持久性有机污染物的环境行为及对人体健康的危害_王东利
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国外医学卫生学分册 2003 年 第 30 卷 第 3 期
· 169 ·
[ 15] Tsukahara K , et al.[ J] .Br J Dermatol, 1999, 140(6):1 048-1053 .
[ 16] Fisher GJ, et al .[ J] . Nature , 1996, 379 (6563):3 35-339 .
[ 17] Talwar HS, et al .[ J] .J Invest Dermatol , 1995, 105(2):2 85-290 .
[ 18] 高兴华 , 等 .[ J] .中华皮 肤科杂志 , 1995, 6 (2):86 .
[ 19] Ratnet D , et al.[ J] .Arch Dermatol , 1998, 134 (5):582-5 87 .
生受温度 控制的动 力学吸附 、分离 和转换 。 在热带和高温地区这些物质以较高的平均速 率挥发 , 而在气候凉爽和多雨地区则从大气 向颗粒物分离并沉积于地球表面 。 在一定区
国外医学卫生学分册 2003 年 第 30 卷 第 3 期
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域或全球范围内 , 持久性有机污染物很可能 从较暖的地区向较冷的地区迁移 , 随纬度或 海拔增高而发生梯度性分流[ 8 ～ 10] 。 这样水气 挥发 、颗粒物吸附和沉积等循环过程使持久 性有机污 染物向从未使 用和释放的 地区迁 移 , 寒冷的极地和高海拔地区很可能成为持 久性有机污染物的全球沉积地 。这种趋势称 为持 久 性 有 机 污 染 物 的 “ 全 球 分 流 效 应”[ 10～ 12] 。生活在地球北部地区以富含脂肪 的海洋动物(如鲸 、鱼)和易受攻击的高级食 肉类野生生物(如狼 、极地熊)为主要食物的 内陆人群可能暴露于高浓度的持久性有机污 染物 , 加拿大政府已经资助极地地区持久性 有机污染物的研究计划[ 1] 。
· 170 ·
国外医学卫生学分册 2003 年 第 30 卷 第 3 期
限制使用这些持久性有机污染物 , 这些物质 在环境中的浓度逐渐降低 , 但一些新一类的 持久性有机污染物如多溴联苯醚等在环境中 的浓度则呈增加趋势[ 1] 。
1 在不同环境介质中的迁移转化行为及全 球变化趋势 释放于湖泊 、海洋等水体中的持久性有
26(2):1 02-104 . [ 23] Negishi K , et al.[ J] .Dermatol Surg , 2001 , 27
(7):627-631 . [ 24] Hernandez-Perez E, Ibiett EV .[ J] .Dermatol
Surg , 2001 , 27(7):637-640. [ 25] Nelson BR, et al.[ J] .Arch Dermatol , 1994,
130(9):338-340 .
057 持久性有机污染物的环境行为及对人体健康的危害
王东利 , 张晓鸣 , 刘玉敏
(北京市疾病预防控制中心 , 北京 100013)
摘要 : 持久性有机污染物的环境行为是环境 化学和生态毒理学研究的热点 。 本文主要综述了持久性有机污 染物的组成 、环境污染源 、在环境中的迁移转化行为 、通 过食物链的 富集过程 、对生态 系统乃至 人类造成的 有 害影响 , 旨在强调说明持久性有机污染物的环 境污染已成为全球环 境问题 , 是环境 卫生安全和 食品卫生 安全 体系面临的重大课题 。 关键词 :持久性有机污染物 ;污染源 ;生物群 ;食物链 中图分类号 : R139+.3 文献标识码 : A 文章编号 : 1001-1226(2003)03-0169-04
通过 芳基 烃受 体(Ah R)介 导 基因 表 达 或 加成 作用 , 改变激酶活性 , 改变蛋白质功能而起作 用 。一般通过综合毒性当 量因子(I-TEF)和 环境介质中的浓度数据来确定暴露组织 目
