二氧化氯氣體消毒劑亞慢性吸入毒性研究

1、二氧化氯氣體消毒劑亞慢性吸入毒性研究楊國光李 志 胡永成廣東省疾病預防控制中心，廣州510300摘要 目的 觀察二氧化氯氣體多次經(jīng)呼吸道接觸對實驗動物的蓄積毒性作用及其靶器官，并確定其 最 大未觀察到有害作用劑量和最小觀察到有害作用劑量， 初步獲得人體可直接暴露于二氧化氯氣體的 安全濃度。方法 將80只SPF級Wistar種健康大白鼠隨機分成低、中、高三個劑量組(劑量分別為10.0mg/ m3， 2h、 30.0mg/m3， 2h、 90.0mg/m3，2h)和陰性對照組四個組， 每組20只，雌雄各半，每天置于在動式染毒柜中染毒，試驗為期 90d， 觀察動物生理體征、體重、 臟體系數(shù)、 血液常

2、規(guī)、生化指標的變化和終 期動物肝臟、 腎臟、 氣管、肺、胃及小腸顯微鏡下組織病理學檢查。結(jié)果 大鼠一般生理體征、行為、 大 小便、皮毛等均無異常； 體重增長、臟器重量和臟體系數(shù)指標正常；血常規(guī)指標和血清生化指標未 發(fā) 現(xiàn)異常； 肝臟、腎臟、氣管、 肺、 胃及小腸等器官的大體解剖和組織病理學檢查未發(fā)現(xiàn)異常；在本 次 實驗條件下， 二氧化氯氣體的最小觀察到有害作用劑量可能小于90.0mg/m3,2h，二氧化氯氣體的最 大 未觀察到有害作用劑量大于30.0mg/m3，2h;在本次實驗條件下，未發(fā)現(xiàn)二氧化氯氣體對大鼠亞慢性 吸入毒性的主要靶器官。 結(jié)論 依據(jù)二氧化氯氣體的亞慢性吸入毒性試驗結(jié)果，二氧化

3、氯氣體的最大未 觀 察到有害作用劑量大于30.0mg/m3，2h，以 100的安全系數(shù)外推到人，初步獲得人體可直接暴露于二 氧化氯氣體的安全濃度為0.30mg/m3，2h每天。關鍵詞二氧化氯氣體;亞慢性吸入毒性基于佛山市愛普克斯環(huán)?？萍嫉目諝庀緳C產(chǎn)生的二氧化氯氣體殺滅流感病毒的有效空 氣消毒濃度為二氧化氯030mgm3，同時空氣中的二氧化氯氣體在120分鐘內(nèi)變?yōu)?故本實驗設低、中、高三個劑量組，劑量分別為10Omgm3(2h)、30omgm3(2h)、90Omgm3(2h)，染毒期間90天。 實際染毒劑量相當于其殺滅流感病毒劑量的333、100、300倍，另設陰性對照組。113動物和實驗室。

4、SPF級68周齡Wistar種健康大白鼠，雌雄各半，雌性體重141"-1729，雄性體重178-一2199，由南 方醫(yī)科大學實驗動物中心提供(動物生產(chǎn)許可證號：SCXK(粵)20060015，動物質(zhì)量合格證編 號：0083181)。動物實驗室為SPF級，實驗動物使用許可證號：SYXK(粵)2003-0011。室溫22±2， 濕度60"80。114儀器和試劑 智能動式染毒柜，動物天平，日立7600全自動生化儀和雅培3700全自動血球計數(shù)儀檢測，蔡斯病理檢測系統(tǒng)；檢測試劑由儀器生產(chǎn)商提供。12試驗方法121試驗方法 大鼠在實驗室條件下檢疫一周后，隨機分成受試物低、中、

5、高三個劑量組和陰性對照組，每組20只，雌雄各半，分籠飼養(yǎng)。由生產(chǎn)廠家把消毒機產(chǎn)生的二氧化氯濃度設定為10Omgm3、30Orgm3、 90Omgm3，試驗開始前用氫氧化鈉溶液吸收動式染毒柜內(nèi)的氣體，取吸收液用五步碘量法測定二氧化 氯濃度進而計算柜內(nèi)的二氧化氯實際濃度，并根據(jù)檢驗結(jié)果再調(diào)整設定使之與設計劑量相符。然后把 大鼠(每次20只)在動式染毒柜中，把智能動式染毒柜設定，空氣來源為正常的室內(nèi)空氣，通過空氣 壓縮機把二氧化氯氣體和空氣送進動式染毒柜，其設定的氣體流速與檢測濃度時一致，進行染毒，每 天2小時，陰性對照組每天置于染毒柜中，給予正?？諝?。染毒后將動物放回籠中，正常飼養(yǎng)，連續(xù)30天。每

