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【论著】文章编号:1001-5914(2010)11-0991-04
突发危险化学品泄漏事故人群健康风险评价方法的应用
周慧霞,徐东群
摘要:目的建立突发危险化学品泄漏事故健康风险评估方法,评价重庆开县井喷事故中的人群健康风险。方法
按
照国际上通用的危害鉴定、暴露评价、剂量-反应关系评价和风险特征分析4步评价程序,结合危险化学品泄漏事故的自身特征,并借鉴国外突发事故相关研究成果,建立突发危险化学品泄漏事故健康风险评估方法。通过查询污染物特征数据库,确定重庆井喷事故中硫化氢健康损害效应的性质、特点和强度;根据事故现场实时环境监测的污染物浓度值进行事故风险场内人群暴露总量计算;采用阈值法和概率方程法相结合,对暴露人群可能出现的健康效应及其概率进行估算;预测结果事故可能造成的人员伤亡数量;并给出健康风险评估结果的不确定性。
重庆井喷事故中,伤亡情况最为严重的高桥
采用
镇晓阳和高旺两村共死亡212人。本研究采用美国化学工程师协会-化工安全中心与荷兰应用科学研究组织提供的参数值模拟预测结果分别为364人和176人,预测结果与事故实际后果之间的相对误差分别为71.7%和17.0%。结论荷兰应用科学研究组织提供的参数值可以对井喷事故的死亡风险进行较准确的预测。本研究建立的突发危险化学品泄漏应急事故健康风险评估方法能够为突发危险化学品泄漏事故健康风险评估提供技术支撑,从而为事故应急预案的制定、响应和应急救援提供科学依据。
关键词:重庆井喷事故;危险化学品泄漏事故;健康风险评估方法中图分类号:R181.3
文献标识码:A
ApplicationofHealthRiskAssessmentMethodforAccidentalLeakageofHazardousChemicalsZHOUHui-xia,XUDong-qun.InstituteforEnvironmentalHealthandRelatedProductSafety,ChineseCenterforDiseaseControlandPrevention,Beijing100021,China
XUDong-qun,E-mail:dongqunxu@126.comCorrespondingauthor:
Abstract:ObjectiveToevaluatethepublichealthrisksoftheChongqingKaixianblowoutaccidentbyusingthehealthriskassessmentmethodestablishedinthisstudy.MethodsOnthebasisofthegenerallyusedfour-stepevaluationprocess,combinedwiththeaccidentcharacteristicsandtherelatedresearchresults,thehealthriskassessmentmethodofaccidentalleakageofhazardouschemicalswasestablished.ThecharacteristicsandtheintensityofthehealthdamageeffectscausedbyH2Swereobtainedfromthepollutantcharacteristicsdatabase.Thetotalexposureswerecalculatedbyreal-timepollutantconcentrations.Theprobabilityofhealthinjurywasestimatedbycombiningthethresholdmethodwiththeprobabilityequationmethod.Thenumberofcasualtieswascalculatedbycombingwiththedemographicinformation.ResultsTheactualtotalcasualtiesofXiaoyangandGaowangvillageswere212.Theevaluatednumberofdeathwas364byusingtheparameterofcenterforchemicalprocesssafety,Americaninstituteofchemicalengineers,and176byusingtheparameteroftheNetherlandsorganizationforappliedscientificresearch.Therelativeerrorbetweentheevaluatedresultsandtheactualconsequenceswas71.7%and17.0%respectively.ConclusionTheriskofdeathcausedbyH2ScanbepredictedmoreaccuratelybyusingtheparametersprovidedbytheNetherlandsorganizationforappliedscientificresearch.Thehealthriskassessmentmethodofaccidentalleakageofhazardouschemicalscanbeusedtoprovideusefulinformationforemergencypreparedness,emergencyresponseandemergencyrelief.Keywords:ChongqingKaixianblowoutaccident;Accidentalleakageofhazardouschemicals;Healthriskassessmentmethod石油化学工业迅速发展,在给人类社会带来巨大财富与便利的同时,造成的环境污染和健康危害也在不断增加。20世纪80年代以来,突发性危险化学品泄漏事故频发,造成了严重的我国重庆开环境污染和人员伤亡,如印度博帕尔毒气泄漏事件、县井喷事故等。在这些突发危险化学品泄漏事故中,有毒有害物质造成的人群健康危害已经受到了世界各国研究者的普遍关注。由于在突发危险化学品泄漏事故中,人群暴露特征为较短时
间内暴露于高浓度的有毒有害污染物,健康影响大多表现为急肺水肿、紫绀、阵发强直性痉挛性效应如呼吸抑制或呼吸急促、
等,中毒导致的浅至中度昏迷、深度昏迷或呈植物状态,极高浓因此,突发危险化学品泄漏事故人群健康度暴露发生的猝死等。
影响的风险评估方法与针对长期或终身暴露污染物所引起的慢性健康风险评估方法不同,具有自身显著特征。突发危险化学品泄漏事故健康风险评估是对事故过程中有毒有害物质泄漏形成的毒性蒸气云的扩散迁移可能造成的暴露人群健康危害的种类
基金项目:863计划课题“突发性大气污染事件模拟与风险控制技术”子课题“突发性大气污染事件人群健康风险评估技术”资助项目(2007AA06A408)作者单位:中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所(北京100021)作者简介:周慧霞(1983-),女,硕士研究生,从事空气污染对健康影响的研究。通讯作者:徐东群,E-mail:dongqunxu@126.com
及其发生概率进行定性和定量评估的过程。本研究以国际上通用的健康风险评价程序为基础,结合突发危险化学品泄漏事故特征,通过借鉴国外突发事故相关研究成果,提出突发危险化学品泄漏事故健康风险评估技术;根据2003年重庆开县井喷事故资料,应用本研究建立的技术对事故过程中周边人群的健康风险进行模拟评估。
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1材料与方法1.1
材料
2003年重庆开县井喷事故资料[1],主要包括:井喷事故概况,事故发生当地的部分环境监测资料,事故人员伤亡资料等。1.1.1
开县井喷事故概况
2003年12月23日,地处重庆市东
北部开县高桥镇的中石油公司川东北气矿“罗家16H”井,在钻至气层后起钻过程中,操作人员违反操作规程,使井压无法保持平衡产生溢流,实施井控未能成功,致使发生特大天然气井喷事故。富含硫化氢的气体从钻具水眼喷涌达30m高程,预计井喷无阻流量为400~1000万m3/d,天然气中硫化氢含量为100ppm
即约151mg/m(为便于分析,3
本研究均以ppm表示,其余数据
均可按比例换算为mg/m)3
。发生井喷的“罗家16H”天然气井位
于开县高桥镇晓阳村黄泥垭口附近被山丘包围着的一个平台上,矿井周边1000米范围内村舍林立约有数百户,共计2419人;5000m范围内分布有30多个自然村,共计6万余人。1.1.2
环境监测资料
根据井队工人配带的硫化氢监测器显
示,井喷初期井口附近硫化氢浓度大于100ppm,距井口300m处为50ppm,1h后为200ppm,5h后离井口1000m处为300ppm。1.1.3
事故人员伤亡资料事故总死亡人数243人,涉及2个
县15个村29个村民组,其中以井口所在的高桥镇晓阳村和高旺村情况最为严重,死亡人员分别涉及两个村的86户和19户,死亡177人和35人,