标生 物 体 中 的 总 毒 性 当 量 (∑ TEQ)(表 2)[ 26] 。据近期报道 , 持久性有机污染物的影 响已扩大到高级食肉动物的免疫系统 , 进一 步证明了其对人类的致病可疑性和对动物行 为模式的影响[ 26 ～ 29] 。
注 :假设奶牛和肉牛每天摄取干重为 15kg 的草类和饲料 ;表中数据为统计数据 , “ 最好和最差” 分别表示测定的样品 中 PCDD Fs 的毒性当量最低和最高的情况 。
大气中持久性有机污染物的主要来源是 污染源区土壤和水体中持久性有机污染物的 挥发 , 挥发到大气中的持久性有机污染物存 在动态平衡 , 即在气体与气溶胶 、颗粒物间发
表 2. 17 种有毒二 英(2, 3, 7 , 8-取代的 PCDD Fs)的毒性当量因子
PCDD
毒性当量因子(I-T EF)
PCDF
毒性当量因子(I-TEF)
2 , 3 , 7 , 8-TCDD
1.0
2, 3 , 7 , 8-TCDF
Leabharlann Baidu
0.1
1 , 2 , 3 , 7, 8-P5CDD 1, 2 , 3, 4 , 7 , 8-H6CDD 1, 2 , 3, 6 , 7 , 8-H6CDD 1, 2 , 3, 7 , 8 , 9-H6CDD 1 , 2 , 3 , 4 , 6 , 7, 8-H7CDD
表 1. 奶牛和肉牛的二 英日摄入量(ng ∑ TEQ)
奶牛
肉牛
农村
城市
最好
最差
农村
城市
最好
最差
草类
7.35
21
7.35
21
3.9
11.2
3.9
11.2
饲料 谷类
0.22
0.22
0.30
0.43
0.12
0.12
0.16
0.23
总量
7.57
21.22
7.65
21.43
4.02
11.32
4.06
11.43
联合 国环境规划 署组织由 100 多个国 家 、数百人参加的政府间关于禁用 12 种持久 性有机污染物的国际公约 , 历时几年协商 , 最 终于 2001 年 5 月在瑞 典斯德 哥尔摩 签约 。 该公约所列的 12 种持久性有机污染物是 :艾 氏剂 (aldrin)、狄 氏 剂(dieldrin)、 异 狄氏 剂 (endrin)、 滴滴涕(DDT)、 氯丹(chlordane)、毒 杀芬(toxephene)、 灭蚁灵(mirex)、六氯(代) 苯(hexach lorbenzene)、七 氯 (heptach lor)、多 氯 联苯(PCBs)、 多氯代二苯并对二 英和多氯 代二苯并 呋喃(PCDD Fs)。 此外 , 目 前国际 上研究较多的还包括多溴联苯醚 、多溴代萘 、 多溴代二 苯并对二 英 和多溴代二 苯并呋 喃 、多氯代萘 、氯代酚 、多环芳烃 、邻苯二甲酸
机污染物一方面被悬浮颗粒物吸附向水底沉 积 , 另一方面通过 水表面微 层向大气 挥发 。 土壤和空气中 PCBs 浓度的一项历史记录和 北极圈六氯环己烷(HCH )的空气 海洋交换 通量的研究表明 , 持久性有机污染物正以一 定速率从污染的土壤和水体向大气挥发 , 而 且挥发速率超过沉积速率[ 2 ,3] 。如英国地面 PCDD Fs 的沉积通量估计为每年 0.5kg 总毒 性当量(∑TEQ), 向大气挥发 的 PCDD Fs 的 通量估计为每年 0.56 ～ 1.1kg(∑TEQ)[ 4] 。由 于持久性有机污染物具有疏水油溶特性致使 沉积于湖泊 、海洋等水体中的持久性有机污 染物通过水生生物体进行迁移 , 并在水生生 物的高级食物链中放大富集 , 如在北美五大 湖的水鸟体中富集了较高浓度的 PCBs , 原因 是这些水体中的持久性有机污染物通过藻类 -浮游生物-鱼-鸟的食物链途径进行传播[ 1] 。
收稿日期 :2002-10-31 ;修回日期 :2003-02-17
酯类和烷基酚聚氧乙烯醚等[ 1] 。