6、鼠保證有充足飲水和飼料供應，自由飲食。每日觀察動物生理體征，每周稱量并記錄動物體重。122觀察指標1221大鼠一般生理體征、外觀、行為、大小便、眼睛、皮毛等。1222體重、臟體系數(shù)。1223血液常規(guī)和生化指標：血紅蛋白，紅細胞計數(shù)，白細胞數(shù)及白細胞分類計數(shù)，谷丙轉(zhuǎn)氨酶， 谷草轉(zhuǎn)氨酶，血糖，總蛋白，白蛋白，總膽固醇，肌酐和尿素氮等。1224肝臟、腎臟、氣管、肺、胃及小腸、性腺等器官的大體解剖和肝臟、腎臟、氣管、肺、胃及小腸組織病理學檢查。123數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析 數(shù)據(jù)用SPSSll0軟件包進行方差分析。 2結(jié)果與分析21一般情況：大鼠生理體征、體重、外觀、行為、大小便、眼睛、皮毛等均無異常。22

7、體重的變化：從表1可見，雄性高劑量組第8周體重及第13周體重與陰性對照組比較，差異365有顯著性意義口<o05)，其余各劑量組體重與陰性對照組比較，差異無顯著性意義(P>o05)，表明二氧化 氯氣體在90OmWm3劑量下使大鼠生長減慢，而在30Omed m3劑量以下下對大鼠生長無明顯影響。表1二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗大鼠體重變化情況(n=lO，i±S) 23血常規(guī)指標：從表2、表3可見，雌性劑量組白細胞分類指標與陰性對照組比較，差異有顯著病理改變(例數(shù))雄雌雄肝細胞水腫OOO肝細胞脂肪變性OOO肝細胞嗜酸性變OOO炎細胞浸潤20 0其他00 0性意義(P<o0

8、5)，但波動在本實驗室歷史參考正常值范圍內(nèi)。其余各劑量組血常規(guī)指標與陰性對 照組之間差異無顯著性意義(P>o05)。結(jié)果顯示二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗血常規(guī)檢驗未見異常。表2二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗急性吸入毒性試驗血常規(guī)指標(孑±s)表3二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗急性吸入毒性試驗白細胞分類指標(n=lO,i±S)24血生化指標：從表4、表5可見，若干劑量組的血糖、總膽固醇、甘油三酯、白球比、谷丙轉(zhuǎn) 氨酶、尿素氮、肌酐指標與陰性對照組比較差異有顯著性意義(P<005)；但均波動在本實驗室歷史參-366考正常值范圍內(nèi)。其余指標各劑量組與陰性對照組之間差

9、異無顯著性意義(P>O05)，結(jié)果顯示二氧 化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗生化指標無異常。表4二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗急性吸入毒性試驗血清生化指標(n=lO，i±s) 注：與陰性對照組比較宰表示P<O05。表5二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗急性吸入毒性試驗血清生化指標(n=lO，i±s) 注：與陰性對照組比較木表示P<O05。25臟器重與臟體系數(shù)：從表6可見，雄性高劑量組肝重及腎重與陰性對照組比較，差異有顯著性意義(P<o05)，其余各指標劑量組與陰性對照組之間差異無顯著性意義(P>005)這可能是由于高劑 量組動物體重增長減緩的原因。結(jié)果顯

10、示二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗臟器重與臟體系數(shù)指標在30Omgm3劑量以下正常。表6二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗大鼠臟器重與臟體系數(shù)結(jié)果(n=10，孑±s) 注：與陰性對照組比較木表示P<O05。劑量肝重肝體系數(shù)腎重腎體系數(shù)脾重脾體系數(shù)一!型磐!墨!塑!曼!生!g!盟001150士094307 4-018272 4-023073士004 081士009022士0021001054士126298 4-023253 4-023072 d-O06079士014022 4-0033001086士066307 4-014264 4-014075士004079 4-0。23022士00

