Toxic exposure and kidney function: urinary creatinine and glomerular filtration rate in traditional sulfur miners

《Toxicology Reports》：Toxic exposure and kidney function: urinary creatinine and glomerular filtration rate in traditional sulfur miners

　　

伊真火山口火山（Ijen Crater Volcano, ICV）被联合国教科文组织认定为生物圈保护区，具有高硫含量，是传统硫磺采矿工作的主要来源。然而，该地区天然硫的暴露会导致健康问题，尤其是肾功能障碍。本研究旨在评估有毒天然污染暴露与肾功能损伤之间的关系。研究方法调查了空气中的有毒天然污染物，即SO2和重金属。随后对60名受访者进行了尿液样本采集，受访者被分为两组：30名硫磺矿工作为暴露组（病例），30名未从事采矿活动的当地居民作为对照组。收集尿液样本进行肌酐水平分析，并计算肾小球滤过率（Glomerular Filtration Rate, GFR）以评估肾功能。研究结果显示，在病例组中，66%（30人中的20人）的尿肌酐水平高于正常限值（≥1.3 mg/dL），而在对照组中，仅有30%（30人中的9人）超过该值。GFR分析显示，病例组中仅有两名受访者（6.7%）肾功能正常（GFR ≥90 mL/min），而53.3%（16名受访者）处于肾功能中度下降类别（GFR 30-59 mL/min），13.3%（4名受访者）患有严重肾功能下降（GFR 15-29 mL/min）。相比之下，对照组中有八名受访者（26.7%）肾功能正常，且中重度肾功能下降的患病率较低（分别为23.3%和3.3%）。伊真火山口火山的有毒天然污染暴露与肾功能损伤风险增加显著相关，这表现为病例组较高的尿肌酐水平和较低的GFR值。这些结果强调了在该生物圈保护区对该矿工人进行健康监测和实施预防措施的重要性。

论文解读：伊真火山口传统硫磺矿工毒性暴露与肾功能评估

研究背景与意义

位于东爪哇的伊真火山口（Ijen Crater Volcano, ICV）不仅是联合国教科文组织认定的生物圈保护区，也因其独特的“蓝火”现象和丰富的硫磺资源成为当地社区赖以生存的传统采矿地。然而，矿工在无充分防护的情况下长期暴露于火山活动释放的高浓度二氧化硫（SO₂）、硫化氢（H₂S）及多种重金属（如铬、砷、镉）环境中，面临严峻的健康威胁。尽管该地区环境毒性物质对呼吸系统的影响已有研究，但针对传统硫磺矿工这一特定群体肾功能影响的实证研究尚属空白。肾脏作为人体重要的排泄器官，极易受到外源性毒素的损害。尿肌酐（Urinary Creatinine）和肾小球滤过率（Glomerular Filtration Rate, GFR）是评估肾功能的金标准指标。因此，本研究旨在阐明ICV地区天然污染物暴露对传统硫磺矿工肾功能的具体影响，为制定职业健康和环境保护政策提供科学依据。该研究成果发表于《Toxicology Reports》。

关键技术方法

研究人员采用横断面研究设计，选取了60名研究对象，包括30名在ICV从事采矿至少一年的矿工（病例组）和30名年龄匹配且未参与采矿的当地居民（对照组）。研究首先通过高容量空气采样器（HVAS）结合电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定作业环境中的SO₂及六种重金属（V, Cr, Co, As, Cd, Pb）浓度。随后，收集两组人群的尿液样本，采用分光光度法（Jaffe法）测定尿肌酐水平，并利用Cockcroft-Gault公式基于血清肌酐、年龄、体重及性别计算GFR，进而对肾功能进行分期评估。统计分析采用Shapiro-Wilk正态性检验和Mann-Whitney U非参数检验比较组间差异。

研究结果

3.1 重金属与SO₂污染

环境监测数据显示，ICV作业区域空气中检测到的重金属浓度均远超阈限值（TLV-TWA ACGIH标准）。其中，镉（Cd）浓度约为标准值的1209倍，砷（As）和铅（Pb）分别超标约339倍和400倍。同时，六个采样点的SO₂浓度范围为3.14至18.24 mg/m³，最高值超出安全标准（0.65 mg/m³）约28倍。这表明矿工暴露于极高水平的混合毒性污染物中。

3.2 受访者特征

病例组与对照组在人口统计学特征上存在差异：矿工组多为40岁以上（22人）、体重56-65 kg（14人）、教育程度偏低（小学10人，初中14人）；而对照组则相对年轻、体重较高且受教育程度较好。尽管存在差异，但两组均来自同一社区，共享相似的背景环境，使得对比研究具有效度。

3.3 尿肌酐浓度

尿肌酐分析表明，病例组中有66%（20/30）的个体尿肌酐值高于正常值上限（≥1.3 mg/dL），显著高于对照组的30%（9/30）。研究人员指出，虽然高肌酐可能源于脱水或高强度体力劳动，但在该背景下主要反映了肾脏浓缩功能的异常及潜在的肾损伤。

3.4 统计分析

Shapiro-Wilk检验显示对照组数据非正态分布，故采用Mann-Whitney U检验。结果显示病例组与对照组尿肌酐浓度差异具有统计学意义（p-value = 0.0013）。箱线图进一步显示病例组中位数（约1.75 mg/dL）远高于对照组（约1.0 mg/dL），且离散度更大。

3.5 肾小球滤过率（GFR）

GFR评估结果揭示了更为严重的肾功能损害现状。病例组中仅6.7%（2人）表现为正常肾功能（GFR ≥90 mL/min），而53.3%（16人）已进入中度肾功能下降期（GFR 30-59 mL/min），另有13.3%（4人）处于重度下降期（GFR 15-29 mL/min）。相比之下，对照组绝大多数（73.3%）维持在正常或轻度下降阶段。通过与既往研究的对比，证实了长期暴露于硫磺及重金属污染环境与GFR显著降低的直接关联。

结论与讨论

本研究证实，伊真火山口（ICV）的天然硫磺暴露对传统硫磺矿工的肾功能造成了显著的负面影响。具体而言，矿工群体表现出极高的尿肌酐异常率和严重的GFR下降，其肾功能受损的患病率远高于非暴露的对照人群。这一发现不仅填补了该特定环境下职业健康研究的空白，也通过与其他环境污染（如大气颗粒物、铅暴露）导致肾损伤的文献互证，确立了环境毒物与慢性肾脏病（CKD）之间的流行病学联系。研究结论强烈呼吁，在ICV这类具有高生态价值的生物圈保护区内，亟需实施严格的职业健康监管，为矿工提供必要的个人防护装备（PPE），并通过工程控制降低作业环境中的毒物浓度，以防止不可逆的肾功能损伤发生。