所谓持久性有机污染物是指这些物质在 环境中难以降解 , 可通过水气挥发 、空气流动 在空气中传播 , 易在生物体包括人体的脂肪 组织中富集 , 对人类及整个生态系统造成潜 在的危害 。这些物质在环境中的主要来源是 人工合成的工业化学品 , 如有机氯农药 、多氯 联苯 、多氯代萘和多溴联苯醚 、邻苯二甲酸酯 类等 , 而 PCDD Fs 主要是垃圾焚烧等燃烧过 程 、金属冶炼 、氯碱工业 、制浆造纸和其他含 氯化工生产过程的副产物 。目前欧美国家的 研究结果表明自 20 世纪 70 年代以来 , 由于 人们逐步意识到一些传统的持久性有机污染 物如有机氯农药 、PCBs 和 PCDD Fs 在环境中 的持久性 、易于在食物链中累积和对人类及 野生动物产生有害影响 , 开始在欧洲和北美
2 对环境和生态系统的有害影响 持久性有机污染物可通过食物链传播与
累积 , 对动物和人类造成潜在的危害 。 研究 表明持久性有机污染物影响到鸟类和海洋哺 乳动 物的生殖能力 , 如有机 氯(OCs)杀虫剂 特别是 DDE(DDT 的一种代谢产 物)可影响 食肉鸟蛋壳厚度[ 13 ～ 15] 。 北海东 南港口的海 豹 、波罗的海的鹰和五大湖的食鱼鸟等捕食 持久性有机污染物污染的鱼类后 , 生殖能力 降低 , 数量减少[ 16 ～ 19] 。 波罗的海和荷兰瓦登 海的海豹 、加拿大圣劳伦斯海上航道的白鲸
持久性有机污染物在陆地生态系统的迁 移主要是通过空气-草地-食草动物-奶 肉-人
类的途径进行 , 致使持久性有机污染物在人 体和其它一些哺乳动物体内累积 , 如仅以二
英为例 , 假设奶牛和肉牛每天摄取干重为 15kg 的草类和饲料计 算得到的奶 牛和肉牛 的 PCDD Fs 日 摄 入 量 在 4.02 ～ 21.22ng ∑TEQ范围(表 1)[ 4 ～ 6] 。 人类是食 物链的最 高层次 , 人体有可能通过食用高脂动物性食 品包括海洋生物和陆生生物等而在体内富集 高浓度的持久性有机污染物 , 特别是人乳中 的持久性有机污染物在哺乳期通过乳汁传递 给下一代 , 幼儿有可能暴露于母乳中相对高 浓度的持久性有机污染物 , 所以欧美日本等 发达国家已在进行人体中有机氯农药 、PCBs 、 PCDD Fs 和多溴联苯醚等持久性有机污染物 的检测项目 , 旨在考察持久性有机污染物对 妇女儿童产生的潜在不良影响 。如美洲一对 孪生子通过哺乳而摄入的 PCDD Fs 和共平面 多氯联 苯的量估 计为 115ng ∑TEQ[ 7] 。 我国 中国科学院和疾病预防控制中心等科研单位 曾开展过母乳中六六六 、DDT 等有机氯农药 的污染调查研究项目 , 结果表明自从 20 世纪 80 年代我国停止生产和限 制使用有机氯农 药以来 , 人体中有机氯农药的总体水平呈下 降趋势 。 但对人体中其它持久性卤代有机污 染物特别是 PCDD Fs 和多溴联苯醚等的检测 由于技术原因目前尚未见文献报道 。
表现出生殖功能受损 , 这种现象主要与该地 区多氯联苯的污染有关[ 20 ～ 22] 。 事实上 , 在某 一地区种类繁多的持久性有机污染物同时存
在并在生物群落中累积 , 对生态系统造成的 危害和影响很难说明是由哪一种或哪一类化
学物质的影响造成的 。持久性有机污染物及 其代谢物或几类化学物质对动物及人类生殖
能力的影响往往具有协同作用 。持久性有机 污染物由于具有干扰人类及野生动物的内分 泌系统的作用[ 23 ～ 25] , 亦被称为环境内分泌干 扰化学物质或环境雌激素 。许多持久性有机 污染物是已知和可疑致癌物 , 如多环芳烃和 PCDD Fs 等 。 PCDD Fs 的健康影响研究属重 大研究课题 , 美国环保局和欧洲政府机构用 于二 英的研究经费已超过 10 亿美元 。 现 代毒理学研究认为这些化合物的有害影响是
[ 20] Manuskiatti W , et al.[ J] .J Am Acad Derma-
tol, 1999, 40(3):401-411 . [ 21] Newman JB, et al.[ J] .Lasers Surg Med,
2000, 26:208-214. [ 22] Goldman MP , et al .[ J] .Dermatol Surg , 2000,
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[ 15] Tsukahara K , et al.[ J] .Br J Dermatol, 1999, 140(6):1 048-1053 .
