2甲酰谷胱甘肽,然后谷胱甘肽被释放形成甲酸。甲酸经代谢后,以CO2 形式呼出,或以甲酸盐的形式从尿中排出。从甲酸代谢为CO2 的过程是甲醛代谢的限速步骤。这一过程主要通过两个途径,其中主要途径为甲酸与四氢叶酸在胞浆中经甲酸四氢叶酸合成酶的作用被催化生成甲酰四氢叶酸,后者再被氧化为CO2 和水,另一途径是在过氧化物酶作用下的过氧化反应,这一反应依靠生成H2O2 的速度。另外甲酸也可被纳入体内的碳库供甘氨酸、组氨酸和丝氨酸的生物合成[3 ,6 ] 。

甲醛主要沉积在呼吸道并且代谢迅速,人暴露于213mgPm3 甲醛40min、F344 大鼠暴露于1713mgPm3 甲醛2h、猴暴露于甲醛712mgPm3 4 周(每天6h ,每周5 天) 均未发现血液中甲醛浓度显著升高[3 ] 。

3 甲醛对实验动物和体外实验系统的影响
3.1 非致癌性作用
 大鼠在持续暴露于317mgPm3 的甲醛13周后,呼吸道上皮可发生持续性增生、鳞状上皮化、炎症和溃疡等多种病理变化。急性毒性实验中若甲醛浓度低于214mgPm3 时,一般不会观察到上述变化。

3.2 致癌性作用
多数实验表明,长期吸入甲醛可导致大鼠鼻肿瘤的发生率增加,但剂量2反应关系是非线性的。只有当甲醛浓度> 712mgPm3 时,大鼠的鼻肿瘤发生率才会急剧上升。Kamata等[7 ]将雄性F344 大鼠分别暴露于0、0136 、2160 、17180mgPm3 的甲醛,每天6h ,每周5 天,持续28 个月,发现高浓度组大鼠鼻肿瘤的发生率增高。所有暴露组的大鼠在28 个月后鼻肿瘤的发生率为41/100 ,而在未暴露组则没有发现鼻肿瘤。多数口服暴露甲醛的实验未
发现大鼠的消化系统肿瘤有显著的增加。

3.3 遗传毒性
大量研究表明,甲醛在细菌和哺乳动物细胞的体外实验系统中均表现出遗传毒性。无论是否有代谢活化系统的存在,甲醛都能导致沙门菌和大肠杆菌发生突变。甲醛能增加各种啮齿类动物细胞和人类细胞的染色体变异、姊妹染色单体交换和基因突变。甲醛还能使人的成纤维细胞和鼠的气管上皮细胞的DNA 单链断裂[8 ] 。

4 甲醛对人体健康的影响
4.1 致癌
甲醛与人类肿瘤之间的因果关系已经引起了人们的广泛关注。现有的研究多是在甲醛接触工人、病理工作者和尸体防腐者等职业人群中进行的。1986~1996 年的21 个病例2对照研究中,有5 个研究显示甲醛与人类肿瘤有关。1986~1996 年的24 个队列研究中,有15 个研究显示甲醛与人类肿瘤有关。Blair[9 ] 和Partanen[10 ] 分别对1975~1991年间进行的甲醛与人类肿瘤的流行病学研究进行了元分析(meta analysis) 。Blair 认为甲醛的高浓度和低浓度暴露均不能增加患鼻腔癌的危险,相对危险度(RR) 分别为018 和111。Partanen 则发现甲醛的暴露能增加患鼻窦癌的危险性,RR = 1175 。两人都认为甲醛最高浓度暴露组患鼻咽癌的危险性增高,RR值为211~2174 。Collins 等[11 ] 收集1975~1995 年间发表的甲醛与鼻窦癌、鼻咽癌、肺癌关系的文章进行元分析。结果显示,对于鼻窦癌,基于病例2对照研究的RR 为013 ,95/100CI 为011~019 ,基于队列研究的RR 为118 ,95/100CI 为114~213。与Blair 和Partanen 的研究结果不同的是,未发现甲醛暴露能导致鼻咽癌的危险性增加。

