Environmental and Health Effects of Benzene Exposure among Egyptian Taxi Drivers

Abstract

Objectives. Badanie narażenia środowiskowego na benzen oraz skutków hematologicznych narażenia na benzen u taksówkarzy. Wprowadzenie. Narażenie na benzen wiąże się z niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi, w tym z zaburzeniami układu krwiotwórczego. Metody. Retrospektywne badanie kohortowe przeprowadzono od początku kwietnia 2017 r., do końca czerwca 2018 r., na 280 taksówkarzach (grupa narażona) i 120 nieeksponowanych dopasowanych osobach (kontrole). Narzędzia obejmowały z góry zaprojektowany kwestionariusz do samodzielnego wypełnienia, który zawierał pytania dotyczące danych osobowych (np. wiek, poziom wykształcenia i palenie tytoniu) oraz danych dotyczących ekspozycji (np. czas trwania i charakter ekspozycji). Badania obejmowały pełną morfologię krwi. Wykonano badania środowiskowe na obecność lekkich węglowodorów aromatycznych (składowych BTEX: benzenu, toluenu, etylobenzenu i ksylenu). Wyniki. Średnie wartości (ppm) stężeń benzenu, toluenu, etylobenzenu i ksylenu w powietrzu (odpowiednio 0,81 ± 0,42, 26,69 ± 0,54, 29,36 ± 2,35 i 25,11 ± 2,06) na stacjach były wyższe od międzynarodowych poziomów dopuszczalnych (). Podczas badania objawów klinicznych w ciągu ostatnich dwóch tygodni, częstość występowania bladości, zawrotów głowy, bólu głowy, bólu w pasie i plecach, zmęczenia, suchości w gardle i dyskomfortu była znacząco wyższa u taksówkarzy (odpowiednio 27,1%, 24,3%, 21,4%, 28,6%, 45,7%, 24,3% i 25,7%) niż wśród osób z grupy kontrolnej (odpowiednio 6,7%, 4,2%, 6,7%, 10%, 10%, 6,7%, 6,7% i 9,2%). Jeśli chodzi o choroby przewlekłe, nadciśnienie tętnicze było najczęściej występującą chorobą przewlekłą wśród kierowców (17,1%) niż wśród osób z grupy kontrolnej (5,8%) (). Jeśli chodzi o samoocenę stanu zdrowia, 20,0% taksówkarzy zgłosiło zły stan zdrowia, podczas gdy 31,4% zgłosiło bardzo dobry stan zdrowia (). MCH (pg), TLC (×103/μl) i płytki krwi (×103/μl) były istotnie niższe wśród kierowców taksówek (odpowiednio 26,33 ± 2,31, 6,55 ± 1,38 i 189,07 ± 53,25) (, <0,001, i <0,001). Wnioski. Stwierdzono nieprawidłowe wyniki badań hematologicznych u taksówkarzy w związku z narażeniem na benzen. Zdrowie taksówkarzy jest ogólnie zagrożone. Zaleca się utworzenie kliniki okresowych badań kontrolnych i edukacji zdrowotnej dla kierowców taksówek.

