坦克舱室环境有害因素检测分析及主要有害因素对大鼠学习记忆功能的影响

摘要

目的:对我军某型主战坦克舱室内的环境有害因素进行检测和分析,并根据坦克舱室内实测结果,选择最主要的有害因素建立联合暴露模拟染毒平台,利用该平台对大鼠进行模拟染毒,观察主要有害因素联合染毒对大鼠学习记忆能力的影响。
　　方法:以我军装备量较大的某型主战坦克为研究对象,系统监测其在行驶和射击条件下舱室内主要有害因素的污染特点。根据实际检测结果,确定选择噪声和一氧化碳作为主要的暴露有害因素,构建噪声及一氧化碳联合暴露模拟染毒平台。将72只SD大鼠,随机分为正常组、低剂量组和高剂量组,每组24只,置于联合暴露模拟染毒平台中进行染毒。染毒条件为:正常组,噪声强度55dB,吸入新鲜空气;低剂量组,噪声强度85dB,吸入浓度为400ppm的一氧化碳气体;高剂量组,噪声强度105dB,吸入800ppm的一氧化碳气体。每天30min,持续染毒14天。染毒期间对大鼠一般生理指标进行连续监测,染毒结束后,用Morris水迷宫和穿梭箱测试大鼠的学习记忆能力。用TSEstartleresponse检测仪评价动物的认知能力。用HE染色和透射电镜观察大鼠海马神经元的形态和超微结构。用高效液相色谱-电化学法检测大鼠海马单胺类神经递质的含量。
　　结果:1.某型主战坦克在常规行驶训练状态下,舱室内主要检出的无机气体有O2、CO2、NH3、NO24种,主要检出的有机气体有222种,以烷烃和苯系物为主,其浓度均未超过国家相关职业接触限值标准;但舱室内粉尘最大浓度达到了194.3mg/m3,噪声强度为101.73~105.07dB,均超过了国家相关职业接触限值标准。
　　2.某型主战坦克在射击训练状态下,舱室内主要检出的无机气体有O2、CO、HCN、CO2、SO2、NH3、NO27种,主要检出的有机气体有278种,以烃类和苯系物为主,且主要无机有害气体及苯系物浓度随着发射炮弹数的增加而增加,其中CO的浓度为(497.50±68.78)ppm,严重超过国家相关职业接触限值标准。
　　3.构建了坦克舱室有害气体模拟染毒平台,并利用此平台对大鼠进行一氧化碳和噪声联合染毒。动物的一般生理指标测定结果显示,心功能:染毒组大鼠收缩压水平与正常组无显著性差异;染毒组大鼠舒张压水平呈逐渐升高趋势,与正常组相比高剂量组大鼠舒张压水平明显升高(P<0.01),与低剂量组相比高剂量组大鼠舒张压水平明显升高(P<0.05)。肺功能:染毒组大鼠肺功能指标与染毒组相比,呼吸频率变化不大。低剂量组与高剂量组的MV,PIF,PEF,TP较染毒前明显增高(P<0.01),TB较染毒前明显降低(P<0.01);高剂量组的TV,MV,PIF,TP与低剂量组相比明显增高(P<0.01),PEF与低剂量组相比明显增高(P<0.05),TB较低剂量组明显降低(P<0.01)。碳氧血红蛋白水平:染毒后大鼠血中COHb％水平随着染毒剂量的增加而增加,但是同一剂量连续染毒14天过程中未发现动物体内产生明显的COHb蓄积。
　　4.Morris水迷宫测试:各组大鼠的逃避潜伏期均随实验天数延长而逐渐缩短,高剂量染毒组大鼠寻找平台的平均逃避潜伏期始终较对照组延长(P<0.01)。高剂量组穿越目标平台区域的次数显著低于正常组(P<0.01);高剂量组穿越目标平台区域的次数显著低于低剂量组(P<0.05)。
　　5.穿梭箱测试:大鼠染毒后遭受电击次数和遭受电击时间与正常组相比,没有显著性差异。
　　6.大鼠前脉冲抑制(PPI)水平检测:随着染毒剂量的增高,大鼠的前脉冲抑制率呈逐渐下降趋势。与正常组相比,低剂量组的前脉冲抑制率显著下降(P<0.05),高剂量组的前脉冲抑制率明显下降(P<0.01)。
　　7.形态学观察:光镜下观察染毒组大鼠的海马部分神经元排列疏松、结构不清;电镜下观察染毒组大鼠的海马部分神经元皱缩呈“暗神经元”改变,可见血管周围水肿。
　　8.海马单胺类神经递质含量检测:各组大鼠海马组织中的多巴胺(DA)未检出;各组大鼠海马组织中的去甲肾上腺素(NE)和五羟色胺(5-HT)含量随染毒剂量的增高而增高,其中高剂量组NE水平较正常组明显升高(P<0.05)。
　　结论:坦克舱室内有害因素复杂,其中以噪声和一氧化碳后果最为严重。本课题组成功构建了噪声和一氧化碳模拟染毒实验平台,通过噪声和一氧化碳联合暴露染毒实验,发现大鼠的心血管系统、呼吸系统、神经系统等受到一定程度的影响,其中学习记忆能力受到了明显的损害,这与我们前期对坦克乘员神经行为功能的检测结果相符。本研究提示,坦克乘员的神经行为功能,尤其是学习记忆能力的损害与舱室内噪声和一氧化碳的联合暴露密切相关。本研究结论为后续开展密闭舱室内多种有害因素对机体影响的预防和救治研究奠定了基础。

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缩略语表

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第一章 前言

第二章 坦克密闭舱室主要有害因素的检测与分析

2.1 材料及方法

2.1.1 实验对象及仪器

2.1.2 实验方法

2.1.3 统计学处理

2.2 结果

2.2.1 坦克行驶状态下各时间点舱室内气体检测结果

2.2.2 坦克射击状态下舱室内气体检测结果

2.2.3 坦克行驶时粉尘检测结果

2.3 讨论

2.3.1 坦克舱室内有害因素检测结果分析

2.3.2 坦克舱室内有害因素产生原因分析

2.3.3 坦克舱室内有害因素对健康的危害及对策

2.3.4 坦克舱室内环境的复杂性

第三章 主要有害因素大鼠对学习记忆功能的影响

3.1 坦克舱室主要有害因素模拟染毒平台的构建

3.1.1 材料及方法

3.1.2 结果

3.1.3 讨论

3.2 舱室内主要有害因素联合作用对大鼠学习记忆能力的影响

3.2.1 材料及方法

3.2.2 结果

3.2.3 讨论

全文总结

参考文献

文献综述一密闭环境对机体健康的影响

参考文献

文献综述二动物神经行为实验评述

参考文献

硕士期间论文发表情况

致谢