11、6。900986 d-O48木302 4-020245士013075 4-005o70 4-011021士003O 07 1 O 士 O 73 06 士 Ol 64 士 O l7O 7 1 士 0O 5 6OO 24O雌l O 07 3 l 士 0 03 2 3 士 Ol 5 6 士 O l 3O 6 9 士 0O 6 2OO 27O3O O6 5 3 士 O 72 O3 O6 士 Ol 5 5 士 O l8O 7 3 士 OQ 540O 2 5O性9 0 O6 5 O 士 1 0 22 9 5 士 O 船盯l 5 3 士 O 2 OO 6 9 士 O 似：弓O 5 6 士士士士 O 加M叮O

12、 25 ±±士士 0 M36726病理學檢查：261大體檢查：肝臟、腎臟、氣管、肺、胃及小腸、性腺等器官的大體檢查，未見異常情況。262組織病理學檢查：在大體檢查多個臟器無肉眼可見病變的前提下，對高劑量組和對照組動物 (每組動物數(shù)n=20，雌雄各半)的氣管、肺、肝臟、腎臟、胃及小腸進行組織病理學檢查。結(jié)果如下： 肝臟：雄性對照組1例動物肝臟散在點狀壞死灶，另有l(wèi)例動物肝臟見1個小壞死灶，以上壞死 灶均伴炎細胞浸潤。其余動物肝臟被膜完整，未見增厚，肝小葉結(jié)構(gòu)完整。未見肝細胞明顯水樣變性、脂肪變性或壞死等病理改變。肝細胞內(nèi)及膽管內(nèi)未見膽汁淤積。門管區(qū)無擴大，無滲出等異常表現(xiàn)。結(jié)

13、果見下表：表7二氧化氯氣體亞慢性吸入毒性試驗大鼠肝臟病理組織學檢查結(jié)果病理改變對照組高劑(例數(shù))雄雌雄 肝細胞壞死I散在點狀壞死灶1 o o 訃壞死灶1個1O O肝細胞水腫O0 0肝細胞脂肪變性OO 0肝細胞嗜酸性變OO 0炎細胞浸潤20 0其他OOO腎臟：皮髓質(zhì)結(jié)構(gòu)清晰，腎小球未見明顯腫脹或萎縮、纖維化，也未見變性、壞死等病理改變。 腎小管上皮細胞未見變性、壞死，集合管未見各類管型。間質(zhì)未見炎癥細胞浸潤。胃及小腸：鏡下可見各層結(jié)構(gòu)清晰，粘膜上皮完整，未見糜爛、出血、壞死或潰瘍形成，腺體排 列整齊，未見萎縮或增生；肌層未見肥厚或萎縮。氣管：鏡下可見氣管壁結(jié)構(gòu)完整，管腔未見擴張或變窄，腔內(nèi)未見炎

14、癥、出血、滲出等改變，管 壁內(nèi)未見炎癥細胞浸潤；粘膜上皮細胞未見變性、壞死及增生、化生等改變，軟骨環(huán)結(jié)構(gòu)完整，未見 變性、萎縮；管壁平滑肌束未見斷裂、萎縮。肺：漿膜完整，未見增厚；肺內(nèi)各級支氣管及肺泡結(jié)構(gòu)完整，各級支氣管管腔與肺泡腔正常，未 見擴張，無滲出、水腫、出血及炎癥細胞浸潤等改變；各級支氣管粘膜上皮細胞未見變性、壞死及增 生、化生等改變，未見肺泡擴張，肺組織未見纖維化、腫瘤等改變。對照組與高劑量組動物肺間質(zhì)均 可見少量炎細胞浸潤，但在動物例數(shù)與程度上組間未見顯著性差異。綜上，對照組與高劑量組大鼠的肝臟、腎臟、氣管、肺、胃及小腸的病理學觀察結(jié)果大致相同， 未見與受試物有關的特殊病理改變。

15、4小結(jié)：每天對大鼠以10Omgm3、30Omgm3、90omgm3的二氧化氯氣體染毒2小時，共90 天，結(jié)果顯示：大鼠一般生理體征、行為、大小便、皮毛等均無異常；在30Omgm3劑量以下體重增 長、臟器重量和臟體系數(shù)指標正常；血常規(guī)指標無異常；血清生化指標無異常；肝臟、腎臟、氣管、 肺、胃及小腸等器官的大體解剖和組織病理學檢查未發(fā)現(xiàn)異常；在本次實驗條件下，二氧化氯氣體的 最小觀察到有害作用劑量可能小于90Omgm3，2h，二氧化氯氣體的最大未觀察到有害作用劑量大于30Omgm3，2h；在本次實驗條件下，未發(fā)現(xiàn)二氧化氯氣體對大鼠亞慢性吸入毒性的主要靶器官。3683討論 研究資料表明(9)，二氧化