分别占总死亡人数的72.84%,14.0%,占两村人口数的14.5%,2.6%;全县各类医院和医疗点诊治的因灾伤病人员达到32584人次,其中住院人员2139人。事故伤亡人员主要分布在以事故井口为圆心,半径为5km范围内。1.2
方法
本研究按照国际上通用的健康风险评价程序[2],即危害鉴定、暴露评价、剂量-反应关系评价和风险特征分析4个步骤,结合危险化学品泄漏事故的自身特征,并借鉴国外突发事故相关研究成果,建立了突发危险化学品泄漏事故健康风险评估方法。
首先,建立健康风险评估相关数据库,包括:污染物特征数据库、化学物质阈值和评估模型参数数据库及典型事故案例数据库。在危害鉴定阶段,通过查询污染物特征数据库,可以快速获得化学物质的理化特性、毒理学特征和人群健康影响等资料,以确定某种污染物在一定条件下与机体接触后能否产生损害效应以及损害效应的性质、特点和强度。在暴露评价阶段,可以通过两种方式来获得人群暴露污染物浓度数据:事故现场实时环境监测和利用大气扩散模型模拟运算。本研究采用事故现场实时环境监测的污染物浓度进行事故风险场内人群暴露总量计算。在剂量-反应关系评价阶段,主要采用两种定量分析方法[3],即阈值法和概率方程法来对暴露人群可能出现的健康效应及其概率进行估算。
阈值法是以有毒化学物质的各种急性健康效应阈值为基准值,预测不同暴露水平下的人群可能会出现的健康损害效应。有毒化学物质的急性健康效应阈值即人体暴露限值,是指当空气中有毒化学物质浓度超过该限值时,人群暴露其中可能会产生相应的健康损害作用。
此类阈值通常分为3个等级,根据阈值等级一般可将事故风险场划分为人员轻伤区、重伤区和死亡区。
在阈值法的基础上,对于进入死亡区域内的暴露人群,通过应用概率方程法可以计算出离事故地点不同距离处的人员死亡
概率。概率方程计算通式见公式(1)[4-6]
:
te
Pr=a+b1n
乙Cn0
dt
(1)
式中:Pr—死亡概率,a、b、n—与污染物种类和人体不同伤害程度等相关的常数,通常是利用流行病学资料或实验数据推导而得到,目前可获得由美国化学工程师协会-化工安全中心(CenterforChemicalProcess
Safety,CCPS)[7]
和荷兰应用科学研究组织(TheNetherlandsOrganizationForAppliedScientificResearch,TNO)[8]两个机构所提供的相关化学物质
参数值。C—环境污染物浓度,ppm或mg/m3;t—暴露持续时间,min。
在计算出人员死亡概率值后,通常以查表的方式(表1)将其转换成为相应的死亡百分比值,以使结果更加直观和便于理解。
表1
概率单位与百分比值转换表
%01234567890-2.672.953.123.253.363.453.523.593.66103.723.773.823.873.923.964.014.054.084.12204.164.194.234.264.294.334.364.394.424.45304.484.504.534.564.594.614.644.674.694.72404.754.774.804.824.854.874.904.924.954.97505.005.035.055.085.105.135.155.185.205.23605.255.285.315.335.365.395.415.445.475.50705.525.555.585.615.645.675.715.745.775.81805.845.885.925.955.996.046.086.136.186.2390
6.28
6.34
6.41
6.48
6.55
6.64
6.75
6.88
7.05
7.33
在风险特征分析阶段,通过综合上述各阶段的评价结果,结合事故地点周边人口聚集区域如住宅区、学校、医院、商场、集市等分布情况,预测事故可能造成的人员伤亡概率或伤亡数量;并通过对事故相关资料的完整程度、所应用各种数学模型及其参数本身的不确定度的分析,给出健康风险评估结果的不确定性。2结果2.1危害鉴定
2003开县井喷事故中造成人群健康危害的主要物质为硫化氢,通过数据库查询可以获知:硫化氢为无色有恶臭气体,属剧毒类,相对密度(空气=1)为1.19。硫化氢是强烈的神经毒物,通过吸入途径造成健康危害,对黏膜有强烈刺激作用。轻度中毒者可出现明显头痛、头晕、乏力等症状以及轻度至中度的意识障碍。黏膜刺激作用主要表现为咽痛、
声音嘶哑、咳嗽、咯痰、胸闷、气急等急性气管-支气管周围炎或支气管周围炎症状。中度中毒者意识障碍表现为浅至中度昏迷,上述黏膜刺激症状加剧。重度中毒者可出现深度昏迷或呈植物状态,呼吸抑制或呼吸急促、肺水肿、紫绀、心动过速、阵发强直性痉挛等。极高浓度暴露可发生猝死。
