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2020, 37(7):685-689.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.20048

Urinary iodine, fluorine, and arsenic levels and goiter prevalence of school-age children exposed to water-source environment with high iodine, high fluorine, and high arsenic concentrations


1. School of Public Health, Qiqihar Medical University, Qiqihar, Heilongjiang 161006, China2. The Third Affiliated Hospital of Qiqihar Medical University, Qiqihar, Heilongjiang 161006, China3. Qiqihar First Hospital, Qiqihar, Heilongjiang 161006, China

Received: 2020-02-10;  Accepted:2020-04-14;  Published: 2020-08-07

Fund project: This study was funded

Corresponding Author: CHAO Hong, Email: 7046376@qq.com  

Ethics approval  Obtained

Competng interests  None declared

[Background] The imbalanced distribution of iodine, fluorine, and arsenic in nature causes biogeochemical diseases in some rural areas of China.

[Objective] This study investigates the physical development status of school-age children in areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water, explores the relationships among urinary iodine, urinary fluorine, and urinary arsenic, and analyzes the influencing factors of goiter in this group.

[Methods] Using cluster sampling, 208 children aged from 8 to 12 years (101 males and 107 females) were selected from three villages in Qingxu County, Shanxi Province. The height and weight of the children were measured on the spot. Thyroid volume and nodules were examined by ultrasound. Meanwhile, random urine samples were collected during the day for the detection of urinary iodine, fluorine, and arsenic levels.

[Results] In the selected school-age children, the median urinary iodine, fluorine, and arsenic levels were 541.85 μg·L-1, 1.82 mg·L-1, and 0.11mg·L-1, respectively. The mean height, weight, and body mass index (BMI) were 145.74 cm, 35.95kg, and 16.50 kg·m-2, respectively. Except urinary iodine (Hurinary iodine=9.11, Purinary iodine=0.06), there were significant differences in urinary fluorine and arsenic levels among different age groups (Hurinary fluorine=10.97, Purinary fluorine=0.03; Hurinary arsenic=11.12, Purinary arsenic=0.03). Based on the partial correlation analysis adjusting for age, there were positive correlations between urinary iodine and urinary fluorine (r=0.44, P < 0.001), between urinary iodine and urinary arsenic (r=0.32, P < 0.001), and between urinary fluorine and urinary arsenic (r=0.40, P < 0.001). The positive rate of goiter was 10.58% in total participants, and the positive rate of goiter in each age stratum of the children aged 8 to 12 years was 13.33%, 8.33%, 14.70%, 19.05%, and 3.84%, respectively (χ2=8.47, P=0.06). The thyroid ultrasound results showed that the goiters were mainly diffuse type (9.13%) and mixed type (1.44%), and there was no simple nodule type. In the multivariate logistic regression analysis, large BMI (OR=1.17, 95%CI:1.03-1.33) and high urinary fluorine level (OR=2.67, 95% CI:1.72-4.14) were risk factors for positive goiter detection.

[Conclusion] The positive rate of goiter is high in the study areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water. Types of goiter are mainly diffuse type and mixed type. The physical development of the school-age children aged from 8 to 12 years is basically normal. There are positive correlations among urinary iodine, urinary fluorine, and urinary arsenic. Large BMI and high urinary fluorine level are suspected risk factors for goiter.

Key Words: drinking water;  iodine;  fluorine;  arsenic;  school-age children;  goiter 

表 1

水源性高碘、高氟及高砷地区8~12岁学龄儿童的甲状腺容积和体格发育的基本情况

Table 1

Thyroid volume and physical development indicators of school-age children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water

表 2

水源性高碘、高氟及高砷地区8~12岁学龄儿童尿碘、尿氟和尿砷含量[MP25P75)]

Table 2

Urinary iodine, fluorine, and arsenic levels of schoolage children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water [M(P25, P75)]

表 3

水源性高碘、高氟及高砷地区8~12岁学龄儿童甲状腺肿大的检出情况

Table 3

Positive rates of goiter of school-age children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water

表 4

8~12岁学龄儿童甲状腺肿大影响因素的多因素logistic回归分析

Table 4

Multinomial logistic regression analysis of goiter in school-age children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water

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DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-9391.2017.12.002
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我国各级医疗机构对儿童用基本药物剂型和规格的需求调查