[ 16] Fisher GJ, et al .[ J] . Nature , 1996, 379 (6563):3 35-339 .
[ 17] Talwar HS, et al .[ J] .J Invest Dermatol , 1995, 105(2):2 85-290 .
[ 18] 高兴华 , 等 .[ J] .中华皮 肤科杂志 , 1995, 6 (2):86 .
[ 19] Ratnet D , et al.[ J] .Arch Dermatol , 1998, 134 (5):582-5 87 .
生受温度 控制的动 力学吸附 、分离 和转换 。 在热带和高温地区这些物质以较高的平均速 率挥发 , 而在气候凉爽和多雨地区则从大气 向颗粒物分离并沉积于地球表面 。 在一定区
国外医学卫生学分册 2003 年 第 30 卷 第 3 期
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域或全球范围内 , 持久性有机污染物很可能 从较暖的地区向较冷的地区迁移 , 随纬度或 海拔增高而发生梯度性分流[ 8 ～ 10] 。 这样水气 挥发 、颗粒物吸附和沉积等循环过程使持久 性有机污 染物向从未使 用和释放的 地区迁 移 , 寒冷的极地和高海拔地区很可能成为持 久性有机污染物的全球沉积地 。这种趋势称 为持 久 性 有 机 污 染 物 的 “ 全 球 分 流 效 应”[ 10～ 12] 。生活在地球北部地区以富含脂肪 的海洋动物(如鲸 、鱼)和易受攻击的高级食 肉类野生生物(如狼 、极地熊)为主要食物的 内陆人群可能暴露于高浓度的持久性有机污 染物 , 加拿大政府已经资助极地地区持久性 有机污染物的研究计划[ 1] 。
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国外医学卫生学分册 2003 年 第 30 卷 第 3 期
限制使用这些持久性有机污染物 , 这些物质 在环境中的浓度逐渐降低 , 但一些新一类的 持久性有机污染物如多溴联苯醚等在环境中 的浓度则呈增加趋势[ 1] 。
1 在不同环境介质中的迁移转化行为及全 球变化趋势 释放于湖泊 、海洋等水体中的持久性有
26(2):1 02-104 . [ 23] Negishi K , et al.[ J] .Dermatol Surg , 2001 , 27
(7):627-631 . [ 24] Hernandez-Perez E, Ibiett EV .[ J] .Dermatol
Surg , 2001 , 27(7):637-640. [ 25] Nelson BR, et al.[ J] .Arch Dermatol , 1994,
130(9):338-340 .
057 持久性有机污染物的环境行为及对人体健康的危害
王东利 , 张晓鸣 , 刘玉敏
(北京市疾病预防控制中心 , 北京 100013)
摘要 : 持久性有机污染物的环境行为是环境 化学和生态毒理学研究的热点 。 本文主要综述了持久性有机污 染物的组成 、环境污染源 、在环境中的迁移转化行为 、通 过食物链的 富集过程 、对生态 系统乃至 人类造成的 有 害影响 , 旨在强调说明持久性有机污染物的环 境污染已成为全球环 境问题 , 是环境 卫生安全和 食品卫生 安全 体系面临的重大课题 。 关键词 :持久性有机污染物 ;污染源 ;生物群 ;食物链 中图分类号 : R139+.3 文献标识码 : A 文章编号 : 1001-1226(2003)03-0169-04
通过 芳基 烃受 体(Ah R)介 导 基因 表 达 或 加成 作用 , 改变激酶活性 , 改变蛋白质功能而起作 用 。一般通过综合毒性当 量因子(I-TEF)和 环境介质中的浓度数据来确定暴露组织 目
