作者说:本文只是一个初步分析,进行深入的数理流行病学研究,还需要大量的工作。但是中国目前推进垃圾焚烧的势头令人担忧,迫不得已仓促发表此文,以期唤起警觉,希望病理学、大气化学方面的专家能共同开展深入研究,避免发生不可弥补的伤害。
前言:人类对癌症还有很多的未知,要研究垃圾焚烧与癌症的关系需要依赖流行病学的方法,幸运的是一些发达国家降低肺癌发病率有显著的成效,为我们提供了充足的流行病学实验数据,特别是1996年在日本龙崎取城垃圾焚烧厂周边的土壤、居民血液中检测出高浓度的二恶英,癌症发病率是日本平均的2倍,1997年出台的二恶英控制措施是有针对性的,二恶英大气浓度大幅下降、肺癌死亡率出现拐点的同时,同期进行的大规模环境干预手段不多,同时由于日本废物焚烧排放二恶英所占比例最高,数据相对单纯和全面,是非常好的研究这二者关系的对象。我们可以通过对日本垃圾焚烧危害的评估,推测中国垃圾焚烧排放二恶英的风险性。
(一)日本垃圾焚烧排放的二恶英与肺癌
1-1【日本二恶英】
日本是个垃圾焚烧大国,1997年日本排放到大气中的二恶英94%来源于垃圾焚烧,到2004年仍有74%来自垃圾焚烧[1]。
1-2【日本肺癌】
日本也是癌症高发国家,每3个人就有1个死于癌症,其中肺癌的死亡率最高,与岛国清澈的天空形成令人费解的反差。
1-3【日本垃圾焚烧二恶英与肺癌】
1997年世卫组织国际癌症研究所将二恶英分类为“已知人类致癌物”[2]。尤其是已被证明可导致肺癌和肝癌[18]。
1996和1997的二年中,日本关闭了1000多家垃圾焚烧厂,1998年日本垃圾焚烧二恶英排放量急剧下降;同时,日本肺癌的世标年龄死亡率在同期出现拐点。
1-4【癌症死亡率拐点】
日本64岁以下癌症死亡率在同期出现的拐点,也非常清晰,主要是肝癌死亡率的下降。
虽然日本64岁以下的癌症死亡率有所下降,64岁以下癌症死亡率仍然超过70年代,而且总的癌症死亡率,特别是肺癌的死亡率依然上升[5]。
(二)日本其它致癌因素与肺癌的关联性强度
反证日本肺癌的世标年龄死亡率出现拐点的同期,日本垃圾焚烧二恶英排放量大幅下降占重要因素,就要排除其它可能的因素。
我们逐一观察每个人类已知肺癌致病关联因素,病毒、氡、吸烟、石棉、二氧化硫、颗粒物、VOC和PCP、CNP、PCB等,及治癌药物对这个拐点的影响,及日本在同期进行全国性干预的效果(忽略对全日本大数据影响小的职业性肺癌),由此判断日本肺癌的世标年龄死亡率趋势线和垃圾焚烧二恶英排放量的高度吻合不是偶然的巧合。
2-1【药物】
由于肺癌迄今缺乏有效药物,日本肺癌5年相对生存率始终较低,且同期未有上升拐点[16],日本肺癌世标年龄死亡率在1997年的拐点,可以排除是新药物在起主要作用。
2-2【病毒】
肺结核、慢性支气管炎的长期病变也会导致肺癌的发生。日本肺结核1948年就开始呈曲线急剧下降,和64岁以下癌症死亡率、肺癌世标年龄死亡率的拐点相差50年。
2-3【室内氡】
1992-1996年日本教育部科学司委托的调查,日本室内氡浓度平均浓度为15.5贝克/立方米,远小于Who的参考值100贝克/立方米,对比其它国家,可以忽略其影响。
2-3【吸烟】
60年代日本的吸烟率就开始下降,日本的禁烟运动始于上世纪90年代初,但肺癌发病率仍然上升[12]。面对日本媒体、公众的责问,有日本专家解释为,吸烟率下降到肺癌下降需要滞后期。
但是一个人停止吸烟,肺癌发病的可能性会逐渐下降,并且戒烟的时间越长发病的可能性越低,有调查团体研究了32个月内的死亡记录,发现即使连续吸烟数年后,戒烟还是可以在32个月内减少罹患肺癌的风险。
因此,如果日本肺癌高发的主要病因是吸烟,那么吸烟率的下降会导致人群肺癌发病近期有所下降或上升减缓,而不是继续保持原来的上升趋势30多年后才开始下降。
