PM2.5與人體健康研究現(xiàn)狀

曹德康，蘇建忠，黃以哲，張 偉，李增德 綜述 劉雪林 審校

PM2.5與人體健康研究現(xiàn)狀

曹德康1，蘇建忠1，黃以哲2，張 偉1，李增德1綜述 劉雪林3審校

大氣懸浮細(xì)顆粒物;來源特性;健康危害

大氣污染通常分為懸浮顆粒物污染、氣態(tài)污染和氣味污染。其中，大氣懸浮細(xì)顆粒物(PM2.5)的形狀不規(guī)則，在大氣中懸浮時(shí)間較長，能夠吸附大量毒性化合物，滯留在終末細(xì)支氣管和肺泡中，對人類健康造成嚴(yán)重威脅，引發(fā)社會廣泛關(guān)注。部分歐美國家20世紀(jì)90年代開始研究空氣污染物與人類疾病的關(guān)系。中國于2012年2月29日發(fā)布新環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095 －2012)［1］，將 PM2.5納入監(jiān)測管理。筆者主要介紹PM2.5的定義、來源特性、生物效應(yīng)、健康危害、監(jiān)測方法、防制策略，并對PM2.5的研究動向進(jìn)行了論述。

1 PM2.5定義

PM2.5是指懸浮在大氣中的固體和液體顆粒物的總稱［2］。根據(jù)大氣懸浮顆粒物的空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑(Dp)不同，將大氣懸浮顆粒物大致分為4類(圖1)，其中Dp≤10 μm 的為可吸入懸浮顆粒物，Dp≤2.5 μm 的為 PM2.5，后者多為二次污染物。

圖1 大氣懸浮顆粒物分類

2 PM2.5污染來源和特性

2.1 PM2.5污染來源 PM2.5污染主要由人為和天然污染導(dǎo)致。人為污染是由人類活動，如發(fā)電廠、采礦、燃油機(jī)車、取暖、生火做飯、吸煙、塵螨等引起;天然污染主要由風(fēng)蝕、火山爆發(fā)、森林大火、花粉、細(xì)菌、病毒等造成［3，4］。研究表明，不同來源的顆粒物形狀不一，如煤塵一般為球圓形，表面比較光滑;燃油和汽車排放的尾氣顆粒物一般為不規(guī)則的圓形體，表面高低不平。不同形態(tài)顆粒物對機(jī)體的作用機(jī)制也不同，通常球圓形顆粒物更容易沉降(被機(jī)體吸入的可能性較低)，而不規(guī)則圓形顆粒物機(jī)械損失比較大［5］(在大氣中懸浮時(shí)間較長，容易被機(jī)體吸入)。

2.2 PM2.5污染特性 由于 PM2.5當(dāng)量直徑小，物質(zhì)成分雜(不同物質(zhì)成分的PM2.5毒性機(jī)制也不同)，形狀不規(guī)則，富集效應(yīng)強(qiáng)(很容易富集空氣中的有毒重金屬、酸性氧化物、有機(jī)污染物、細(xì)菌和病毒等)，比表面積大。據(jù)外國有關(guān)部門研究顯示，PM2.5與 PM10相比，PM2.5在空氣中停留的時(shí)間要更長，為 30 ～70 d［5］;PM2.5還可以隨氣流被輸送到幾百甚至幾千公里的地方，造成廣域污染;同時(shí)在成云的過程中，它也會參加很多化學(xué)反應(yīng)，這樣就使它的機(jī)制更加復(fù)雜，造成更廣泛的污染。

3 PM2.5生物效應(yīng)

大氣懸浮可吸入顆粒物對機(jī)體的危害主要取決于PM的濃度、粒徑、化學(xué)組成、吸濕性、可溶性及機(jī)體的年齡、營養(yǎng)、健康狀況、活動狀態(tài)等因素。雖然決定PM的危害性因素很多，但肯定的是PM只有被人體吸入附著于呼吸道后，才有可能對人體健康造成威脅。因此，掌握PM如何通過呼吸道進(jìn)入終末細(xì)支氣管和肺泡的整個(gè)過程，以及在各個(gè)部位沉積附著狀況，可以為研究PM的致病機(jī)制提供更多更有效的依據(jù)。

研究表明，PM空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑＞10 μm的大部分被阻留在鼻腔或口腔內(nèi)，≤10 μm的可以進(jìn)入鼻腔，≤7 μm的可以進(jìn)人咽喉，≤2.5 μm的則可到達(dá)終末細(xì)支氣管和肺泡后沉積。由于PM2.5形狀不規(guī)則，粒徑小(介于細(xì)菌和病毒之間)，比表面積大，富集效應(yīng)強(qiáng)，能夠吸附大量有害物質(zhì)，通過呼吸途徑到達(dá)終末細(xì)支氣管和肺泡，隨血液循環(huán)至人體其他組織器官;因此，沉積在人體內(nèi)的顆粒物主要為PM2.5，它對人體健康的危害較PM10大［6］。研究顯示，一些對人體極為有害的多環(huán)芳烴和雜環(huán)芳烴等有機(jī)化合物主要富集于PM2.5中［7］。