除了呼吸道肿瘤之外,还有许多关于甲醛与其它系统肿瘤关系的研究。Collins 等[12 ]收集了14 篇甲醛与胰腺癌流行病学的文章,进行元分析。结果发现甲醛暴露与胰腺癌之间有微弱的联系,RR = 111 , 95/100CI 为110~
113。但是联系只限于尸体防腐者(RR = 113 ,95/100 CI 为110~116) 和病理解剖人员(RR =113 , 95/100 CI 为110~117) ,在甲醛暴露工人中未发现联系(RR = 019 , 95/100 CI 为018~111) 。

综上所述,甲醛与人类肿瘤之间的因果关系尚不能确定,还有待于更多的流行病学研究加以验证。

4.2 遗传毒性
一些研究表明,在职业接触甲醛的人群中,口腔粘膜和鼻粘膜细胞中微核发生率增高。外周血淋巴细胞发生染色体变异、姊妹染色体交换和出现DNA2蛋白交联物质(DNA2protein cross2links , DPC) 。DPC 是职业接触与环境污染致癌、致突变物质对生物大分子的一种重要遗传损害,是近年来倍受关注的化学物质毒作用的分子生物标志物。
DPC是DNA 与蛋白质分子之间形成的一种稳定的共价结合物。与其他类型的DNA 损伤相比,DPC 较难修复,在细胞周期中持续时间较长。DPC 一旦形成将使与之交联的核蛋白失去正常的功能,而核蛋白是维持DNA 构象的重要成分,并参与调控DNA 的转录与复制。在DNA 复制过程中,与蛋白质交联的DNA 往往不能被复制酶识别,从而造成某些
重要基因如抑癌基因丢失,继而引发肿瘤。Shaham 等[13 ] 的研究发现,甲醛暴露工人外周血白细胞中,DPC 的水平显著高于对照组。并且发现甲醛的暴露年数与DPC 含量之间存在线性关系,并认为DPC 可作为甲醛暴露生物监测的标志物。

4.3 刺激作用和对肺功能的影响
有研究表明,从事树脂、化学、家具和木材生产的甲醛职业接触人群中,眼和呼吸道刺激症状的发生率明显增高。在这些研究中,甲醛平均浓度一般在0120mgPm3 以上。在新装修的居室中,由于甲醛引起的眼和呼吸道刺激症状也普遍存在。Bender[14 ] 的测试仓研究表明,在甲醛浓度为112mgPm3 时可引起测试者可逆的肺功能变化(1 秒用力呼气量和最大中段呼气量降低) 。Ulvestad 等[15 ] 的研究表明,甲醛暴露工人(甲醛浓度为515~300mgPm3 ) 的肺功能比对照组显著降低。

4.4 对免疫系统的影响
甲醛暴露对人体免疫系统影响的流行病学研究多集中在过敏反应。有研究表明甲醛暴露工人的哮喘患病率显著增高,可能与免疫机制有关。对居室中甲醛暴露与6 个月~3 岁儿童哮喘之间的关系进行病例2对照研究,发现当室内甲醛浓度≥60mgPm3 时,儿童患哮喘的危险明显增加[16 ] 。Ying 等[17 ] 对23名上解剖课时暴露于甲醛的医学生进行研究,为期8 周, 暴露浓度为01299 ~ 01508mgPm3 ,每周3 次,每次3 h。结果发现在外周血淋巴细胞中CD19 的百分比显著增高, 而CD3 、CD4 和CD8 的百分比显著降低。

5 结语
甲醛广泛存在于人类的生产生活环境中,并可对人体的多个系统造成损害,尤其甲醛对人类的致癌性更引起了广泛的关注,但目前尚无定论。建议进行以癌症为终点的人群前瞻性研究,并可应用接触甲醛后人体从健康到癌症的不同发展阶段的生物标志物进行分子流行病学研究。

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