标生 物 体 中 的 总 毒 性 当 量 (∑ TEQ)(表 2)[ 26] 。据近期报道 , 持久性有机污染物的影 响已扩大到高级食肉动物的免疫系统 , 进一 步证明了其对人类的致病可疑性和对动物行 为模式的影响[ 26 ～ 29] 。
注 :假设奶牛和肉牛每天摄取干重为 15kg 的草类和饲料 ;表中数据为统计数据 , “ 最好和最差” 分别表示测定的样品 中 PCDD Fs 的毒性当量最低和最高的情况 。
大气中持久性有机污染物的主要来源是 污染源区土壤和水体中持久性有机污染物的 挥发 , 挥发到大气中的持久性有机污染物存 在动态平衡 , 即在气体与气溶胶 、颗粒物间发
表 2. 17 种有毒二 英(2, 3, 7 , 8-取代的 PCDD Fs)的毒性当量因子
PCDD
毒性当量因子(I-T EF)
PCDF
毒性当量因子(I-TEF)
2 , 3 , 7 , 8-TCDD
1.0
2, 3 , 7 , 8-TCDF
Leabharlann Baidu
0.1
1 , 2 , 3 , 7, 8-P5CDD 1, 2 , 3, 4 , 7 , 8-H6CDD 1, 2 , 3, 6 , 7 , 8-H6CDD 1, 2 , 3, 7 , 8 , 9-H6CDD 1 , 2 , 3 , 4 , 6 , 7, 8-H7CDD
表 1. 奶牛和肉牛的二 英日摄入量(ng ∑ TEQ)
奶牛
肉牛
农村
城市
最好
最差
农村
城市
最好
最差
草类
7.35
21
7.35
21
3.9
11.2
3.9
11.2
饲料 谷类
0.22
0.22
0.30
0.43
0.12
0.12
0.16
0.23
总量
7.57
21.22
7.65
21.43
4.02
11.32
4.06
11.43
联合 国环境规划 署组织由 100 多个国 家 、数百人参加的政府间关于禁用 12 种持久 性有机污染物的国际公约 , 历时几年协商 , 最 终于 2001 年 5 月在瑞 典斯德 哥尔摩 签约 。 该公约所列的 12 种持久性有机污染物是 :艾 氏剂 (aldrin)、狄 氏 剂(dieldrin)、 异 狄氏 剂 (endrin)、 滴滴涕(DDT)、 氯丹(chlordane)、毒 杀芬(toxephene)、 灭蚁灵(mirex)、六氯(代) 苯(hexach lorbenzene)、七 氯 (heptach lor)、多 氯 联苯(PCBs)、 多氯代二苯并对二 英和多氯 代二苯并 呋喃(PCDD Fs)。 此外 , 目 前国际 上研究较多的还包括多溴联苯醚 、多溴代萘 、 多溴代二 苯并对二 英 和多溴代二 苯并呋 喃 、多氯代萘 、氯代酚 、多环芳烃 、邻苯二甲酸
机污染物一方面被悬浮颗粒物吸附向水底沉 积 , 另一方面通过 水表面微 层向大气 挥发 。 土壤和空气中 PCBs 浓度的一项历史记录和 北极圈六氯环己烷(HCH )的空气 海洋交换 通量的研究表明 , 持久性有机污染物正以一 定速率从污染的土壤和水体向大气挥发 , 而 且挥发速率超过沉积速率[ 2 ,3] 。如英国地面 PCDD Fs 的沉积通量估计为每年 0.5kg 总毒 性当量(∑TEQ), 向大气挥发 的 PCDD Fs 的 通量估计为每年 0.56 ～ 1.1kg(∑TEQ)[ 4] 。由 于持久性有机污染物具有疏水油溶特性致使 沉积于湖泊 、海洋等水体中的持久性有机污 染物通过水生生物体进行迁移 , 并在水生生 物的高级食物链中放大富集 , 如在北美五大 湖的水鸟体中富集了较高浓度的 PCBs , 原因 是这些水体中的持久性有机污染物通过藻类 -浮游生物-鱼-鸟的食物链途径进行传播[ 1] 。
收稿日期 :2002-10-31 ;修回日期 :2003-02-17
酯类和烷基酚聚氧乙烯醚等[ 1] 。
