大氣顆粒物與人體危害

1、大氣顆粒物對人體健康的危害 陳聰聰 倪春輝 【摘要】簡要介紹了對大氣顆粒物的認(rèn)識(shí)過程及其特性與危害。(還原型與氧化型污染、TSP、PM10、PM2.5、PM0.5)依據(jù)國內(nèi)外流行病學(xué)研究的結(jié)果,簡要闡述了PM2.5的特性、研究現(xiàn)狀和對人體呼吸系統(tǒng)的危害與簡要機(jī)制。 【關(guān)鍵詞】大氣顆粒物；PM2.5；人體健康；危害 【Abstract】Process of atmospheric particulates understanding and its charactreistics and harm of are introduced briefly.(TSP,PM10,PM2.5,PM0.5)a

2、ccording to the results of epidemiological studies both at home and abroad.Expound the character of PM2.5,the research status quo,the harm on human respiratory system and principle briefly. 【Key words】Atmospheric particulate；PM2.5；Human health；Harm 大氣是人類賴以生存的基本環(huán)境要素。但隨著工業(yè)的發(fā)展、城市人口的密集、煤炭和石油燃料的迅猛增長，大氣環(huán)境

3、質(zhì)量日趨惡化，大氣污染已成為影響世界環(huán)境和人類身體健康的主要危害因素之一。由于大氣污染物中懸浮顆粒物會(huì)對人體健康產(chǎn)生直接的負(fù)面影響，從而受到各國政府及有關(guān)部門的高度重視。1總懸浮性顆粒（TSP）是指漂浮在空氣中的固態(tài)和液態(tài)顆粒物的總稱，其粒徑范圍約為0.1-100 微米。粒徑的大小決定了其在呼吸道中的位置。通常把粒徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10，又稱為可吸入顆粒物（IP）。而當(dāng)直徑小于或等于2.5微米時(shí)，即PM2.5，被稱為可入肺顆粒物。較大的顆粒物往往會(huì)被纖毛和黏液過濾無法通過鼻子和咽喉。然而小于10微米的顆粒物即可吸入顆粒物PM10可以穿透這些屏障達(dá)到支氣管和肺泡。而小于2.5微米的

4、顆粒物，比表面積大于PM10，更易吸附有毒害的物質(zhì)。由于體積更小，PM2.5具有更強(qiáng)的穿透力，可能抵達(dá)細(xì)支氣管壁并干擾肺內(nèi)的氣體交換，可能會(huì)通過肺部傳遞影響其他器官。2, 3最新的研究顯示，PM0.5即粒徑小于0.5微米的顆粒物，對人體心血管系統(tǒng)的損傷更大。4本文就我國對大氣顆粒物的認(rèn)識(shí)過程、PM2.5的研究現(xiàn)狀及其對人體造成的危害進(jìn)行綜述，為國內(nèi)相關(guān)研究提供借鑒。1 對大氣污染物的認(rèn)識(shí)過程。1.1 還原型污染與氧化型污染 過去對大氣污染的認(rèn)識(shí)比較淺薄，固簡單的將大氣污染分為還原型污染和氧化型污染，也就是所謂的煤炭型污染與汽車尾氣型污染。煤碳型大氣污染是指污染物是由煤炭燃燒時(shí)放出的煙氣、粉塵、

5、二氧化硫等所構(gòu)成的一次污染物，以及由這些污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成的硫酸、硫酸鹽類氣溶膠等二次污染物。汽車尾氣污染是由汽車排放的廢氣造成的環(huán)境污染。主要污染物為碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含鉛化合物、苯丙芘及固體顆粒物等，能引起光化學(xué)煙霧等。51.2 總懸浮顆粒物（TSP）總懸浮顆粒物指能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑 100微米的顆粒物，即指粒徑在100微米以下的顆粒物，記作TSP，是大氣質(zhì)量評價(jià)中的一個(gè)通用的重要染指標(biāo)。總懸浮顆粒物的濃度以每立方米空氣中總懸浮顆粒物的毫克數(shù)表示。其對人體的危害程度主要決定于自身的粒度大小及化學(xué)組成。5TSP中粒徑大于10微米的物質(zhì)，幾乎都可

6、被鼻腔和咽喉所捕集，不進(jìn)入肺泡。滯留在上呼吸道中的顆粒物能對粘膜組織產(chǎn)生刺激和腐蝕作用，引起炎癥，進(jìn)而導(dǎo)致慢性鼻咽炎、慢性氣管炎 。 1.3 可吸入顆粒物（PM10） PM10是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑在10微米以下的固態(tài)和液態(tài)顆粒物。不能靠自身的重力降落到地面，因此，又被稱為“飄塵”，它在空氣中可漂浮幾天，甚至幾年。其在空氣中的遷移特性及最終進(jìn)入人體的部位都主要取決于顆粒物的粒徑大小。研究表明，10微米以下的顆粒物可進(jìn)入鼻腔，7微米以下的顆粒物可進(jìn)入咽喉，小于2.5微米的顆粒物（即PM2.5）則可深達(dá)肺泡并沉積，進(jìn)而進(jìn)入血液循環(huán)，可能導(dǎo)致與心和肺的功能障礙有關(guān)的疾病。3, 6由于PM10更易于進(jìn)入人