另一方面,在日本肺癌中“腺癌是目前组织型最多发的类型,占55—60%,有增加的倾向,男女都是最多的类型。非吸烟者中也会出现,女性肺癌中70—80%是腺癌[21]。”由于不抽烟的人更可能得肺腺癌,肺癌中腺癌比例的增加,说明90年代初是由吸烟以外的因素引起肺癌发病在上升。如图,大阪肺癌中的腺癌相比其它类型肺癌,比率在上升。到1999-2003年段二恶英,腺癌的上升趋势才有所减缓。
同时,对比2007年北京肺癌病例中腺癌占46.80%,其中女性肺癌患者中腺癌比例占60.83%[22],日本腺癌比率高于北京,由于非吸烟者中腺癌比率更高,所以说明日本吸烟以外的因素导致肺癌的比率相比北京更高。图中,大阪女性腺癌比例远远高于男性,因为男性吸烟率高。
另一方面,由于老年人鳞癌比率高,年轻人腺癌比率高,说明日本90年代初的肺癌上升不仅是老龄化问题。
2-4【石棉】
石棉肺癌的报告是从1935年提出,日本预防石棉危险有4次大的措施,分别在1975、1988、1995年和2002年,使石棉的使用大为减少,2002年日本由石棉引起的肺癌估计约为1,600人[24],相对日本每年肺癌世标年龄死亡人数,对肺癌世标年龄死亡率趋势线的拐点不具有决定性影响。
2-5【悬浮粒子和肺癌】
美国癌症学会的研究,空气中粒子浓度增加 1%,肺癌发病风险增加 14%[4]。日本的悬浮粒子浓度水平完全反映出日本青蓝的天空,也排除了其对肺癌上升趋势影响的可能。
2-6【二氧化硫】
日本肺癌趋势线和日本大气二氧化硫浓度的几乎没有关联性。
2-7【VOC】
日本挥发性有机化合物排放1980-2003年总体变化不大。但其中苯的浓度在同期降幅最大,降到日本空气苯限值3ug/m3以下,因为2000年1月的汽油中的苯浓度限制从5%调整为1%。苯的大气浓度和2000年日本男性肺癌的世标年龄发病率可能有一定关联,对女性肺癌死亡率影响不大,可能是因为,挥发性有机化合物持久性相比弱,主要是职业男性近距离的接触,也说明对日本总的肺癌世标年龄死亡率拐点的关联性不如垃圾焚烧二恶英。
2-8【二恶英和苯并芘联合】
用致癌物二恶英和苯并芘联合诱导构建大鼠肺癌的模型实验说明,二恶英和苯并芘联合作用可以增加致癌效果[28]。但1998-2002年日本大气中的苯并芘浓度变化不大,并且最高也没有超过世卫组织标准1ng/m3。
2-9【PCP、CNP、PCB与焚化炉的二恶英】
尽管6、70年代日本PCP、CNP、PCB有很高的排放水平,但通过2003年分析水体沉积构成与垃圾焚烧二恶英比较[18],其毒性当量已经很低,由此判定PCP、CNP、PCB的二恶英对肺癌拐点的影响已经可以忽略。
综合以上所有观察结果,未发现日本垃圾焚烧以外的其它因素对日本肺癌的世标年龄死亡率拐点的产生有决定性影响。
(三)英国二氧化硫排放和肺癌的关系
作为对比,我们可以观察到,由于英国50年代的严重空气污染和控制手段,影响其肺癌发病率曲线显著变化的是常规空气污染物。
3-1【英国二氧化硫和肺癌】
二氧化硫和苯并芘联合作用,动物肺癌的发病率高于单个因子的发病率。
1952年“伦敦烟雾事件”后,英国开始通过法律来解决污染,1954年伦敦出台《伦敦城法案》控制烟雾排放,1956年颁布了《清洁空气法》,50年代中期英国劳动年龄人口肺癌死亡率开始下降;
1974年出台《公害控制法》,70年代英国总的肺癌死亡率开始下降。英格兰和威尔士肺癌死亡率趋势线和英国二氧化硫排放趋势显示出关联性。
2010年英国人均生活垃圾焚烧量只有日本的4.4分之一,二恶英排放和肺癌显示出弱关联性。
3-2【世界二氧化硫排放比较】
从世界二氧化硫排放图表看,70年代欧洲二氧化硫排放相比东亚的排放量高出数倍。
