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2019, 36(1):1-10.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2019.18631

上海闵行区新生儿脐血多溴联苯醚暴露水平及其影响因素


1. 复旦大学公共卫生学院流行病学教研室, 上海 200032 ;
2. 上海市计划生育科学研究所生殖流行病学与社会医学教研室, 上海 200237 ;
3. 湖北省疾病预防控制中心二噁英国家参考实验室, 湖北省应用毒理学重点实验室, 湖北 武汉 430079

收稿日期: 2018-09-28;  发布日期: 2019-07-10

基金项目: 国家自然科学基金海外及港澳学者合作项目(21628701);国家卫生健康委员会计划生育药具重点实验室科技创新导向项目(CX2017-06)

通信作者: 苗茂华, Email: miaomaohua@163.com  

作者简介:

栾敏(1994-), 女, 硕士生; E-mail:lmin1419@163.com

伦理审批  已获取
利益冲突  无申报

[目的] 了解上海市闵行区新生儿脐血中多溴联苯醚(PBDEs)的暴露水平,探讨新生儿PBDEs暴露水平的影响因素。

[方法] 基于2012年4—12月建立的上海闵行出生队列(Shanghai Minhang Birth Cohort Study,S-MBCS),选取340例新生儿脐血样本测定9种PBDEs同系物(BDE-28、BDE-47、BDE-66、BDE-85、BDE-99、BDE-100、BDE-153、BDE-154、BDE-183)的水平,并对孕妇进行问卷调查,了解基本人口学特征、本次妊娠情况、生活方式、孕早期膳食摄入及疾病史等资料。采用多元线性回归模型,以对数转换后的PBDEs水平为应变量,以指数转换后的b值代表自变量每变化一个单位后PBDEs水平几何均数(GM)之比的变化,分析母亲人口学因素、生活方式、孕早期膳食摄入对新生儿脐血中PBDEs水平的影响。

[结果] 98.82%的研究对象至少检出一种PBDEs,9种同系物中BDE-47检出率最高(83.82%),其次是BDE-28(62.65%)和BDE-99(61.76%),BDE-100和BDE-153的检出率接近50%(49.71%和48.53%),而BDE-66、BDE-85、BDE-154和BDE-183的检出率较低(18.53%~26.47%)。Σ9 PBDEs(9种同系物之和)的中位数为0.67 ng/g(以每克脂肪计,后同),Σ4 PBDEs(BDE-47,BDE-99,BDE-100,BDE-153共4种五溴联苯醚之和)的中位数为0.38 ng/g。在9种同系物中,BDE-47的中位数最高(0.19 ng/g),其次为BDE-99(0.07 ng/g)、BDE-28(0.05 ng/g)。多元线性回归分析结果显示,与母亲年龄 < 25岁组相比,母亲年龄>29岁组新生儿BDE-47及Σ4 PBDEs暴露水平较高GM比值及其95% CI分别为1.82(1.10,3.03)和1.51(1.01,2.26);与初中及以下组相比,母亲受教育程度为高中或中专组新生儿BDE-47及Σ4 PBDEs暴露水平较高GM比值及其95% CI分别为2.44(1.23,4.87)和1.74(1.00,3.02);经产妇中新生儿Σ9 PBDEs暴露水平高于初产妇GM比值及其95% CI为1.48(1.01,2.17);与孕期增重>10 kg相比,孕期增重5~10 kg组的新生儿BDE-47暴露水平较高GM比值及其95% CI为1.63(1.15,2.33);其他因素分析的结果无统计学意义。