碘和氟均是人体所必需的微量元素,在水环境中氟和碘常伴随存在,水源性高碘和高氟可能对儿童甲状腺容积和功能产生不良影响[1]。慢性砷暴露会影响儿童甲状腺激素受体mRNA的正常表达,对内分泌功能有干扰效应[2]。长期生活在高碘、高氟和高砷的自然条件下,通过饮水、空气或者食物摄入过量的碘、氟和砷元素,人群会出现高碘甲状腺肿、地方性氟中毒和地方性砷中毒等生物地球化学性疾病[3]。水源性高碘甲状腺肿病区分布于我国9个省份的115个县,受威胁人口达3 100万;饮水型氟中毒病区分布在28个省份和兵团的1 115个县,受威胁人口达7 207万;饮水型砷中毒病区分布在11个省份和兵团的64个县,受威胁人口达56万。在我国115个水源性高碘县中,81个县同时属于高氟区,15个县同时属于高氟高砷区[4]。尿液是人体碘、氟和砷代谢排出的主要途径,尿液中元素水平可以反映出人体近期的暴露水平。因此,本次研究以同时存在水源性高碘、高氟和高砷的山西省清徐县部分地区学龄儿童作为调查对象,检测儿童尿碘、尿氟、尿砷水平和甲状腺肿大的患病情况,为后续干预措施的制定提供参考数据。

1   对象与方法

1.1   研究地区和对象

本次研究选取山西省清徐县丰润村、杨房村和马庄村,调查于2013年5月开展。调查地区生活饮用水中的碘含量范围为325.80~571.20 μg·L-1,氟含量范围为1.32~1.81 mg·L-1,砷含量范围为0.06~0.12 mg·L-1。依据GB/T 19380—2003《水源性高碘地区和地方性高碘甲状腺肿病区的划定》、GB/T 5750.5—2006《生活饮用水标准检验方法无机非金属指标》、GB/T 5750—2001《生活饮用水卫生规范》标准,水碘含量≥ 150 μg·L-1为高碘地区,水氟含量>1.0 mg·L-1为高氟地区,水砷含量>0.05 mg·L-1为高砷地区。本次研究地区符合水源性高碘、高氟和高砷地区的判定标准。

采用整群抽样的方法,在每个村抽取1所村小学,其中丰润村、杨房村和马庄村抽取的8~12岁学生分别为87名、65名和70名。排除在研究地区居住时间低于5年者(13名),有甲状腺疾病史和正在口服含有甲状腺类药物者(1名),共208名儿童纳入分析。本研究经齐齐哈尔医学院伦理委员会审批通过,编号:(齐)伦理[2020]25号。

1.2   调查与检测方法

采用自编问卷,调查研究对象的基本信息(年龄、性别、居住情况、疾病史等)。采集研究对象日间随机尿样10 mL,置于清洁聚乙烯塑料管中,标号、密封,置于4℃冰箱冷藏保存,依据WS/T 107—2006《尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法》,采用砷铈催化分光光度法测定尿碘含量;依据WS/T 89—1996《尿中氟化物的测定离子选择电极法》,采用氟离子选择电极法测定尿氟含量;采用原子荧光法测定尿砷含量。由经过培训的专业人员,采用美国GE公司多普勒超声诊断仪(型号VolusonE9,探头频率7.5 MHz)进行甲状腺检查,记录双侧甲状腺长度、宽度、厚度和结节情况。采用校正后的电子身高计(Seca 213,德国)、电子体重计(Tanita TBF 410,日本)测量受试者身高、体重,数据由经培训的两人一组的团队收集。

1.3   甲状腺肿判定标准

按照WS 276—2007《地方性甲状腺肿诊断标准》判定甲状腺肿大及结节情况。甲状腺肿大的分型标准:弥漫型为甲状腺均匀增大,B超检查不出结节;结节型为在甲状腺上可查到一个或几个结节;混合型为在弥漫肿大的甲状腺上可查到一个或几个结节。8~12岁儿童甲状腺容积增大判断标准:8岁组>4.5 mL,9岁组>5.0 mL,10岁组>6.0 mL,11岁组>7.0 mL,12岁组>8.0 mL;甲状腺结节是指甲状腺容积正常,检出单个及以上结节。