根据事故相关资料,井喷气体中硫化氢含量较高,浓度达100ppm。自12月23日21:55井喷发生至24日16:00实施放喷点火措施,井喷持续达18h,根据预计流量估计,约有300~600m3硫化氢气体未经燃烧直接排放到大气中。事故当地为深丘地形,村民多居住在低畦避风带,硫化氢比重大于空气,排放到大气中的硫化氢易在低洼处聚集形成极高浓度。且由于事故当天当地气温较低,空气湿度大,风力弱,气层极为稳定,垂直混合高度极低,不利于硫化氢的对流和稀释扩散,致使硫化氢浓度较长时间维持在高浓度水平,从而造成暴露人群硫化氢中毒,甚至死亡。2.2暴露评价
从材料中提供的部分环境监测结果可以看出,事故现场硫化氢浓度很高,且分布范围广。结合人体对硫化氢毒性作用的敏
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感程度:硫化氢浓度为≥20ppm,气味强烈、有刺激性;浓度为50~250ppm,引起眼部角膜结膜炎,呼吸道刺激症状;浓度为≥600ppm,呼吸中枢麻痹,死亡;浓度为≥800ppm,短时间内发生意识丧失、死亡。可以推断井场周围5km范围内硫化氢浓度已经达到急性中毒浓度水平,约为50~300ppm;其中,1km范围内达到重度中毒浓度水平,约为300~600ppm;由于地形原因,事故井口附近局部地区硫化氢可能聚集形成极高浓度,达到或超出致死浓度水平,约为600ppm或更高。2.3
剂量-反应关系评价
本研究采用硫化氢的紧急响应规划指导浓度阈值
EmergencyResponsePlanningGuidelines,ERPG)[9]作为基准值,
对事故过程中可能产生不同程度健康效应的人群分布区域进行划分,ERPG值分为3级。ERPG-l:人员暴露于有毒气体环境约1h,除了短暂的不良健康效应或不良气味之外,不会有其他不良影响的最大容许浓度;ERPG-2:人员暴露于有毒气体环境中约1h,不会对身体造成不可恢复的伤害的最大容许浓度;ERPG-3:人员暴露于有毒气体环境中约1h,而不致对生命造成威胁的最大容许浓度。硫化氢的人体健康影响基准值见表2。
表2暴露时间为1h时硫化氢人体健康效应基准值
ERPG浓度(ppm)
基准值(ppm)健康效应ERPG-10.1≤30.0轻伤(可逆损伤)ERPG-230.030.0~100.0重伤(不可逆损伤)
ERPG-3
100.0
≥100.0
死亡
在上述阈值法的基础上,对进入死亡区域内的暴露人群应用概率方程法计算出距离事故井场不同距离处的人员死亡概率及相应的死亡百分比值。概率方程及其参数值来源见表3。
表3硫化氢中毒死亡概率方程
参数值
中毒死亡概率方程参数来源
a=-31.42,b=3.008,n=1.43Pr=-31.42+3.008ln乙te
1.43
0
C
dtCCPSa=-11.5,b=1.0,n=1.9
Pr=-11.5+ln
乙te
0
C1.9dt
TNO
根据事故相关信息资料,事故中伤亡人员主要分布在井口周围5km范围内,因此,分别选择硫化氢浓度为200、300、400、600ppm暴露持续时间为30、60min进行中毒死亡风险概率计算,计算结果见表4。2.4
风险特征分析
综合上述各阶段的评估结果可以得知:井口周围一定范围内,硫化氢浓度会达到或超出不可逆损伤阈值范围,因此处于该范围内的村民若不能及时撤离,将会有死亡危险;尤其是井口附近地区,事故发生后短时间内硫化氢浓度就达到致死效应阈值,随着事故持续时间的延长,硫化氢浓度不断增高,不能及时疏散撤离的村民将会全部死亡。
不确定性分析:根据事故实际人员伤亡情况分析,井口所在的高桥镇晓阳村和高旺村其伤亡情况最为严重,两村总死亡人数212人;其中,位于井口西南偏西的晓阳村2、3、5组和井口偏东方向的高旺村3组死亡人数均超过20人,分别占全组总人口的23.6%~46.4%。概率方程法模拟运算结果显示:硫化氢浓度为600ppm,暴露时间为30min,人员死亡百分比分别为91%CCPS)和44%(TNO)。根据事故资料记录,晓阳和高旺两村共有2419人,其中2000多人被疏散撤离,400人未能及时撤离。根据未能及时撤离人口数量及死亡概率计算结果,估算两村总死亡人数分别为364人(CCPS)和176人(TNO),预测结果与事
故实际后果之间的绝对误差分别为152人(CCPS),36人(TNO);相对误差分别为71.7%(CCPS)或17.0%(TNO)。
表4井喷事故中人员死亡概率评估结果
H2S浓度30min
60min