[结论] 本研究的脐血样本中共检测出9种PBDEs同系物,母亲年龄较大、受教育程度较高、经产妇、孕期增重较低可能是新生儿脐血PBDEs暴露水平增高的危险因素。

关键词: 孕期暴露;  多溴联苯醚;  脐血;  影响因素;  队列研究 

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)是一种添加型溴代阻燃剂, 常添加至树脂、聚苯乙烯和聚氨酯泡沫等高分子合成材料中, 并广泛应用于塑料制品、纺织品、电路板、室内装潢以及建筑材料等领域[1], 是近年来备受关注的新现污染物[2]。商用PBDEs主要有3种:五溴、八溴和十溴联苯醚, PBDEs潜在的毒理学效应随溴代水平的升高而降低, 因此, 商用产品中五溴联苯醚如BDE-47、BDE-99、BDE-100、BDE-153毒性最大, 而BDE-47是生物活性最强的同系物[3-4]。PBDEs在大多数产品中不是以稳定化学键的方式结合, 因此在产品生产、使用和废物处理过程中会不断渗出并进入环境[5]。目前, 我国没有相关法律禁止生产和使用PBDEs[6], 且PBDEs年需求量以8%的速度增长[7], 因此环境中PBDEs含量可能会持续增加。国外生物监测数据显示:人体的血液、母乳、脂质丰富的组织、胎盘、脐血中均有PBDEs的检出[8], 山东莱州湾出生队列在新生儿脐血中也发现BDE-28、BDE-47、BDE-99和BDE-100检出率均超过80%[9], 表明PBDEs能穿越胎盘屏障, 导致胎儿暴露。已有研究发现孕期PBDEs暴露会导致新生儿宫内发育迟缓[10]、出生体重降低[11]、早产[12]等不良出生结局, 并影响子代神经行为发育[13-14], 孕期PBDEs暴露与子代隐睾症的发生有关[15]

有研究报道母亲的社会人口学特征与脐血中PBDEs暴露有关, 例如居住地、母亲年龄、受教育程度、种族、孕期体重变化、孕前体重指数(body mass index, BMI)、孕期吸烟、产次和婚姻状态等[16-18], 但是研究结果并不一致。食物也是PBDEs暴露的重要途径, 但关于脐血中PBDEs浓度的膳食影响因素的研究少见报道。在中国, 有关普通人群脐血中PBDEs暴露水平的报告仅有两项[2, 19], 这两项研究样本量较小, 仅有几十例, 且并没有分析膳食摄入对PBDEs暴露水平的影响。另外, 仅有一项职业人群的研究指出每周食用豆制品是BDE-47暴露的危险因素[20]

本研究旨在了解新生儿脐血中常见9种PBDEs的暴露水平, 探讨脐血PBDEs暴露水平的影响因素, 主要包括社会人口学因素、生活方式、孕早期膳食摄入等。

1   对象与方法

1.1   研究对象

本研究基于2012年4-12月在上海市闵行区妇幼保健院建立的上海闵行出生队列研究(ShanghaiMinhang Birth Cohort Study, S-MBCS)[21-22], 该队列旨在研究孕期环境因素暴露与子代出生结局及随后生长发育之间的关系。研究对象纳入标准为:(1)有上海市户籍或居住证; (2)无重大慢性疾病史; (3)怀孕12~16周; (4)愿意在孕早期(孕12~16周)、孕晚期(32~36周)和婴儿出生后三天内分别接受问卷调查, 同意新生儿出生后接受定期随访, 并获取知情同意书; (5)拟在闵行区妇幼保健院分娩。研究采用自行设计的结构式调查问卷对所有研究对象进行调查。调查问卷的内容包括孕妇基本人口学特征(年龄、身高、体重、民族、文化程度、职业、收入水平)、本次妊娠基本情况(孕次、产次、孕周)、生活方式(吸烟、饮酒、服用叶酸及维生素等)、孕早期膳食摄入及疾病史等。

除去流产、死产、双胎及转院分娩的研究对象, 分娩时共收集了1 225名活产单胎孕妇的完整信息, 其中611名(49.88%)研究对象在分娩时自愿提供了脐血, 脐血, 收集后于4℃保存, 在8 h内保存至-80℃冰箱, 直至样本分析。本次研究在提供脐血的研究对象中除去生物样本不全(< 1 mL)及脐血样品不合格者(凝血)、基本人口学资料不完整者及中途退出者, 最终纳入340对母婴进行脐血PBDEs水平检测, 排除其余提供脐血但未检测PBDEs的271对母婴。该研究通过上海市计划生育科学研究所伦理委员会的批准, 每位参与的孕产妇均自愿签订知情同意书。