3-3【欧洲二氧化硫和肺癌】
英格兰和威尔士肺癌趋势线和欧洲二氧化硫排放趋势也有高度关联性。
3-4【英国吸烟率】
英格兰和威尔士肺癌趋势线的大幅下降和英国吸烟率趋势线也可能有一定关联性。
由此验证:肺癌虽然有积累期,但主要致病污染源达到足够强度,污染物排放高峰可以和肺癌发病率高峰接近同步。
(四)日本二恶英排放减少与肺癌上升之谜
虽然日本二恶英排放持续减少,肺癌的世标年龄死亡率不断下降,但总的肺癌的发病率却依然上升,并且世界排名第4;2008年,世界184个国家地区肺癌发病率(所有年龄)最高的前5名是:匈牙利、丹麦、美国、日本、比利时[4],其中丹麦人均生活垃圾焚烧量世界第一。
对此有几个推测:
4-1推测一:【延后影响】
日本8、90年代的二恶英高排放导致的延后影响,这还要需要时间观察。
4-2推测二:【人口老化】
肺癌是老年病,2011年日本平均寿命82.7,世界排名第一,肺癌发病率世界排名第4;但澳大利亚平均寿命82.2,世界排名第8,肺癌发病率世界排名第32;而且在美国的亚裔平均寿命比日本更高;
并且2008年日本49岁以下的癌症发病率世界排名58,参考日本的大气环境容量,其癌症发病率依然较高。
4-3推测三:【医疗水平】发达国家医疗水平提高,降低了其它病的死亡率,使死于癌症的人增加;但日本1979年以来总死亡率的上升幅度甚至大于癌症死亡率上升幅度[11]。
4-4推测四:【出生率降低】
日本死亡率的上升,同时平均寿命世界排名第一,其中一个因素是出生率的降低,从勒杜克世界人口金字塔可以看出,日本1979年出生率开始降低,影响到同期平均寿命的升高;年轻人口持续降低,持续提高了总死亡率和肺癌死亡。(2010年日本49岁以下的死亡率6%)
因此需要对比各国某年龄的人口存活率和肺癌死亡比率,才能判断相同的死亡率之中,肺癌发病率是否高于其它国家。(2008年日本37岁人口的存活率是92%)
4-5推测三:【纳米粒子】
二恶英不仅可以以气态直接暴露于人体,还可以吸附在大气颗粒物上,虽然日本废物焚烧可以过滤0.3-0.5微米以上的超细粒子,但更小的粒子未被过滤,PM0.5可进入心血管系统,还能干扰神经系统;PM0.1是有效的有机物和重金属载体,极易被吸收入肺,沉积在肺泡[7]。
在德国大气中,被吸附到颗粒上的二恶英90%以上分布在小于1.35um的颗粒物上,二恶英含量随粒径的分布呈单峰型,dae主要分布在0.15um和0.45um。离源距离1.1公里,二恶英含量最高的二峰颗粒物对应粒径分别是1.4um和0.25um,离源距离2.1公里,含量最高的二峰颗粒物对应粒径分别是0.25um和0.78um[20]。以此推测,超细的粒子需要更长的积累期,因而在老年引发肺癌。
特别值得注意的是2011年后日本肺炎死亡率排序上升。
总之,目前日本垃圾焚烧的二恶英排放水平,对日本肺癌的发病率依然上升的影响是否比其它发达国家更大还未完全确定,但可以肯定的是,肺癌依然是重要的夺命杀手。
(五)日本垃圾焚烧二恶英排放对中国的参考作用
【中国肺癌世标年龄死亡率】
2011年勒杜克世界健康排名,中国肺部疾病世标年龄死亡率99.93人/10万人,世界第2;中国肺癌世标年龄死亡率33.52人/10万人,世界排第12[9],每年有52万人死于肺癌。
而北京上世纪70年代癌症还是“罕见病”,北京市每年被确诊的新发癌症患者总共才6000出头。从2000-2009年北京的肺癌发病率由38.79/10万增至60.65/10万,2009年全市共报告仅新发肺癌病例就7507例,北京的肺癌发病年龄每5年降低1岁;
从房山区各种癌症发病趋势可以看出肺癌的飙升;再从2010年北京肺癌分布图看,近郊的肺癌发病率较高于市区,显示出汽车和烹饪对北京肺癌的影响相对弱。
