那无名杀手是纳米颗粒?
纳米工业在我国蓬勃发展。图为某纳米工业园区
宋玉果在19岁女工肺部发现了数量庞大的纳米颗粒
一个普通的早晨,张菊仙和往常一样,套上蓝色的确良衬衫,吃下一碗菜泡饭,然后骑上20分钟自行车到印刷厂上班。
这家位于浙江东部某县城的印刷厂,主业为塑料制品的后期加工,工人们要为脸盆、收纳箱等容器刷上不同颜色。为了使产品更加耐磨和坚固,他们采用一种特殊的压力涂层材料,其中添加了简单的纳米材料。
就在张菊仙上班不久,她感到面部、脖子和手臂开始剧烈地瘙痒,像“无数只虫子在爬动”。同时,这名女工感觉窒息,像是“被湿纸巾糊住了鼻孔”。而此前,她经常胸闷得“透不过气来”。
“胸腔积水、低氧血症以及肺部阴影,病症复杂,像是尘肺病加肺结核的综合体。”这是她所在市的人民医院开具的病情诊断。直到今天,这家医院依然无法得出确凿的结论。
“也许可以试一下职业病鉴定。”主治大夫周医生建议。他想起来近日发表的一篇有关纳米工业引发职业病的论文。其中提出如果没有适当的保护,长期暴露在纳米生产环境中,将对人肺造成严重损伤。
事实上,这篇题为《纳米粒子的接触与胸腔积液、肺间质纤维化、肉芽肿相关性》的论文,不仅引起了周大夫的注意,而且引起了学界的广泛争论。英国《自然》杂志认为,这是首次记录纳米颗粒导致人类疾病的研究论文,同时为有关纳米技术的健康风险争论火上浇油。
7名奇怪的病人
从两年前的冬天开始,北京朝阳医院职业病与中毒医学科陆续来了7个奇怪的病人。她们来自河北承德的一家印刷厂,并在同一个部门工作。和张菊仙相同,这些女工的最初症状表现为呼吸急促,声音大得“像开了风箱”。
那个冬天,她们所在的工厂接到了一单生意,为将近5000平方米的有机玻璃上色。为此,她们每人每天使用大概6公斤涂料。这些象牙白色的混合物被装在五颜六色的塑料桶里。和张菊仙一样,她们使用了相似的压力涂层材料,都添加了纳米材料。
不知道从什么时候起,女人们的脸颊、脖子开始出现月季花瓣状的红斑。当时她们并未在意,偶尔还会嬉笑着互相抓抓痒,或者打打闹闹地喊上几句“你又过敏了”。
但时间久了,她们身上的瘙痒越发严重,加上胸闷、气喘,女工们不得不放弃当地的治疗。她们陆陆续续来到北京朝阳医院职业病与中毒医学科,做相关职业病鉴定。在病房里,她们起初还能用大嗓门讨论,“你今天喘得过气没”,或者“昨晚能睡着不”。尽管,每说完一句话,她们要喘很久。
这批病人引起了医生宋玉果的注意。这位年轻的大夫一直怀疑纳米工业和职业病之间存在某种联系。不过一开始,他并不敢往这方面延伸,“毕竟这是一个新课题”。
按照惯例,宋玉果对病人进行了常规检查和病毒学检查。结果发现,她们都有或多或少的胸腔积液,同时患有非特异性间质性肺炎。这个诊断意味着女人们的肺部有发炎症状。在胸部X光和CT的扫描下,这些长期发炎的肺部像是浸水的饼干,肿极了。
更为严重的是,其中两人的肺部已经严重纤维化,“看上去好像老树皮,黑斑密布的样子”。而正常的肺表面密布健康的肺泡细胞,像一棵根枝繁茂的树,时刻进行着新陈代谢。除此之外,病人的肺部外部组织还产生了胸膜肉芽肿,一些血管纠结在一起,发酵成了肉芽组织。用显微镜看,这些细胞都发炎“成了发糕状”。