1. Wprowadzenie

Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) sklasyfikowała benzen jako czynnik rakotwórczy dla ludzi. Wewnątrz ciała benzen jest metabolizowany w wątrobie w kilku etapach przez cytochrom P450 2E1, gdzie powstaje wiele metabolitów z otwarciem pierścienia i metabolitów z hydroksylacją pierścienia (np. fenole i katechole). Te krążące związki fenolowe mogą być transportowane do innych narządów, np. do szpiku kostnego, gdzie są dalej utleniane w wyniku reakcji, w których pośredniczą peroksydazy, do wysoce reaktywnych chinin. Chinony, takie jak hydrochinon (HQ) i para-benzochinon (p-BQ) są silnymi związkami hematotoksycznymi i genotoksycznymi, które mogą być przekształcane przez oksydoreduktazę chinonową NAD(P)H (NQO1) z powrotem w mniej toksyczne hydroksylowane metabolity. Narażenie na benzen wiąże się z niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi, w tym z zaburzeniami hematopoetycznymi, takimi jak niedobór szpiku kostnego objawiający się zmniejszeniem liczby krążących komórek krwi, niedokrwistość, małopłytkowość, leukopenia, niedokrwistość aplastyczna i ostra białaczka szpikowa zarówno u gryzoni, jak i u ludzi. Jednak mechanizmy hematotoksyczności wywołanej przez benzen nie są do końca poznane. Po zmniejszeniu zawartości ołowiu w benzynie od 1995 r. i wprowadzeniu benzyny bezołowiowej w Egipcie do 1998 r., benzen, toluen, ksylen i związki tlenowe są najczęściej dodawanymi dodatkami do benzyny w celu poprawy liczby oktanowej i zmniejszenia ilości spalin w silniku, co pozwala na bardziej efektywne spalanie paliwa. Najczęściej stosowane natleniacze obejmują eter etylo-tert-butylowy (ETBE), eter metylo-tert-butylowy (MTBE), etanol i metanol. Narażenie na działanie toluenu i ksylenu może powodować objawy neuropsychologiczne, w tym zmęczenie, bóle głowy, senność, bezsenność, depresję, niepokój, trudności w koncentracji lub zapamiętywaniu, uczucie upojenia alkoholowego i inne zaburzenia poznawcze. Na całym świecie i w Egipcie, niektóre badania koncentrowały swoją pracę na zaburzeniach zdrowotnych wśród pracowników stacji paliw, a inne badały stan zdrowia wśród kierowców taksówek, ale w Egipcie, istnieje niedostatek badań w tej dziedzinie, więc ta praca została wykonana w celu zbadania ekspozycji na benzen u kierowców taksówek z obszarów wiejskich i miejskich i zbadania hematologicznych skutków ekspozycji na benzen.

1.1. Wielkość próby

Based on past review of the literature , sample size had been calculated at 95% CI and power 80%, and totally, 266 taxi drivers were recruited. Próbę zwiększono do 300, aby przeprowadzić badanie pilotażowe i uniknąć rezygnacji z badania. Ostateczna wielkość próby wyniosła 280 taksówkarzy. Około 120 osób dobranych pod względem wieku i płci zostało zrekrutowanych.

2. Uczestnicy i metody

Gubernatorstwo Menoufia jest egipskim gubernatorstwem liczącym ponad 4 miliony osób. Posiada kilka okręgów; okręg Shibin El Kom jest jednym z największych i najbardziej zatłoczonych. Będąc stolicą gubernatorstwa, dystrykt Shibin El Kom, zamieszkały przez ponad pół miliona osób, jest centrum wszystkich głównych usług administracyjnych i edukacyjnych. Usługi taksówkarskie są dostępne tylko w tym okręgu. Można sobie wyobrazić, jak ogromna jest liczba ludności; taksówka służy oprócz wszystkich rodzajów autobusów, samochodów i pociągów. Taksówkarze pracują od wczesnego ranka do późnych godzin nocnych każdego dnia, aby zarobić na swoje utrzymanie. Są oni narażeni na działanie benzenu i wszelkich form zanieczyszczenia powietrza przez wiele godzin. Retrospektywne badanie kohortowe przeprowadzono od początku kwietnia 2017 roku do końca czerwca 2018 roku. Uzyskano zgodę od Komisji Etyki Badań Medycznych w Menoufia Faculty of Medicine. Po wyjaśnieniu celów badania, od wszystkich uczestników pobrano ustną zgodę na udział w badaniu. Aby ocenić stan zdrowia tych kierowców, konieczne było dokonanie analizy sytuacji i wybranie przepełnionych dni, szczególnie w sezonie edukacyjnym. Na początku wyznaczono 4 dni przepełnione, aby w sposób ciągły monitorować narażenie na BTEX w powietrzu atmosferycznym podczas ośmiogodzinnych zmian roboczych. Kierowcy zostali wybrani losowo poprzez podzielenie dnia na 3 zmiany; od godziny 10 rano do godziny 6 wieczorem wybrano zmianę do przeprowadzenia badania. Wybrano zatłoczone ulice w mieście. Następnie począwszy od godziny 10, zespół został rozprowadzony, i zalecono, aby wybrać co drugą taksówkę, aby wybór był w sposób losowy. Zrekrutowano około 280 kierowców zarówno z obszarów wiejskich, jak i miejskich okręgu Shibin El Kom oraz 120 nienaświetlonych, dopasowanych osób spośród krewnych kierowców i osób niebędących kierowcami. Wszyscy uczestnicy badania zostali poddani następującym badaniom.