1.2   脐血中PBDEs暴露水平的测定

1.2.1   主要仪器与试剂

高分辨气相色谱-高分辨磁质谱仪(美国Thermo公司), 电子天平[梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司], 氮吹仪(HSC-24B, 天津恒奥科技发展有限公司), 固相萃取装置(美国Agilent公司); 正己烷(德国Merck公司), 二氯甲烷、甲醇(美国Fisher公司), 磷酸、浓硫酸(分析纯, 国药集团化学试剂有限公司), Bond Elut Plexa固相萃取小柱(60 mg/3 mL, 美国Agilent公司), Bond ElutAL-N固相萃取小柱(500mg/3 mL, 美国Agilent公司); PBDEs混合标准溶液BDE-MXF, 同位素混合内标溶液MBDE-MXFS (定量内标), 以及同位素混合内标溶液MBDE-MXFR (回收率内标)均由加拿大的Wellington Laboratories公司提供。

1.2.2   样本前处理和仪器检测

按照以前的研究方法[23-24], 本研究对前处理方法做了适量修改, 根据文献报告性质相对稳定[25]且参考研究中常见的同系物[2-9], 选择PBDEs的9种同系物(BDE-28, -47, -66, -85, -99, -100, -153, -154和-183)进行检测。移取1mL脐血血清(精确到0.1 mL), 转至15 mL聚丙烯管中, 添加定量内标MBDE-MXFS (每种化合物均为2 ng), 然后加入4%的磷酸溶液2 mL, 超声提取30 min, 然后依次使用Bond Elut Plexa固相萃取小柱和Bond Elut-AL-N固相萃取小柱进行萃取净化。最后, 用氮气流将洗脱液蒸发至约100 μL。在仪器分析之前添加回收率内标MBDE-MXFR (每种化合物均为2 ng), 待高分辨率气相色谱-高分辨率质谱分析。

使用高分辨率气相色谱-高分辨率质谱进行定性定量分析, 载气为高纯氦, 柱流速为1 mL/min, 恒流模式, 不分流进样, 进样体积1 μL, 进样口温度270℃, 色谱柱为DB-5MS (30m× 0.25mm×0.25μm, 美国Agilent公司)。色谱柱升温程序为初始温度120℃ (保持2 min), 以15℃/min升温速率升至230℃(保持0 min), 以5℃/min升温速率升至270℃, 以9℃/min升温速率升至325℃(保持2 min)。质谱条件:离子源温度为260℃, 分辨率≥ 6 000;参考气:全氟煤油。扫描方式为选择性离子监测模式, 通过同位素稀释方法定量样品。

1.2.3   PBDEs检测的质量控制

所有玻璃器皿在使用前用二氯甲烷和己烷冲洗。每隔11个样品添加一个方法空白样品, 检测到的目标物水平应超过方法空白值的3倍。内标的回收率为50%~120%。除BDE-85的方法检出限(limit of detecton, LOD)为0.06 pg/mL, BDE-183的LOD为0.6 pg/mL, 其余同系物的LOD均为0.03 pg/mL。PBDEs测定结果统一经过血清总脂质校正, 单位为ng/g (以每克脂肪计, 后同)[26]

1.3   统计学分析

利用EpiData 3.1进行数据双人录入, 运用SAS 9.4进行统计分析, 采用成组设计资料的Student-t检验、χ2检验比较纳入人群和排除人群的基本人口学特征。由于PBDEs的数值不符合正态分布, 因此进行对数转换(log10)以实现正态分布, 低于检测限的PBDEs水平用LOD/$\sqrt 2 $代替。用几何均数±标准差(GM±SD)以及最小值、P25P50P75和最大值来描述脐血血清中PBDEs水平的分布, 并用Pearson相关分析不同同系物水平(log10转换之后)之间的相关性。

对检出率超过80%的PBDEs同系物进行进一步分析, 另外, BDE-47、BDE-99、BDE-100、BDE-153为商用混合五溴联苯醚的主要成分且在人体的检出率较高[9], 因此将Σ4PBDEs (4种五溴联苯醚之和)纳入分析, 并且将9种同系物之和(Σ9PBDEs)也同时纳入分析, 而BDE-66、BDE-85、BDE-153、BDE-154和BDE-183在研究中检出率低于50%, 因此未单独纳入分析。采用多因素线性回归, 以对数转换后的PBDEs水平作为应变量, 比较母亲不同人口学特征、生活方式及孕早期膳食摄入对脐血中PBDEs水平的影响, 计算粗的及调整后的b值及其95% CI, 并对其进行指数转换, 以代表自变量每变化一个单位后PBDEs水平GM比值(GM rato)的变化。在膳食摄入分析中, 每个食物项目的原始频率组重新分为二分类变量(≤ 1~3次/月, < 1~2次/周)以保证每组间有足够的样本量。参考文献报道[17-27], 主要纳入母亲年龄、产次、孕前BMI等混杂因素。每个变量的方差膨胀因子(variance inflaton factor, VIF)用于共线性诊断, VIF>10为诊断共线性问题[28]的标准。双侧检验, 检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   研究人群的基本特征

