发布时间：2026-07-17

 消防员在灭火过程中会接触大量富含重金属的燃烧源颗粒物，是典型的高职业暴露人群，但传统暴露评估多依赖血液、尿液等半衰期短的介质，难以刻画累积暴露与恢复过程。头发以每月约 1 厘米稳定生长、角化后不再代谢，能把体内金属代谢状态按时间"锁定"下来，是理想的时间积分生物标志物。金属稳定同位素（如 δ⁶⁶Zn）在营养与暴露示踪上具有独特潜力，但其能否用于追踪职业燃烧暴露的动态过程，此前尚不清楚。

针对以上科学问题，中国地质大学（北京）科学研究院博士生丁紫阳在导师韩贵琳教授的指导下，对 15 名北京消防员在 4 次建筑灭火行动前后共 5 个阶段采集的 53 份头发样本进行了锌同位素与多元素分析，并构建线性混合效应模型解析元素—同位素的阶段依赖关联，取得主要认识如下：

  （1）消防员头发 δ⁶⁶Zn 介于 −0.79‰ 至 −0.13‰（均值 −0.44‰），整体偏轻，与指甲等角质组织接近而明显低于血液、尿液，反映锌进入角质组织时的动力学分馏与体内"重同位素滞留、轻锌外周分配"的系统性偏移。

（2）δ⁶⁶Zn 与 Zn 浓度沿五个阶段协同变化，同步升至第 4 阶段、在第 5 阶段同步回落，呈现非线性耦合；任务期富集重同位素、恢复期回落，勾勒出清晰的"暴露-恢复"轨迹。

（3）线性混合效应模型（ICC = 0.82）显示，δ⁶⁶Zn 受 Ni、Pb、Co 以阶段依赖方式调控：Co 主导基础负效应，Pb 在灭火后期成为最强驱动，Ni 随暴露累积增强；AIC 与似然比检验（p < 0.001）支持"阶段 × 金属"交互结构。

（4）与已发表的燃烧源颗粒物（北京/瓦拉纳西、西班牙、美国）对比显示，任务后头发 δ⁶⁶Zn 的富集方向与燃烧源一致；其绝对值虽低，但方向一致源于高温挥发-冷凝分馏（基本不依赖燃料种类），支持将该信号归因于燃烧暴露。

  本研究首次刻画了消防员头发锌同位素的阶段分辨动态，揭示其受重金属暴露以阶段依赖方式调控、并叠加独立的恢复期再平衡信号，从而支持δ⁶⁶Zn 作为追踪危险燃烧职业暴露与恢复的生物标志物，为职业健康监测提供了新的地球化学工具。

图1  消防员头发Zn同位素记录灭火燃烧暴露与恢复

图2 五个阶段头发 δ⁶⁶Zn 与 Zn 浓度的协同变化

图3 燃烧源颗粒物（APM）Zn 同位素组成

论文信息：Ziyang Ding, Guilin Han, Qian Zhang, Rui Qu, Jian Hu, Di Wang, Wenqian Sun and Ye Zhao, Stage-resolved zinc isotope dynamics in firefighters’ hair after firefighting, Journal of Hazardous Materials, (2026).

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143081