2.1. Kwestionariusz

Zaprojektowany wcześniej kwestionariusz wywiadu został przeprowadzony przez autorów w miejscu pracy na obszarach wiejskich i miejskich miasta Shibin El Kom. Po zapoznaniu się z literaturą autorzy ustalili kwestionariusz, który został przetestowany pod kątem poprawności merytorycznej przez radę specjalistów z Departamentu Zdrowia Publicznego i Medycyny Społecznej. Współczynnik alfa Cronbacha wyniósł 0,81. Badanie pilotażowe przeprowadzono na 5 osobach w celu sprawdzenia wykonalności i możliwości zastosowania narzędzi, a następnie wprowadzono odpowiednie modyfikacje. Kwestionariusz zawierał dane demograficzne (np. wiek i płeć), szczególne nawyki (np. palenie tytoniu i picie alkoholu) oraz historię zawodową (np. godziny pracy/dzień i lata ekspozycji). Zebrano również wywiad lekarski dotyczący objawów neurologicznych i hematologicznych oraz wywiad dotyczący chorób w przeszłości (np. neurologicznych, psychiatrycznych, krwi, nerek i cukrzycy). Dane były zbierane od początku dnia o 9 rano, a mniej zatłoczone dni zostały wybrane, aby mieć czas na wywiady z kierowcami z dobrym temperamentem.

2.2. Pełna morfologia krwi (CBC)

Dwa ml krwi pobrano przez nakłucie żyły przy użyciu sterylnej plastikowej strzykawki. Ta próbka krwi została następnie dostarczona do sterylnej plastikowej probówki zawierającej EDTA (etylenodiaminotetraoctan disodowy) jako antykoagulant, a następnie wprowadzona do automatycznego licznika (Sysmex K 1000), który bezpośrednio podaje stężenie Hb, liczbę WBC, RBC i płytek krwi.

2.3. Pomiary środowiskowe (Monitorowanie BTEX w powietrzu atmosferycznym za pomocą chromatografii gazowej)

Ekspozycja na BTEX w powietrzu atmosferycznym była stale monitorowana podczas ośmiogodzinnych zmian roboczych w 120 taksówkach z zapewnionym zaangażowaniem do pracy w zatłoczonych obszarach miejskich, ponieważ niektórzy kierowcy wiejscy ogłosili, że kończą pracę wcześniej, ponieważ ich domy znajdowały się z dala od miasta. Próbki powietrza pobrano wewnątrz taksówki metodą aktywnego poboru z przepływem 100 ml/min przy użyciu zasilanej bateryjnie pompy SKC model PCXR4. Do pobierania próbek zastosowano wkłady z węglem aktywnym. W każdej taksówce pobierano po dwie próbki w dwóch różnych dniach. Zawartość każdego wkładu umieszczano w osobnej fiolce, którą szczelnie zamykano i umieszczano na 20 min w chłodzonej drodze, a następnie pozostawiano na 1 godz. w temp. 10°C. Próbki ekstrahowano dwusiarczkiem węgla (CS2), a następnie roztwór próbki analizowano metodą chromatografii gazowej. Do analizy chemicznej użyto kolumny VF-5MS (długość 30 m, średnica wewnętrzna 0,25 mm, grubość warstwy 0,25 Pm). Piec kolumny został wstępnie zaprogramowany na temperaturę 40°C przez 3 minuty, po czym następowało ogrzewanie z szybkością rampy 15°C-min-1 do temperatury końcowej 200°C. Temperatura końcowa była utrzymywana przez 6 minut. Kalibrację BTEX przeprowadzono przy użyciu roztworu wzorcowego (Supelco EPA TO-1 Mix 1A). Do budowy krzywej kalibracyjnej użyto roztworów o stężeniach od 0,1 do 4,0 ng-PL-1. Współczynniki korelacji były zawsze powyżej 0,99. Granica oznaczalności obliczona dla każdego BTEX-u wynosiła (20 pg-PL-1), w odniesieniu do stężenia 1,0 Pg-m-3 w atmosferze. Pod nadzorem wykwalifikowanego profesora z wydziału zanieczyszczeń powietrza, w Narodowym Centrum Badawczym, Kair, Egipt, wszystkie te kroki zostały wykonane.