宋玉果开始采用抗生素等传统疗法,但效果并不明显。比如注入氧气后,病人会出现一些不良反应。这些长期发炎的肺部,一旦触碰到新鲜氧气,细胞便像气球,在显微镜下不停地鼓胀。
和张菊仙一样,这些女病人也被一种奇特的瘙痒困扰着。她们的面部和手臂经常出现一些过敏红斑。这让宋玉果很是奇怪,因为她们之前并无吸烟史,更没有接触有害材料。他所在的研究组对女工们进行了全面检查,结果证明她们“健康得像乡野里的苹果”。
这个职业病医生决定到她们的工作现场看一看。
现场的一幕令他吃惊:在一间70平方米的车间里,没有一扇窗户,只有一个出入的小门。如果遇上阴雨天,必须打开200瓦的白炽灯,才能继续干活。
房间中央摆放着一台机器用来加热空气。女工们的工作便是利用空气压力,为干板等产品喷涂上不同的颜色。一种粘贴使用的混合物是最主要的生产原料,它常常散发出“类似油漆”的味道,其主要成分是制造塑料的重要原料软聚丙烯酸酯。
专家们使用色谱装置发现,这种软聚丙烯酸酯化合物含有丁酸、丁基酯、N-丁基醚、醋酸、正丁醇、甲苯和二氧化碳等。通过电子显微镜,宋玉果又有了新发现——直径约30纳米的颗粒。一根头发的直径大约是它的2666倍。
这一发现让宋玉果联想到了自己那些长期的疑惑。
一个大胆的推测
但他并没有就此下定论,而是开始了为期16个月的课题研究。过了大约半年的时间,这7名女工的最初症状发生了变化。那些“浸水的饼干”,发展成了“发酵的面包”。
胸片显示的结果更为可怕:那些肺部弥漫着或黑或灰的杂质,有的看起来像磨了一半的毛玻璃,有的黑乎乎的,什么都看不见。“这意味着极为快速的肺间质纤维化。”宋玉果用学术名词解释说。
在接下来的4个月里,一名19岁女工的肺部出现了更为清晰的纳米颗粒。这些黑点数量庞大,不规则地分布在她的肺部。“看起来像是蝌蚪状的精子,或者天空里一闪而过的彗星。”宋玉果描述说。
他用一根长长的管子,从这些变异的肺里,提取了一些液体,结果在液体里也发现了大小不同的纳米颗粒。这些颗粒,和调查人员从工厂通风口取得的标本完全一致。
宋玉果还从这些纳米颗粒中提取出了变异的细胞质和肺上皮细胞。这些肺上皮细胞的染色质发生了严重浓缩,边缘呈现萎靡状态,细胞的形态特征基本上呈现新月状——这些都是细胞死亡的前兆。
此外,研究组还对病人进行了面部、手臂皮疹的治疗。同样,他们在病人的皮肤细胞里也发现了纳米颗粒,直径同样为30纳米左右。
不过,他们并未掉以轻心。研究人员将少量碳纳米管注入实验鼠体内。不到一个小时,这些原本活蹦乱跳的小白鼠,就像吸入了石棉颗粒,出现呼吸急促、瞳孔涣散的现象。大概4个小时后,和人类一样,它们出现了明显的肺间质纤维化,肺部弥漫黑斑。
这些实验结果和宋玉果的推测不谋而合。最终,他和研究组将此写成论文,投寄到《欧洲呼吸杂志》并获发表,这是大型国际研究组织欧洲呼吸学会的官方期刊。文章中,这7名女工的病情被称为纳米相关物质疾病,起因正是那些包含着几万亿纳米颗粒的软聚丙烯酸酯。
由于纳米颗粒直径如此微小,好比一颗子弹,更容易穿透人的皮肤细胞,进入肺上皮细胞,粘贴于细胞质,并且围绕着细胞膜产生毒性。某些纳米物质可能还在人体内开始了“环球旅行”,它们将母体存放于各个器官,穿透细胞,提出在线粒体。紧接着,病人便出现了浑身瘙痒、呼吸急促等症状。