5-1【二恶英大气浓度】
2009-2012年,北京、上海、广州、杭州空气中的二恶英毒性当量浓度在0.31至0.598 I-TEQ pg/m3之间[20],接近日本1997年和1998年之间的浓度水平,广州8年间浓度增加了一倍,如果继续增加,其对癌症的影响可以预见。
空气中的二恶英毒性当量浓度(I-TEQ pg/m3)
2003 上海 0.928
2003 大连 0.334
2004 广州永兴村0.139
2004 广州石湖村0.095
2004 广州李坑填埋场0.054
2004 广州 0.24
2006 广州 0.39
2009 上海徐家汇0.36
2009 上海宝山区0.38
2011上海某郊区0.598
2012 北京 0.31 夏季
2012 北京 0.59 冬季
2012 杭州 0.4 年均
2012 广州 0.418
5-2【中国和日本的垃圾焚烧二恶英排放比较】
广州李坑垃圾焚烧厂二恶英排放浓度在0.0235-0.205ng-TEQ/Nm³之间;日本新江东焚烧厂2011年二恶英排放浓度为0.0000021-0.0000023ng-TEQ/Nm³。即新江东焚烧厂排放的二恶英浓度大约是李坑焚烧厂排放的二恶英浓度的万分之一。
而且新江东焚烧厂是东京唯一每日焚烧超过500吨的垃圾焚烧厂,平均每天焚烧1000吨左右垃圾,李坑垃圾焚烧厂一、二期相加,平均每天焚烧3000吨生活垃圾。
5-3【美国和日本的垃圾焚烧二恶英排放比较】
美国环保署数据,1987年以来二恶英主要来源(特别是城市固体废物和医疗废物)不断下降,而且毒性更低。1960年美国估计30%的城市生活垃圾,通过没有空气污染控制焚烧炉燃烧,到1990年约16%的城市生活垃圾被焚烧,旧焚化炉被关闭,所有大型新设施都满足空气污染标准[12]。
在美国肺癌也是男性和女性的头号癌症杀手,肺癌死亡率从30年代开始上升(或许与1930年开始塑料工业化生产有关),到1990年美国肺癌死亡率大幅下降[13];美国垃圾焚烧二恶英和肺癌的下降都比日本早大约8-10年,为此90年代后期日本政府遭到公众舆论的质疑。
美国30年代二氧化硫和挥发性有机物联合作用,对肺癌发病率上升产生影响,二氧化硫和挥发性有机物70年代开始下降,肺癌发病率上升趋势减缓,叠加80年代末二恶英的下降,使美国肺癌90年代开始大幅下降。
5-4【英、美、日二恶英与肺癌】
从数据观察,英国肺癌高发和工业污染的高排放密切相关;日本肺癌高发和垃圾焚烧二恶英排放密切相关;90年代东亚二氧化硫排放量开始超过欧洲,目前中国一些城市大气二恶英浓度接近日本垃圾焚烧排放最高时期水平;如果不立即严加控制,二者叠加有可能达到或超过美国肺癌发病率最高时期的水平。我们要控制肺癌发病的上升,不仅要像英国、北美一样控制工业污染的高排放,还要控制垃圾焚烧二恶英排放水平。
5-5从日本二恶英的历史上看
日本政府和专家对二恶英有一个从不够重视到越来越紧迫的过程,在1987年政府的《環境白皮書》中还写道:“目前石棉,汞,二恶英和甲醛在空气中的浓度水平不是迫切的问题,……”随后12年,会议级别越来越高,控制措施越来越严,中国一定要避免重蹈日本90年代的覆辙。
最后,我们强烈呼吁环保部每年公布城市大气、土壤二恶英浓度数据,对垃圾焚烧厂周边人群开展人体二恶英检测,二恶英大气年均浓度超过0.4(pgTEQ/m3)的城市,不再新建垃圾焚烧厂。
专家们认为,发达国家一般人群,每公斤体重每天摄入2至6皮克二恶英的情况,也会发生细微的作用。 因此,他们建议,应减少暴露,尽可能的在最低水平[3]。
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