所谓持久性有机污染物是指这些物质在 环境中难以降解 , 可通过水气挥发 、空气流动 在空气中传播 , 易在生物体包括人体的脂肪 组织中富集 , 对人类及整个生态系统造成潜 在的危害 。这些物质在环境中的主要来源是 人工合成的工业化学品 , 如有机氯农药 、多氯 联苯 、多氯代萘和多溴联苯醚 、邻苯二甲酸酯 类等 , 而 PCDD Fs 主要是垃圾焚烧等燃烧过 程 、金属冶炼 、氯碱工业 、制浆造纸和其他含 氯化工生产过程的副产物 。目前欧美国家的 研究结果表明自 20 世纪 70 年代以来 , 由于 人们逐步意识到一些传统的持久性有机污染 物如有机氯农药 、PCBs 和 PCDD Fs 在环境中 的持久性 、易于在食物链中累积和对人类及 野生动物产生有害影响 , 开始在欧洲和北美
2 对环境和生态系统的有害影响 持久性有机污染物可通过食物链传播与
累积 , 对动物和人类造成潜在的危害 。 研究 表明持久性有机污染物影响到鸟类和海洋哺 乳动 物的生殖能力 , 如有机 氯(OCs)杀虫剂 特别是 DDE(DDT 的一种代谢产 物)可影响 食肉鸟蛋壳厚度[ 13 ～ 15] 。 北海东 南港口的海 豹 、波罗的海的鹰和五大湖的食鱼鸟等捕食 持久性有机污染物污染的鱼类后 , 生殖能力 降低 , 数量减少[ 16 ～ 19] 。 波罗的海和荷兰瓦登 海的海豹 、加拿大圣劳伦斯海上航道的白鲸
持久性有机污染物在陆地生态系统的迁 移主要是通过空气-草地-食草动物-奶 肉-人
类的途径进行 , 致使持久性有机污染物在人 体和其它一些哺乳动物体内累积 , 如仅以二
英为例 , 假设奶牛和肉牛每天摄取干重为 15kg 的草类和饲料计 算得到的奶 牛和肉牛 的 PCDD Fs 日 摄 入 量 在 4.02 ～ 21.22ng ∑TEQ范围(表 1)[ 4 ～ 6] 。 人类是食 物链的最 高层次 , 人体有可能通过食用高脂动物性食 品包括海洋生物和陆生生物等而在体内富集 高浓度的持久性有机污染物 , 特别是人乳中 的持久性有机污染物在哺乳期通过乳汁传递 给下一代 , 幼儿有可能暴露于母乳中相对高 浓度的持久性有机污染物 , 所以欧美日本等 发达国家已在进行人体中有机氯农药 、PCBs 、 PCDD Fs 和多溴联苯醚等持久性有机污染物 的检测项目 , 旨在考察持久性有机污染物对 妇女儿童产生的潜在不良影响 。如美洲一对 孪生子通过哺乳而摄入的 PCDD Fs 和共平面 多氯联 苯的量估 计为 115ng ∑TEQ[ 7] 。 我国 中国科学院和疾病预防控制中心等科研单位 曾开展过母乳中六六六 、DDT 等有机氯农药 的污染调查研究项目 , 结果表明自从 20 世纪 80 年代我国停止生产和限 制使用有机氯农 药以来 , 人体中有机氯农药的总体水平呈下 降趋势 。 但对人体中其它持久性卤代有机污 染物特别是 PCDD Fs 和多溴联苯醚等的检测 由于技术原因目前尚未见文献报道 。
表现出生殖功能受损 , 这种现象主要与该地 区多氯联苯的污染有关[ 20 ～ 22] 。 事实上 , 在某 一地区种类繁多的持久性有机污染物同时存
在并在生物群落中累积 , 对生态系统造成的 危害和影响很难说明是由哪一种或哪一类化
学物质的影响造成的 。持久性有机污染物及 其代谢物或几类化学物质对动物及人类生殖
能力的影响往往具有协同作用 。持久性有机 污染物由于具有干扰人类及野生动物的内分 泌系统的作用[ 23 ～ 25] , 亦被称为环境内分泌干 扰化学物质或环境雌激素 。许多持久性有机 污染物是已知和可疑致癌物 , 如多环芳烃和 PCDD Fs 等 。 PCDD Fs 的健康影响研究属重 大研究课题 , 美国环保局和欧洲政府机构用 于二 英的研究经费已超过 10 亿美元 。 现 代毒理学研究认为这些化合物的有害影响是
[ 20] Manuskiatti W , et al.[ J] .J Am Acad Derma-
tol, 1999, 40(3):401-411 . [ 21] Newman JB, et al.[ J] .Lasers Surg Med,
2000, 26:208-214. [ 22] Goldman MP , et al .[ J] .Dermatol Surg , 2000,