本研究共纳入340对母婴, 母亲怀孕平均年龄为(28.17±3.38)岁, 孕前BMI平均为(20.36±2.28) kg/m2, 孕期平均增重(12.12±3.82) kg。研究对象中母亲大部分为汉族(97.63%), 77.88%的母亲受教育程度为大学及以上, 86.73%为初产妇, 43.79%的母亲自报每月家庭人均收入在4 000~8 000元之间, 42.48%的母亲在怀孕前3个月有被动吸烟史。与排除人群(n=271)相比, 纳入人群中汉族母亲的比例更高(97.63% vs 93.31%, P < 0.05), 两组在母亲年龄、孕前BMI、孕周、孕期增重、每月家庭人均收入、受教育程度、产次及孕前3个月被动吸烟情况差异无统计学意义(P > 0.05)。见表 1

表1

研究人群的基本特征

Table1.Demographic characteristcs of study subjects

2.2   新生儿脐血中PBDEs的水平

98.82%的研究对象至少检出一种PBDEs同系物, 9种同系物中BDE-47检出率最高(83.82%), 其次是BDE-28(62.65%)和BDE-99(61.76%), BDE-100和BDE-153的检出率接近50%(49.71%和48.53%), 而BDE-66、BDE-85、BDE-154和BDE-183的检出率较低(18.53%~26.47%)。另外, Σ9PBDEs的中位数为0.67ng/g, Σ4PBDEs的中位数为0.38 ng/g, 在9种同系物中, BDE-47的中位数最高(0.19 ng/g), 其次为BDE-99 (0.07 ng/g)和BDE-28(0.05 ng/g), 详见表 2。新生儿脐带血中各PBDEs同系物之间呈不同程度的相关(r=0.18~0.96, P < 0.001)。

表2

上海闵行出生队列新生儿脐血中多溴联苯醚同系物检出率及暴露水平分布(ng/g, 以每克脂肪计, n=340)

Table2.Detecton rates and distributons of cord blood PBDEs levels in Shanghai Minhang Birth Cohort Study

2.3   母亲不同人口学特征、生活方式对新生儿脐血中PBDEs水平的影响

单因素分析提示, 母亲孕期增重≤5kg、年龄>29岁、受教育程度为高中或中专的新生儿BDE-47暴露水平较高。经产妇新生儿BDE-47、Σ4PBDEs、Σ9PBDEs的暴露水平以及母亲怀孕期间没有服用其他营养补充剂的新生儿BDE-47暴露水平虽有所增高, 但差异尚未达有统计学意义的水准(0.05 < P < 0.1)。多元线性回归分析发现:与母亲孕期增重>10 kg相比, 孕期增重5~10 kg组的新生儿脐血中BDE-47水平较高[GM比值(95% CI)为1.63(1.15, 2.33)]; 与母亲年龄 < 25岁组相比, 母亲年龄>29岁组新生儿BDE-47及Σ4PBDEs暴露水平较高[GM比值(95% CI)分别为1.82(1.10, 3.03)和1.51(1.01, 2.26)]; 与母亲受教育程度为初中及以下相比, 母亲受教育程度为高中或中专组新生儿BDE-47及Σ4PBDEs暴露水平较高[GM比值(95% CI)分别为2.44(1.23, 4.87)和1.74(1.00, 3.02)]; 经产妇新生儿脐血中Σ9PBDEs水平高于初产妇[GM比值(95% CI)为1.48(1.01, 2.17)]; 与母亲怀孕前两年家庭住所未装修组相比, 母亲怀孕前两年家庭住所装修的新生儿Σ9 PBDEs的暴露水平较低[GM比值(95% CI)为0.73(0.56, 0.95)]。其他因素的分析结果均无统计学意义, 详见表 3