2.4. Zarządzanie danymi

Wyniki zostały zebrane, zestawione w tabelach i poddane analizie statystycznej przy użyciu komputera osobistego IBM i pakietu statystycznego SPSS wersja 20 (SPSS Inc., Chicago, USA). Wykonano dwa rodzaje statystyk: statystyki opisowe (np. procent (%), średnia (X) i odchylenie standardowe (SD)) oraz statystyki analityczne (np. test t-Studenta zastosowano do porównania średnich ciągłych zmiennych ilościowych parametrycznych, a test Z do porównania proporcji). Statistical significance was accepted for .

3. Results

Ambient concentrations of benzene (ppm), toluene, ethyl benzene, and xylene (0.89 ± 0.42, 27.37 ± 6.59, 29.16 ± 2.50, and 25.04 ± 2.17, odpowiednio) były znacznie niższe niż mierzone przez Abdel-Rasoul et al. (3,69 ± 1,88, 120,59 ± 1,17, 133,70 ± 7,20, i 114,35 ± 6,86 ppm, odpowiednio), które już przekraczają odpowiednie lokalne i międzynarodowe wytyczne bezpieczeństwa dla tych elementów () (Tabela 1 i rysunek 1). Jeśli chodzi o ogólną charakterystykę badanych grup, nie stwierdzono istotnych różnic w zakresie wieku, stanu cywilnego czy dochodów. Jeśli chodzi o palenie tytoniu, to było ono istotnie wyższe wśród kierowców (70%) niż w grupie nie narażonej (55,8%) () (tab. 2). Jeśli chodzi o ocenę stanu zdrowia kierowców i grupy nienarażonej, częstość występowania bladości, zawrotów głowy, bólu głowy, bólu w pasie i plecach, zmęczenia, suchości w gardle i dyskomfortu była istotnie wyższa u kierowców taksówek (odpowiednio 27,1%, 24,3%, 21,4%, 28,6%, 45,7%, 24,3% i 25,7%) niż w grupie kontrolnej (odpowiednio 6,7%, 4,2%, 6,7%, 10%, 10%, 6,7%, 6,7% i 9,2%). W przypadku chorób przewlekłych, nadciśnienie tętnicze było najczęściej występującą chorobą przewlekłą wśród kierowców (17,1%) niż wśród osób z grupy kontrolnej (8,3%) (). Ból talii i pleców w ciągu ostatnich 12 miesięcy stwierdzono u 54,3% kierowców w porównaniu z 10% w grupie nie narażonej. W zakresie samooceny stanu zdrowia 20,0% taksówkarzy deklarowało zły stan zdrowia w porównaniu z 0% w grupie nieeksponowanej, natomiast 31,4% taksówkarzy deklarowało bardzo dobry stan zdrowia w porównaniu z 70,0% w grupie nieeksponowanej (). Nie stwierdzono istotnej różnicy pomiędzy badanymi grupami w zakresie badań okresowych oraz otrzymywania edukacji zdrowotnej przed badaniem (odpowiednio 0,875 i 0,875) (tab. 3). Jeśli chodzi o efekty hematologiczne, MCH (pg), TLC (×103/μl) i płytki krwi (×103/μl) były istotnie niższe wśród taksówkarzy (odpowiednio 26,77 ± 3,58, 6,90 ± 1,49, i 204,60 ± 56,49) niż w grupie kontrolnej (27,61 ± 2,28, 8,57 ± 1,91, i 266,06 ± 52,87, odpowiednio) (, <0,001, i <0.001, respectively) while MCHC (gm/dl) was significantly higher among taxi drivers (33.90 ± 1.86) than among the unexposed group (31.36 ± 0.75) () (Table 4).

Rysunek 1

Stężenia benzenu (ppm), toluenu, etylobenzenu i ksylenu w otoczeniu w taksówce a wyniki stacji.