(ppm)PrF(%)PrF(%)参数来源2001.60-3.699CCPS3003.3555.4367CCPS4004.58346.6895CCPS6006.33918.41100CCPS2002.761.53.456TNO3003.5374.2222TNO4004.08184.7741TNO600
4.85
44
5.54
71
TNO
3讨论
应用突发危险化学品泄漏事故健康风险评估方法进行健康风险评估时,主要存在以下两个方面的问题。第一,暴露评价监测资料不足。在进行暴露评价时,仅能根据少量数据来对整个事故风险场内暴露人群的暴露特征进行推断,而没有考虑事故过程的复杂性及其他多种因素的影响,从而造成评估结果存在较大程度的不确定性。因此,有必要加强暴露评价监测或采用相关数学模型进行预测,以获得事故风险场内污染物暴露监测资料,减少评估结果不确定性。第二,剂量-反应关系评价方法及评估模型参数选择。阈值法能够根据人体暴露特征划分可能产生的健康损害程度(死亡、重伤、轻伤等),但不能给出具体的伤亡概率值;概率方程法能够给出人体暴露于某种有毒气体中毒死亡概率值,但该方法健康效应终点单一。
比较开县井喷事故人群健康风险模拟评估结果发现:两种方法评估结果差异较大,阈值法评估结果严重程度要高于实际情况,概率方程法的评估结果与事故实际后果较为接近。如当硫化氢浓度为200ppm、暴露时间为60min时,阈值法判定结果是暴露人员可能会全部死亡;而概率方程法计算出的人员中毒死亡概率为9%(CCPS)和6%(TNO)。分析原因可能是由于在制定各种有毒物质急性健康效应阈值标准时,基于最大程度地保护居民身体健康这一原则,制定标准较为严格造成的。
通过建立数据库,调用相关资料,可以得到多种化学物质的急性健康效应阈值资料,但目前仅能获得少数化学物质的概率方程相关参数值,因此在实际应用时,应将两种方法结合使用。首先通过阈值法,结合人体暴露特征划分可能产生的健康损害程度(死亡、重伤、轻伤等)的区域,对事故可能造成的不同程度人群健康风险进行评估;接下来,对于进入死亡区域的人群,根据事故污染物种类特征,对于能够获得事故污染物的概率方程参数值的,可以直接利用概率方程对死亡风险进行评估,对于没有事故污染物的相关参数值的污染物,可以选用与其理化特征、毒理学特性相似的化学物质的参数值作为替代,再利用概率方程法,对死亡风险进行评估。
对于概率方程法,两个机构提供的参数值其计算结果之间也存在较大差异,如硫化氢浓度为300ppm、暴露时间为60min时,两者计算结果分别为67%(CCPS)和22%(TNO);硫化氢浓度为400ppm、暴露时间为60min时,两者计算结果分别为95%(CCPS)和41%(TNO)。这可能是由于在参数值推导过程中,两个机构所使用资料及推导方法之间的差异,造成同种物质其两套概率方程a、b、n参数值的不同,进而导致上述计算结果
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之间的差异。因此,在实际应用时,需要根据既往案例资料,通过对两套参数模拟运算结果与事故实际伤亡情况之间的符合程度进行比较分析,从而为参数值选择提供依据。
对于硫化氢,根据上述计算结果:两套参数其计算结果与实际事故后果之间的绝对误差分别为152人(CCPS),36人(TNO);相对误差分别为71.7%(CCPS),17.0%(TNO)。比较发现,TNO提供的参数值其运算结果与事故实际后果比较接近,因而在进行硫化氢中毒死亡概率计算时,倾向于应用TNO所提供的参数值。4小结
突发危险化学品泄漏事故人群健康风险评估技术的建立为此后健康风险评估工作的开展提供有力的技术依据。对于重大事故危险源,能够对其潜在突发事故可能造成的人群健康风险进行预测评估,从而针对性地制订事故应急预案,进行救援物资的储备,一旦事故发生,实现快速应急响应。本研究建立的突发危险化学品泄漏事故人群健康风险评估技术在应用过程中涉及泄漏源特征、污染物种类特征、地形及气象资料、人口分布信息等多方面数据资料和数据库信息的应用;另外,暴露评价时如果采用大气扩散数学模型,其输出数据量很大,单纯依靠人工计算,过程缓慢,不能满足突发事故快速应急响应的需求。因此,有必要将该技术开发形成系统软件;同时利用这一软件也能更加
快速地进行演算,调整模型中的参数,使其更加符合实际。便捷、参考文献:
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www.aiha.org/insideaiha/volunteergroups/Documents/ERP-erpglevels.