表3

母亲不同人口学特征及生活方式与新生儿脐血PBDEs水平(ng/g, 以每克脂肪计)

Table3.PBDEs levels in cord blood of newborns among women with different demographic characteristcs and lifestyles

2.4   母亲孕早期不同膳食摄入与脐血PBDEs暴露水平

单因素分析发现, 孕早期较低频率的杂粮类摄入使新生儿脐血中BDE-47水平有所升高, 但组间差异无统计学意义(P > 0.05);调整母亲年龄、孕前BMI及产次后, 孕早期食物摄入频率(包括动物内脏、面食、糕点、杂粮类、薯类、牛奶、蛋类等)与PBDEs暴露水平的关联并未呈现统计学意义。

3   讨论

本研究报告上海市闵行区新生儿脐血中PBDEs的暴露水平, BDE-47检出率最高(83.82%), 与国内外大多数研究一致[14, 16, 19, 29]。本研究中BDE-47的暴露水平中位数为0.19ng/g, 低于美国[30](11.2ng/g)、韩国[31] (2.19 ng/g)、西班牙[16](2.30 ng/g)及我国报道的电子垃圾回收区[12](2.093 ng/g)、PBDEs的生产地莱州湾地区[9](3.93 ng/g)。与我国职业人群相比, 普通人群主要暴露的同系物种类也有所差别, 贵屿地区是全世界主要的电子废物(废弃的电气和电子设备)回收区, 新生儿脐血中主要的同系物是BDE-209[12], 莱州湾地区是全国最大的PBDEs生产区域, 新生儿脐血中高浓度的BDE-99归因于PBDEs的区域污染[9]。另外, 本研究中BDE-47的暴露水平略低于波兰[32](1.00 ng/g)、中国广州[19](1.40 ng/g)、中国台湾[33](0.67 ng/g)和中国潮南[12](0.48ng/g), 各研究的地区、人口学特征、样本大小、PBDEs检测技术及检测限的范围存在差异, 这可能是脐血中PBDEs暴露水平差异的原因。此外, 张琳等[2]在2006年上海某郊区医院的研究与本研究在检出率和主要同系物种类上存在差异, 其发现脐血中BDE-47的检出率仅为22%, 而BDE-99检出率最高, 这可能与其研究对象居住地区有关, 因为该研究大部分研究对象(94%)居住于上海外高桥, 该地区存在微电子工厂[34]。本研究与国内外关于脐血中PBDEs暴露水平的研究对比见表 4

表4

各地区新生儿脐血中主要PBDEs同系物中位数水平比较

Table4.Comparison of median PBDEs concentratons in cord blood of newborns in different areas

本研究发现母亲年龄越大、受教育程度较高, 则新生儿脐血中暴露BDE-47及Σ4 PBDEs的水平越高, 与美国CHAMACOS出生队列[27]研究结果相一致, 也有一些国外的研究未发现脐血PBDEs水平与母亲年龄及教育程度的关联[16, 35-36], 或报告了与本研究相反的关联[17-18]。母亲的年龄与脐血中PBDEs暴露水平关联的结果不一致可能与不同国家年龄组的划分不同有关, 另外不同地区PBDEs暴露水平的时间趋势不同也可能是潜在原因。美国普通人群中PBDEs的暴露水平是逐年上升的[37], 因此母亲年龄反映了PBDEs暴露的累积效应和时间效应。母亲的受教育程度与其他的社会人口学因素高度相关, 比如职业特征、生活方式、孕期工作环境、居住地、居住条件等, 不同受教育程度代表的人群特征不同, 这可能解释了受教育程度与PBDEs暴露水平间的不同关联。另外, 不同研究的教育程度划分标准也不相同, 在相同划分标准(初中及以下, 高中或中专, 大学及以上)的上海[34]开展的研究表明母亲受教育程度与母乳中PBDEs的暴露水平呈正相关, 与本研究结果相似。

本研究未发现孕妇BMI与PBDEs暴露水平的关联, 但研究发现母亲孕期增重较低的新生儿有较高的PBDEs暴露水平, 这与美国马里兰州的研究结果一致[17], 这一结果可以被体重增加产生的"脂质稀释现象所解释[38]。但是动物实验表明孕期增重与DE-71 (四溴联苯醚和五溴联苯醚的混合物)的暴露水平无关[39]。关于孕前BMI与孕期增重对PBDEs暴露水平的影响机制尚未完全阐明。