7、體，在環(huán)境中滯留時(shí)間更長，以及吸附的重金屬和有毒有害的物質(zhì)較多，因而對人體的危害也更大。國外進(jìn)行的大量有關(guān)PM10的流行病學(xué)研究表明，可吸入顆粒物濃度的增加與疾病的發(fā)病率、死亡率密切相關(guān)，尤其是呼吸系統(tǒng)疾病及心肺疾病。Norris等發(fā)現(xiàn)西雅圖城市兒童哮喘急診人數(shù)與細(xì)顆粒物（粒徑小于10微米）的污染水平顯著相關(guān)，當(dāng)細(xì)顆粒物濃度上升11微克每立方米時(shí)， 急診人數(shù)增加的相對危險(xiǎn)度（RR）=1.15。7Costa的研究指出，可吸入顆粒物對健康的影響在中年以上和已患心臟疾病的人群中表現(xiàn)得較為明顯，認(rèn)為可吸入顆粒物是引起心臟病的因子之一。82 PM2.5的特性與研究現(xiàn)狀2.1 PM2.5的特性 PM2.5

8、是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑在2.5微米以下的固液態(tài)顆粒物，長期懸浮于空氣中，被吸入人體后，可深達(dá)肺泡并沉積，可導(dǎo)致與心和肺的功能障礙有關(guān)的疾病。9目前已知的化學(xué)成分包括可溶性成分（大多數(shù)為無機(jī)離子，如SO42-、NO3-）、有機(jī)成分如多環(huán)芳烴（PAHs）、硝基多環(huán)芳烴（Nitro-PAHs）等、微量元素、顆粒元素碳（PEC，有時(shí)也稱為炭黑）等，有時(shí)PM2.5上還吸附有病原微生物（細(xì)菌和病毒）。對PM2.5的化學(xué)組成研究表明，顆粒物的粒徑越小，其化學(xué)成分越復(fù)雜、毒性越大。這是因?yàn)樾☆w粒的比表面積大，更容易吸附一些對人體健康有害的重金屬和有機(jī)物，并使這些有毒物質(zhì)有更高的反應(yīng)和溶解速度。2.2 PM2.5的

9、研究現(xiàn)狀PM2.5濃度的增加直接導(dǎo)致灰霾天氣頻發(fā)和霧中有毒有害物質(zhì)的大幅增加。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。10與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)，且在大氣中的停留時(shí)間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體呼吸系統(tǒng)造成巨大的損傷。PM2.5對慢性病的影響已成為世界上一個(gè)廣泛的公共衛(wèi)生難題。11空氣污染的PM2.5濃度下降會(huì)大幅減少肺癌病例的數(shù)量，12, 13根據(jù)一個(gè)對臺(tái)灣女性死于肺癌的原因數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)暴露于空氣中PM2.5的濃度被視為一個(gè)重要的暴露標(biāo)志物。14并且，在北卡羅來納州，一個(gè)生態(tài)研究設(shè)計(jì)也表明了肺癌的發(fā)病率

10、和死亡率與PM2.5的濃度有緊密的關(guān)聯(lián)。15另外，室內(nèi)的空氣污染程度，即來源于炊煙，二手煙等的PM2.5，也與肺癌的發(fā)病有關(guān)。16, 17D.R. Riva等以老鼠為對象，施以低劑量的PM2.5，結(jié)果表明，低劑量的細(xì)顆粒物（PM2.5）可以誘導(dǎo)急性氧化應(yīng)激，誘發(fā)炎癥和肺損傷。盡管目前對PM2.5的危害研究較多，但對其造成危害的機(jī)制研究卻很少。18Xiaobei Deng等人的研究表明，人類肺上皮細(xì)胞A549可能是由于PM2.5的影響而導(dǎo)致其自噬死亡，并且PM2.5可能在肺上皮細(xì)胞引起多條死亡通路的開放。19Imane Abbas等人在人類肺細(xì)胞的共培養(yǎng)模型中發(fā)現(xiàn)，在PM2.5中的多環(huán)芳烴可以產(chǎn)

11、生龐大而穩(wěn)定的DNA加和物。203 PM0.5概述一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，PM0.5對健康危害甚于PM2.5，粒徑在0.25-0.50微米范圍內(nèi)的顆粒物數(shù)量濃度對居民健康的危害，尤其是與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系最為明顯，且粒徑越小，對健康危害越大。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，通過濾嘴出來的主流煙氣中間顆粒物，直徑全部都小于0.5微米。闞海東等研究發(fā)現(xiàn)，PM0.5就像是呼吸管道里靈活的“老鼠”，可以沿著氣流一直擴(kuò)散到肺泡。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，PM0.5進(jìn)入肺泡之后，有可能越過人體的血?dú)馄琳?，進(jìn)入心血管系統(tǒng)引起疾病，甚至還可能干擾人體神經(jīng)系統(tǒng)的平衡。PM0.5在PM2.5中的質(zhì)量占比不高，但數(shù)量濃度比卻接近90%。綜上

12、所述，大氣顆粒物的認(rèn)識(shí)與研究過程極其艱難，其對人類健康的危害也很廣泛。且到目前為止，PM10和PM2.5對人體健康作用機(jī)理還不清楚。因此有關(guān)顆粒物對人體危害的機(jī)制還待進(jìn)一步研究。 1.闞海東，陳秉衡, 我國大氣顆粒物暴露與人群健康效應(yīng)的關(guān)系（J）. 環(huán)境與健康, 2002，19（6）：422-424.2.Mamdouh Khodeir, M.S., Source Apportionment and Elemental Composition of PM2.5 and PM10 in Jeddah City, Saudi Arabia. NIH Public Access, 2012 July

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