ウェアラブル大気汚染物質モニターを使用して中国での個人的な化学物質曝露の調査：中国のジナンの健康な高齢者の繰り返し測定研究

空中汚染物質の健康への影響は、測定技術の現在の制限により、評価するのが難しいものです。高分解能質量分析（HR-MS）化学分析と組み合わせたウェアラブルパッシブサンプラーの出現により、個人的な暴露の包括的な特性評価が可能になりました。大気汚染物質曝露（中国BAPE）研究のバイオマーカーの一環として、中国のジナンで84人の高齢者の間で繰り返し測定研究を実施しました。研究の目的は次のとおりでした。1）空中汚染物質への個人的な曝露の発生、大きさ、および分布を特徴付けること。2）研究集団全体の化学曝露の時間的変動を評価する。3）化学曝露の観察された分散に影響を与える行動および環境要因を特定する。新鮮なリストバンドは、2018年9月から2019年1月までに毎月3日間連続して参加者が着用し、ペアの時間活性ログで収集されました。パッシブエアサンプラーは、地元の屋外航空監視ステーションに並行して展開されました。SpearmanのRho傾向テストと軌道クラスター分析を使用して、それぞれ露出の傾向と変動パターンを特定しました。スクリーニングされた潜在的な懸念のある70の空borne化合物のうち、10の化学クラスの26の化合物が、研究集団の70％以上で検出しきい値を超えていることがわかりました。個人的な曝露は、主に9つの多環式芳香族炭化水素（PAH）、4つのフタル酸エステル、3つの窒化物質、および2つの揮発性有機化合物（VOC）によって特徴付けられました。フタル酸エステルの個人的な曝露は、特定のPAHで逆の関係が観察された一方で、屋外温度と正の相関がありました（P <0.05）。具体的には、温度が低下するにつれてフタル酸ジメチル（rs = 0.31）は減少しましたが、気温が低下するにつれてニトロベンゼン（rs = -0.35）およびナフタレン（rs = -0.40）が増加しました。屋外の空気監視サイトで測定されたレベルと比較して、フタル酸エステルの個人曝露が上昇し（p <0.05）、ヘキサクロロブタジエンは参加者全体で低かった（p <0.01）。これらの化学物質の個人的な曝露は、屋外で過ごす毎日の期間参加者と弱く関連していることがさらにわかった。個人は、サンプリング期間全体（9月から1月）にわたる化学的曝露の軌跡に基づいて異なるクラスターを形成しました。結論として、パッシブリストバンドサンプラーを使用して、空中化学汚染物質への個人的な曝露の発生と大きさを特徴付ける可能性を実証します。これらの個人曝露プロファイルの時間的変動性が強調表示され、個人のさまざまなグループで明確な傾向が特定されました。将来の研究では、このデータを中国の高齢者のこの集団から収集した他のOMICSデータセットと統合して、曝露プロファイルと健康に関連するバイオマーカーの関連性を調査し、環境改善を通じて疾病予防の実現可能性の証拠を提供します。

The health impact of airborne contaminants has been challenging to assess due to current limitations in measurement technologies. The emergence of wearable passive samplers coupled with high resolution mass spectrometry (HR-MS) chemical analysis has enabled comprehensive characterization of personal exposures. We conducted a repeated-measure study among 84 older adults in Jinan, China, as part of the Biomarkers for Air Pollutants Exposure (China BAPE) study. Study objectives were: 1) to characterize the occurrence, magnitude, and distribution of personal exposure to airborne contaminants; 2) to evaluate the temporal variation of chemical exposures across the study population; and 3) to identify behavioral and environmental factors that influence the observed variance in chemical exposures. The FreshAir wristband was worn by participants for three consecutive days each month from September 2018 to January 2019 and collected with paired time-activity logs. Passive air samplers were also deployed in parallel at a local outdoor air monitoring station. Spearman's Rho trend test and trajectory cluster analysis were used to identify exposure trends and variation patterns, respectively. Out of the 70 airborne compounds of potential concern screened, 26 compounds from 10 chemical classes were found to be above detection thresholds across >70% of the study population. Personal exposures were predominantly characterized by nine polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), four phthalates, three nitroaromatics, and two volatile organic compounds (VOCs). Phthalate personal exposures were positively correlated with outdoor temperatures while the inverse relationship was observed for certain PAHs (p < 0.05). Specifically, dimethyl phthalate (rs = 0.31) decreased as temperatures declined, while nitrobenzene (rs = -0.35) and naphthalene (rs = -0.40) increased as temperatures decreased. Compared to levels measured at the outdoor air monitoring site, personal exposure of phthalates was elevated (p < 0.05) and hexachlorobutadiene was lower across participants (p < 0.01). Personal exposure of these chemicals was further found to be weakly associated with daily duration participants spent outdoors. Individuals formed distinct clusters based on trajectories of chemical exposures across the sampling period (September to January), potentially suggestive of distinct emission sources. In conclusion, we demonstrate the feasibility of characterizing the occurrence and magnitude of personal exposure to airborne chemical contaminants using passive wristband samplers. The temporal variability of these personal exposure profiles was highlighted and with distinct trends identified across different groups of individuals. Future studies will integrate this data with other omics datasets collected from this population of Chinese older adults to investigate associations between exposure profiles and health relevant biomarkers, to provide evidence in feasibility of disease prevention through environmental improvements.