1.4   统计学分析

采用EpiData 3.1软件建立数据库,采用SPSS 17.0进行统计分析。经贝叶斯正态性检验,服从正态性分布的身高、体重、体重指数(body mass index,BMI)用均数±标准差表示,采用单因素方差分析进行组间比较;非正态分布的甲状腺容积、尿碘/尿氟/尿砷含量用MP25P75)表示,采用非参数秩和检验进行组间比较;性别构成、甲状腺肿大检出率采用χ2检验进行组间比较;校正年龄因素对尿碘、尿氟和尿砷含量的影响,将尿碘、尿氟和尿砷作偏相关分析;将弥漫型、结节型和混合型3种类型甲状腺肿大病例合并,以是否患甲状腺肿大为应变量(赋值:是=1,否=0),以性别(赋值:女=1,男=0)、年龄、BMI、尿氟为自变量,进行甲状腺肿大影响因素的logistic回归分析。检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   基本情况

调查8~12岁学龄儿童208人,其中男性儿童101人,女性儿童107人;甲状腺容积中位数为4.20 mL,身高和体重分别为(145.74±11.54)cm和(35.95±11.57)kg。各年龄组的性别构成比较,差异无统计学意义(χ2=0.70,P=0.95);各年龄组儿童的甲状腺容积、身高、体重和BMI的均值比较,差异均有统计学意义(P < 0.001),见表 1

表1

水源性高碘、高氟及高砷地区8~12岁学龄儿童的甲状腺容积和体格发育的基本情况

Table1.

Thyroid volume and physical development indicators of school-age children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water

2.2   尿碘、尿氟和尿砷含量

8~12岁学龄儿童尿碘中位数为541.85 μg·L-1,尿氟中位数为1.82 mg·L-1,尿砷中位数为0.11 mg·L-1。各年龄组尿碘、尿氟和尿砷中位数比较,尿碘中位数差异无统计学意义(H=9.11,P=0.06),尿氟和尿砷中位数差异均有统计学意义(H尿氟=10.97,P尿氟=0.03;H尿砷=11.12,P尿砷=0.03),见表 2。校正年龄因素对尿碘、尿氟和尿砷含量的影响,将尿碘、尿氟和尿砷进行偏相关分析发现,尿碘与尿氟存在正相关关系(r=0.44,P < 0.001),尿碘与尿砷存在正相关关系(r=0.32,P < 0.001),尿氟与尿砷之间存在正相关关系(r=0.40,P < 0.001)。

表2

水源性高碘、高氟及高砷地区8~12岁学龄儿童尿碘、尿氟和尿砷含量[MP25P75)]

Table2.

Urinary iodine, fluorine, and arsenic levels of schoolage children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water [M(P25, P75)]

2.3   甲状腺肿大及结节的检出情况

B超检测弥漫性、结节型和混合型3种甲状腺肿大的人数分别为19例、0例和3例,甲状腺肿大的检出率为10.58%。不同年龄组学龄儿童甲状腺肿大的检出率,差异无统计学意义(χ2=8.42,P=0.06),见表 3

表3

水源性高碘、高氟及高砷地区8~12岁学龄儿童甲状腺肿大的检出情况

Table3.

Positive rates of goiter of school-age children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water

2.4   甲状腺肿大的影响因素

多因素logistic回归分析结果显示,BMI数值大是甲状腺肿大发生的可疑危险因素,OR值及其95%CI为1.17(1.03~1.33);尿氟含量高是甲状腺肿大发生的可疑危险因素,OR值及其95%CI为2.67(1.72~4.14)。见表 4

表4

8~12岁学龄儿童甲状腺肿大影响因素的多因素logistic回归分析

Table4.

Multinomial logistic regression analysis of goiter in school-age children at 8-12 years old from areas with high iodine, high fluorine, and high arsenic in drinking water

3   讨论

水源性碘与氟的富集具有相似性,还原环境有利于地下水中砷的富集,干旱气候条件下强烈的蒸发浓缩作用亦是高碘、高氟、高砷地下水形成的重要因素[5]。学龄期是儿童生长发育的关键时期,对个体认知能力、社会技能以及心理发展有着重要的意义[6]。本研究调查了山西省清徐县的水源性高碘高氟高砷地区学龄儿童身高、体重和BMI指标,结果表明,该地区8~12岁儿童各年龄身高、体重等生长指标,与河南省儿童基本一致[7]。说明该地区的水源性高碘、高氟和高砷环境尚未对8~12岁儿童身高、体重和BMI的体格发育指标产生明显影响。