这7名工人特殊的工作环境也帮助了纳米颗粒的入侵。在喷涂、加热和干燥的过程中,人体能够对刚生成的烟雾产生强烈反应。此时,纳米颗粒暴露了巨大毒性,它们趁机沉积在呼吸道中,形成肺纤维化。由于细胞膜受到强烈刺激,人体胸膜异物肉芽肿、炎症细胞和肺门淋巴结肿大的症状陆续出现。
2亿中国人接触职业危害因素
宋玉果在论文里呼吁,纳米技术已广泛应用到航空航天、军事、医学、涂料等工业生产领域。在浙江、江苏、福建等省份,均拥有涉及纳米技术的大批企业,生产塑料制品、有机玻璃、石棉瓦等。“这意味着纳米致病,必须引起医学界的重视。”
据朝阳医院职业病与中毒医学科主任郝凤桐介绍,由于非特异性炎症、胸膜肉芽肿等症状异常复杂,纳米相关物质疾病容易被误认为“尘肺病”或者“肺结核”,甚至恶性肿瘤疾病。
不过,他承认,这7名女工病因复杂,难以确定是否由纳米颗粒导致了职业病。关于该研究,据说在朝阳医院内部也存在着一定的争议。宋玉果本人一直躲避着媒体采访。他表示,自己的研究存在着一定的局限性,毕竟纳米粒子的组成还不得而知。
科学界也对这个判断争议很大。中国科学院物理研究所研究员方忠教授认为,从物理学意义上讲,纳米颗粒的体积的确小于细胞膜,进入的可能是存在的。但至于对其运动能力、穿透能力的确认,方忠表示“无法提供意见”。
“认为纳米颗粒存在危害的想法是毫无根据的。但我们应该谨慎行事,因为它们的确有能力进入我们的身体,到达一般化学物质无法到达的部位。”美国环境保护协会健康问题首席科学家约翰·巴尔布斯在接受记者采访时表示。
事实上,自从纳米技术在上世纪80年代末期诞生以后,有关这项新科技是否影响健康的争论一直没有停止。在纳米的领域内,许多经典公式不再适用,材料结构的新奇特性和功能显现出来。有研究称,工程科学新近制造的一些纳米颗粒可能会引发癌症。比如,碳纳米管、纳米二氧化钛等纳米物质被认为可致动物肺脏、肝脏、肾脏和血液系统损伤。
就在不久前,英国《自然》杂志新增子刊《纳米技术》公布了一项对全球400名著名科学家的调查。结果显示,尽管对纳米时代的前景振奋不已,但科学家也承认,自己比普通人更害怕纳米技术,因为这项技术对人体和环境的影响完全无法预料。
另一些科学家将类似女工们的病情归结于生产环境的不规范。英国阿伯丁大学环境和职业医学终身教授安东尼·西顿就用“健康和安全措施的完全失效”来形容。宋玉果也建议制定有效的保护条款,维护工人利益。
今年6月,全国总工会劳动保护部公布的数字显示,中国接触职业病危害因素的总人数已超过2亿,其中纯肺病患者的人数为120万。另一方面,有90%的职业健康病没有纳入监护。
这让从事职业病鉴定数十年的郝凤桐十分感叹。他认为工人们虽然处于弱势,但还是应该主动了解职业存在的危害。“生存并不比生命更重要。”他说,因为大多数职业病并不能根治,所以应以“预防为主”。
遗憾的是,对这些女工来说,一切似乎太迟了。她们中年龄最大的不过47岁,最小的才19岁。经过18个月的治疗,在当地医院,那名19岁女工终因呼吸衰竭而死亡。另外一个长着苹果脸的29岁女工,则死于接受肺部手术的16天后。
不知道张菊仙的命运将会如何。宋玉果建议她带着个人职业病危害因素接触史病案,及当地政府出示的诊断委托,尽快来北京治疗,因为“生命是最宝贵的”。