产次与脐血中PBDEs水平之间关系的研究较少。本研究发现经产妇新生儿脐血中Σ9 PBDEs的暴露水平较高, 但是BDE-47和Σ4 PBDEs暴露水平与产次之间的关联无统计学意义, 这与美国马里来州[17]、加拿大MIREC孕期队列[40]的研究结果相一致。另外, 在本研究中, 初产妇的平均年龄[(27.72±3.11)岁]低于经产妇[(31.11±3.68)岁], 且差异有统计学意义(P < 0.01), 因此, 产次的效应可能部分归因于年龄。产次与脐血中PBDEs暴露水平之间的关系还需要后续研究进一步验证。

本研究发现孕期膳食摄入(红肉、水产品、奶制品、动物内脏等)与脐血中PBDEs的暴露水平没有关联, 这与美国的CHAMACOS队列及杜克大学开展的研究结果一致[27, 41], 但也有研究发现PBDEs的暴露水平与食用鱼贝类的频次、脂质及油的消耗量有关[42-43]。这一方面可能与东西方的饮食差异有关, 另一方面, 由于膳食摄入信息是通过问卷调查获得的, 虽然评估了膳食的食用频率和类型, 但没有评估膳食的摄入量, 可能导致信息不准确。后续的研究可以精确测量膳食摄入, 以评估膳食摄入对新生儿PBDEs暴露水平的影响。

本研究为前瞻性队列研究, 可以较好地控制研究过程中的回忆偏倚, 并且保证影响因素与暴露水平的时序性; 在中国现有的非职业人群PBDEs暴露水平的研究中, 本研究样本量较大且收集了详细的生活方式、膳食摄入情况, 包括红肉类、动物内脏、水产品等信息, 综合评价了脐血中PBDEs的暴露水平与孕期生活方式、膳食摄入的关系。本研究也存在一些不足。第一, 本研究队列由妊娠早期开始, 自我报告的饮食和行为习惯可能在怀孕期间发生变化, 而PBDEs的半衰期较长, 因此可能无法反映长期的饮食或行为习惯的累积效应; 第二, 没有测量室内环境、粉尘及汽车内PBDEs的浓度, 因此不能确定空气或粉尘造成的微环境的改变对脐血中PBDEs暴露水平的影响, 不能直接评估粉尘与饮食暴露的相对重要性; 第三, 有研究发现, 血清中PBDEs的暴露水平与很多手口行为(咬手指、啃指甲、洗手等)、地板类型、家用电器数量、家中含聚氨酯泡沫的家具数量、清洁房间的方式及吸尘频率有关[18, 41-44], 这些信息在本研究中未测量, 因此未来的研究可集中调查家庭环境中的行为因素是否与PBDEs的暴露水平有关; 第四, 虽然有研究报道脐血中PBDEs的暴露水平与孕妇血清中PBDEs的暴露水平高度相关[45], 但本研究未测定孕妇血清中PBDEs的内暴露水平, 无法评价两者的关系及影响因素的异同。

表1

研究人群的基本特征

Table 1

Demographic characteristcs of study subjects

表2

上海闵行出生队列新生儿脐血中多溴联苯醚同系物检出率及暴露水平分布(ng/g, 以每克脂肪计, n=340)

Table 2

Detecton rates and distributons of cord blood PBDEs levels in Shanghai Minhang Birth Cohort Study

表3

母亲不同人口学特征及生活方式与新生儿脐血PBDEs水平(ng/g, 以每克脂肪计)

Table 3

PBDEs levels in cord blood of newborns among women with different demographic characteristcs and lifestyles

表4

各地区新生儿脐血中主要PBDEs同系物中位数水平比较

Table 4

Comparison of median PBDEs concentratons in cord blood of newborns in different areas

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[基金项目] 国家自然科学基金海外及港澳学者合作项目(21628701);国家卫生健康委员会计划生育药具重点实验室科技创新导向项目(CX2017-06)

[作者简介]

栾敏(1994-), 女, 硕士生; E-mail:lmin1419@163.com

lmin1419@163.com

[收稿日期] 2018-09-28

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