随着电子产业的迅速发展，全球电子废物（e-waste）的产生量激增，成为了一个紧迫的环境问题。2019年全球电子废物总量达到5360万吨，预计到2030年将超过7470万吨[3]。作为世界最大的电子废物生产国之一，中国2019年产生了1010万吨电子废物[4, 5]。其中约80%的废物通过非正规处置或简陋的回收方式处理，导致严重的环境污染[6]。这些活动释放出包括重金属（HMs）在内的有害物质，接触这些物质会对人类健康造成重大风险[7]。长期暴露于重金属与多种不良健康后果相关，包括皮肤病和多种类型的癌症[8]。
中国是全球主要的电子废物接收国之一，在其管理方面面临诸多挑战。在非正规回收的重点地区中，位于中国东部浙江省沿海地区的温岭市（地理坐标为121°09′50″–121°44″E和28°12′45″–28°32′02″N）已成为最著名的非正规电子废物回收中心之一。该地区的历史拆解活动被认为是Cd、Pb和Ni等有毒金属的主要来源，这些金属污染了周边土壤[9]。多项研究表明，当地土壤中Cd、Pb、Ni、Cu和Zn的浓度超过了中国环境质量标准规定的风险筛查值[10]。人类通过多种途径接触这些土壤中的重金属，包括皮肤接触、意外摄入和吸入灰尘[11, 12]。其中，皮肤接触途径越来越受到重视，特别是对于经常直接接触受污染土壤的儿童和职业工人[13]。成人皮肤的表面积约为2平方米，会接触到来自不同来源的同一重金属或同一来源的不同重金属。土壤中的重金属可以通过三种途径渗透皮肤：细胞内渗透（通过被动扩散或内吞作用进入角质形成细胞）、细胞间渗透（通过角质形成细胞之间的密集脂质间隙扩散）以及毛囊渗透（通过毛囊和皮脂腺等皮肤附属结构），可能导致局部或全身性的不良健康影响[14]。
接触受污染土壤中的重金属会对健康造成显著风险，这些风险可分为局部效应和全身毒性。例如，Ni和Cr等金属可引发皮肤病，如皮肤过敏、湿疹和特应性皮炎。砷（As）是一种已知的致癌物，与皮肤癌密切相关。其他金属，如Cu和Cd，可引发全身性氧化应激，导致肝毒性和肾毒性，并增加肺部和肾脏等器官患癌症的风险[15, 16, 17]。传统的健康风险评估通常依赖于土壤中重金属的总浓度，这种方法假设100%的生物利用性，可能会高估实际健康风险[18]。体外生物可利用性测试可以测量可溶且可能被吸收的污染物比例，是一种有效的工具，可用于细化暴露估计，并更真实地评估非致癌和致癌风险[19, 20]。对于皮肤接触途径，皮肤生物可利用性是一个关键的毒理学参数，反映了能够溶解在皮肤水微环境（如汗液）中并通过表皮屏障被吸收的重金属比例。这一参数对于评估皮肤-基质接触的独特暴露风险至关重要，而在一般的生物可利用性评估中常常被忽视。尽管已有大量研究关注通过摄入和吸入途径的金属生物可利用性，但关于皮肤接触的数据仍然相对稀缺[21, 22, 23]。
金属在细胞中的吸收是一个复杂的过程，涉及多种转运蛋白的参与。研究表明，二价金属转运蛋白1（DMT1）和锌转运蛋白14（ZIP14）参与了Cd在肠道中的吸收[24]。由于它们具有相似的物理化学性质和共同的吸收途径，在共同暴露时，这些转运蛋白可能会竞争金属转运或调节蛋白，从而影响它们的吸收动力学[25]。然而，关于受污染土壤中金属混合物的皮肤吸收机制，包括铜转运蛋白1（CTR1）、DMT1和ZIP14在皮肤细胞中的作用，目前了解还不够充分，需要进一步研究。
尽管有关于重金属皮肤生物可利用性的报告，但相关数据仍然相对匮乏。现有的健康风险评估模型主要依赖于重金属的总浓度，这导致风险评估不准确[26, 27]。体外毒理学验证通常使用高剂量的单一金属，这无法准确反映实际受污染土壤中复杂混合物的暴露情况[28, 29]。此外，虽然金属的细胞吸收由DMT1和ZIP14等转运蛋白介导，但受污染土壤中金属混合物的经皮吸收的调控机制仍不清楚，亟需进一步研究。关键的是，风险评估与生物效应验证之间存在显著脱节，建立两者之间的关联至关重要。
因此，为了填补这些知识空白，我们选择了温岭作为研究地点，因为这是中国非正规电子废物回收的一个典型且受影响严重的热点地区。本研究旨在：（1）量化中国温岭市一个电子废物拆解区土壤中八种重金属（Cd、Ni、Pb、Cu、Zn、As、Cr、Mn）的总浓度和皮肤生物可利用性；（2）通过比较使用总浓度和生物可利用浓度的模型，评估这些金属通过皮肤接触的健康风险；（3）阐明人类皮肤角质形成细胞（HaCaT细胞）中生物可利用重金属的细胞毒性效应和分子机制，重点关注氧化应激、细胞凋亡以及关键金属转运基因的表达。这些发现对于电子废物污染地区的健康风险评估具有重要意义，为有针对性的风险管理提供了科学依据。