16、氯能很好地殺滅細菌、病毒，是由于二氧化氯具有強氧化性，但卻不會對動、植物機體產(chǎn)生損傷，原因在于細菌、病毒細胞結(jié)構(gòu)與動、植物機體截然不同。細菌、病毒屬原 核細胞生物，其絕大多數(shù)酶系統(tǒng)分布于細胞膜近表面，易受攻擊；而動、植物多屬真核細胞生物，其 酶系統(tǒng)多深入到細胞里的細胞器中而得到保護，因此它不易與二氧化氯接觸而受到氧化。此外，高等 動、植物(包括人體)機體在受到外來物侵害時會自動產(chǎn)生抵抗外來物質(zhì)的保護系統(tǒng)(如抗氧化系統(tǒng) 等)，從而完全保護機體不受二氧化氯的傷害。生物界對二氧化氯的敏感順序為：非細胞病毒>單細胞 原核生物(細菌)>單細胞真核生物>多細胞真核生物>高等動、植物

17、。本實驗亦說明二氧化氯氣體在有 效殺滅流感病毒濃度的100倍濃度下對大鼠并無明顯的傷害作用?；瘜W品危險度評估的步驟通常包括危害確定(hazard identification)、危害描述(hazard characterization)、暴露評估(exposure assessment)和風險描述(risk characterization)。暴露評估是化學品有 害物評估的最重要一環(huán)。暴露評估是在獲得化學品使用劑量濃度的基礎上，通過動物毒理學試驗數(shù)據(jù) 如T25(動物在生活周期內(nèi)導致癌腫、神經(jīng)毒性、生殖毒性等增加25發(fā)生幾率的每日接觸劑量)、 NOAEL值(最大未觀察到有害劑量)、LOAEL值(

18、最小觀察到有害劑量)、BMDL(置信度下限)等 計算出暴露邊界比(MOE)。MOE可衡量化學品的危害水平，也是建立人群暴露于化學品的安全標準 的重要依據(jù)。因此，要獲得人體可直接暴露于二氧化氯氣體的安全濃度，首先必須獲得使用二氧化氯 氣體取得效果的濃度，進而通過一系列的動物毒理學試驗，通過安全系數(shù)(safety factor)換算，方可 獲得人體可直接暴磊于二氧化氯氣體的安全濃度。由于二氧化氯已廣泛應用于社會生產(chǎn)和生活的各個 方面，制訂人體可直接暴露于二氧化氯氣體的安全濃度標準是十分必要的。美國職業(yè)安全衛(wèi)生署 (OSHA)1972年正是根據(jù)Paulet和Desbrousesl970年的小白g-氧

19、化氯氣體亞急性吸入試驗結(jié)果(9)，制訂了人體可直接暴露于二氧化氯氣體的安全標準(03mgm3，8hd)，但當時二氧化氯應用未夠廣泛， 其標準是針對二氧化氯氣體的泄漏而定。在現(xiàn)階段有必要根據(jù)二氧化氯氣體的應用情況重新制訂標準。 依據(jù)本試驗結(jié)果，以安全系數(shù)100換算，可初步認為人體直接暴露于二氧化氯氣體(O3mgm3，2hd) 是安全的，并在可能的情況下進行流行病學調(diào)查確定人體直接暴露于二氧化氯氣體的安全標準。參考文獻 fl】黃志明，張東曙，劉波，等二氧化氯在空氣消毒中的應用中國消毒學雜志200421(2)；157【2】孫玉卿，周密，張帆消毒用二氧化氯產(chǎn)品研究進展中國消毒學雜志200320(2)：151【3】張非凡二氧化氯對公用設施消毒效果的研究中國衛(wèi)生檢驗雜志200313(2)：233【4盛瑋，薛建平，張愛民，等二氧化氯在葡萄保鮮中的應用生物學雜志200522(2)：43-4【5Ellis M，Cookscy K Dawson E Han I，Vergano P Quality of fresh chicken breasts lls咄a combination of modified atmosphere packaging and chlorine dioxide sachets(JcIJ Food Prot2006Aug