机体90%的碘经尿液排出,尿碘是反映近期碘摄入量一个较好的指标[8]。尿中氟含量占机体总排氟量85%左右,所以尿氟含量可以反映环境氟暴露水平和人体氟摄入状态[9]。尿砷水平能够明确地监测人群砷暴露情况,是动态监测居民近期砷暴露的主要指标[10]。本研究对8~12岁学龄儿童尿碘、尿氟和尿砷水平的检测结果显示:该地区学龄儿童尿碘中位数为541.85 μg·L-1,各年龄段尿碘中位数水平为462.85~674.60 μg·L-1,均明显超出世界卫生组织推荐的碘适宜水平(100~199 μg·L-1[11],提示该地区学龄儿童存在碘摄入过量的问题;各年龄段儿童尿氟中位数水平(1.49~2.06 mg·L-1)均超过人群尿氟正常值(1.40 mg·L-1),表明该地区水氟暴露现状不容乐观;儿童尿砷中位数为0.11 mg·L-1,明显高于湖北武汉地区学龄儿童的尿砷水平[12]。尿砷超过0.12 mg·L-1提示有过量砷吸收[13],因此,该地区水砷暴露问题的解决应引起重视。同时,研究结果显示,8~12岁儿童各年龄组尿氟、尿砷含量差异均有统计学意义;因此,校正年龄因素对尿碘、尿氟和尿砷含量的影响,将尿碘、尿氟和尿砷进行偏相关分析,结果显示尿碘与尿氟、尿碘与尿砷、尿氟与尿砷之间均存在正相关关系。氟与碘同属卤族元素,故在碘过量的情况下,过量的氟可以抑制甲状腺滤泡细胞摄取过量的碘,促使其排出体外,因此儿童的尿碘与尿氟代谢呈现正相关关系。而尿碘与尿砷、尿氟与尿砷之间存在的正相关关系,与体内的碘、氟和砷暴露水平密切相关,提示对碘、氟和砷暴露人群进行健康监测时,应考虑碘、氟和砷元素之间存在的交互作用。

甲状腺肿大是由于碘摄入不足或过量引起的世界性健康问题,甲状腺呈弥漫性或结节性生长而导致甲状腺肿大。高碘引起的甲状腺肿大在光镜下表现为典型的胶质样改变,在甲状腺组织中,滤泡细胞的形成将继续改变,进而形成单个结节[14-15]。本研究结果表明,该地区儿童甲状腺肿大的检出率为10.58%;这与既往高碘地区学龄儿童甲状腺肿大的检出率相似[16],与河北省沧州市高碘、高氟地区儿童甲状腺肿大的检出率相近[17],明显高于水碘适宜地区的学龄儿童[18]。值得注意的是,本研究8~12岁学龄儿童甲状腺肿大的主要类型是弥漫型(9.13%)和混合型(1.44%),而不存在单纯的结节型,进一步证实了高碘引起甲状腺肿大是经过胶质样改变后,继而形成结节的发生发展过程。生活在水源性高碘、高氟及高砷环境3~5年内,对儿童期结节型甲肿的形成可能没有明显影响。长期摄入过量的氟可以使甲状腺功能降低,使甲状腺合成及释放的甲状腺素、三碘甲状腺原氨酸量减少,进而使促甲状腺激素分泌增加,加之过量碘的作用,促进了甲状腺肿大的发生[19]。本研究结果显示,BMI数值大、尿氟含量高是甲状腺肿大发生的可疑危险因素,这可能与肥胖引起的慢性炎症、氧化应激及长期过量的氟对甲状腺功能的影响有关。

由于本次调查样本量较少,可能会影响结果的稳定性;尚未开展膳食碘和盐碘摄入的调查,故无法对膳食碘、盐碘与尿碘、甲状腺肿大的关系进行探讨。在今后的研究中,可扩大样本量,使数据更具有代表性,进一步探讨膳食碘、盐碘对学龄儿童尿碘、甲状腺肿大的影响,从而全面分析学龄儿童甲状腺肿大的影响因素。

综上,本次调查显示,水源性高碘、高氟及高砷的山西省清徐县8~12岁学龄儿童的尿碘中位数为541.85 μg·L-1,甲状腺肿大的检出率为10.58%,均超过世界卫生组织推荐标准范围。同时,BMI数值大、尿氟含量高是甲状腺肿大的可疑危险因素。应根据当地水源性碘、氟、砷的监测结果,改善饮水条件,保证学龄儿童健康成长。

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