(收稿日期:2010-04-16修回日期:2010-06-29)
(本文编辑:高申)
文章编号:1001-5914(2010)11-0994-01
【监督监测】低温灌肠制品生产厂家周围环境肉毒梭菌调查
郭占景1,王生平1,狄振宇2,徐保红1,宋胜军2,高伟利1,董永辉2,白萍1
关键词:低温灌肠制品;肉毒梭菌;食物中毒
中图分类号:R994.6
文献标识码:E
2007年8—9月,石家庄市的9个县(市)、区发生了多起食物中毒,根据对患者的流行病学调查,患者特有临床表现和治疗效果以及食物样品、患者血清、粪便样品的检测结果,依据WS/T83—1996《肉毒梭菌食物中毒诊断标准及处理原则》判定为肉毒梭菌食物中毒,中毒食品为某一品牌的低温灌肠制品,毒素类型为A型[1]。为探讨肉毒梭菌污染环节,于2007年8月—9月采集石家庄生产低温灌肠制品的三个厂家周围土壤、饮用水、原料及其包装物进行肉毒梭菌检测。
以无菌操作法采集样品250~300g置于无菌塑料袋内。于地表下10~20cm处,按照不同位置,采集5个点,点与点间相距10~50m,混匀后放入无菌塑料袋内,共采集22件土壤样品;同时,采集42件原料及其包装物样品(均来自外省)和饮用水样品(6件)。各类样品均按照GB4789.12—2003《食品卫生微生物检验肉毒梭菌及肉毒毒素检验》规定进行处理和检测。冻干肉毒诊断血清购自兰州生物制品研究所。
检测显示,仅2件土壤样品中检出肉毒梭菌,均检出B型肉毒毒素;生活饮用水、原料及其包装物未检出肉毒梭菌。低温灌肠制品是采用较低的杀菌温度进行巴氏杀菌的肉制品,货架
基金项目:河北省医学科学研究重点项目(08192)
作者单位:1.石家庄市疾病预防控制中心(河北石家庄050011);2.石家庄市卫生监督局(河北石家庄050000)
期短,如果储存、运输、销售、保存不当,极容易变质[2]。本次肉毒梭菌食物调查显示,低温灌肠肉制品为一密闭塑料包装的产品,密闭包装形成厌氧环境,8月份气温较高,给肉毒梭菌生长、繁殖、产毒提供了很好的条件。根据调查了解到的低温灌肠制品在生产、储存、运输、销售过程中的实际情况,分析认为,这次肉毒梭菌食物中毒可能是因为食品原料或食品加工过程中受到污染,而储存、运输、销售、保存又不符合产品本身要求,致使肉毒梭菌生长、繁殖、产毒所致。本次调查结果显示,低温灌肠制品所需原料未检出肉毒梭菌,表明肉毒梭菌食物中毒是低温灌肠制品在加工过程中受到肉毒梭菌污染所致。本次调查在土壤中未检出A型肉毒毒素,但是最近对石家庄外环境中肉毒梭菌分布研究结果显示,土壤中存在A型肉毒毒素,可能由于本此采集的土壤样品较少,所以未检出A型肉毒毒素。针对这次肉毒梭菌食物中毒发生的原因,建议加强对低温灌肠肉制品生产、储存、运输、销售环节的监管,确保食品安全。参考文献:
[1]徐玮,赵秀勉,王生平,等.石家庄市66例肉毒梭菌食物中毒病人调
查报告〔J〕.现代预防医学,2009,36(13):2438-2439.
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体系的建立〔J〕.肉类工业,2006,(7):3-5.
(收稿日期:2010-06-11)
(本文编辑:杜宇欣)
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