4 PM2.5健康危害

PM2.5能夠?qū)е驴諝鉁啙?，能見度下降，并且隨著吸入濃度的增加，可造成人體內(nèi)部呼吸、循環(huán)、免疫、中樞神經(jīng)及內(nèi)分泌等系統(tǒng)疾病的發(fā)生［8］，同時(shí)可引發(fā)致癌、致畸、致突變及皮膚類疾病。人體肺部吸入PM2.5后，多發(fā)生炎性反應(yīng)和氧化損傷，進(jìn)而隨著血液循環(huán)并發(fā)其他系統(tǒng)病變，是導(dǎo)致全身多系統(tǒng)病變的主要機(jī)制［9］。

呼吸系統(tǒng):與PM2.5暴露有關(guān)的呼吸系統(tǒng)疾病有鼻竇炎、肺功能不全、慢性阻塞性肺部疾病和肺癌等［10］。循環(huán)系統(tǒng):流行病學(xué)調(diào)查顯示，心肌梗死、心率失常、心力衰竭、動脈粥樣硬化、冠心病與 PM2.5暴露有關(guān)［11］。免疫系統(tǒng):隨著 PM2.5的增加，使免疫活性細(xì)胞功能及組織體液中的殺菌物質(zhì)改變，從而降低肺局部特異性淋巴細(xì)胞的免疫應(yīng)答，導(dǎo)致局部免疫力降低［12］。中樞神經(jīng)系統(tǒng):PM2.5被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的危險(xiǎn)因素［13］，與其暴露的相關(guān)疾病有帕金森癥、阿爾茨海默病等。內(nèi)分泌系統(tǒng):調(diào)查提示，PM2.5可擾亂機(jī)體雌激素的分泌，而雌激素水平與乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌病死率顯著相關(guān)［14］;還有可能誘發(fā)糖尿病類疾病的發(fā)生。除此之外，還有可能引發(fā)皮膚類疾病和機(jī)體癌變、畸形、基因突變:由于 PM2.5含有苯并［b］熒蒽、苯并［k］熒蒽、苯并［a］芘、二苯并［a.h］蒽、苯并［g，h，i］芘等多環(huán)大分子物質(zhì)［15］，這些分子都有不同程度的“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)。

5 PM2.5監(jiān)測方法

目前，世界上PM2.5的監(jiān)測方法主要以振蕩天平法、β射線法、β射線光濁度法、光散射法為主。振蕩天平法，屬重量法，是最直接、最可靠的方法，它是根據(jù)振蕩頻率的變化，計(jì)算出收集到PM2.5的重量;β射線法和β射線光濁度法，是將PM2.5收集到濾紙上，以β射線照射，根據(jù)射線的衰減，計(jì)算出PM2.5的含量;光散射法，是通過測量顆粒物受光照射后所發(fā)出的散射光信號的大小來測量顆粒物的質(zhì)量濃度［16］。在2010年美國環(huán)保署公布的PM2.5監(jiān)測使用儀器狀況和布點(diǎn)情況顯示，約60%采用振蕩天平法監(jiān)測儀，30%采用β射線法監(jiān)測儀。2012年2月29日，中國環(huán)境保護(hù)部頒布的新環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中指出，PM2.5的監(jiān)測主要采用微量振蕩天平法和β射線法。

加強(qiáng)PM2.5監(jiān)測是做好科學(xué)防制的基礎(chǔ)，以國標(biāo)規(guī)定的微量振蕩天平法和β射線法為規(guī)范，以環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范(試行)［17］為要求，科學(xué)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。PM2.5監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置應(yīng)考慮:周圍狀況相對穩(wěn)定，設(shè)有安全防火措施，避開人為因素影響，與當(dāng)?shù)厝丝诿芏葤煦^，遠(yuǎn)離污染源(50 m)、沒有遮擋物的空曠位置。采樣口高度設(shè)置要求為:手工間斷采樣離地面1.5～15 m，自動監(jiān)測離地面3～15 m，道路交通污染監(jiān)控點(diǎn)離地面2～5 m 處［17］。

6 PM2.5防治策略

6.1 減少人為污染 建立資源節(jié)約、環(huán)境和諧、可持續(xù)發(fā)展社會，不僅是國家政府發(fā)展方略，也關(guān)系到公民的健康。通過開發(fā)清潔能源，加快淘汰滯后產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)能源高效利用，減少工業(yè)生產(chǎn)和燃油機(jī)車帶來的污染，養(yǎng)成良好的生活衛(wèi)生習(xí)慣，嚴(yán)格控制在公共場所吸煙等方法，有效減少人為因素造成 PM2.5污染。

6.2 控制天然污染 以免耕法和秸稈覆蓋為主要方法，增加植被，建立防風(fēng)屏障，有效扼制風(fēng)蝕的發(fā)生;細(xì)化天然污染預(yù)警預(yù)案，完善自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，建立生物污染監(jiān)控體系和數(shù)據(jù)庫，有效提高對自然災(zāi)害和生物污染的預(yù)警和阻擊能力。

6.3 PM2.5消除措施 消除PM2.5通常分為干沉降和濕沉降兩種措施:干沉降是通過城市大面積植被化，利用葉面吸附顆粒物，改善空氣質(zhì)量，是指顆粒物在重力和地球引力作用下或與其他物體發(fā)生碰撞后產(chǎn)生的沉降;濕沉降是通過人工降雨、降雪、雨刷等措施，使顆粒物從大氣中減少或消除，是消除顆粒物的最有效措施。

綜上所述，隨著工業(yè)飛速發(fā)展，生活方式日趨改變，機(jī)動車數(shù)量不斷上升，資源消耗不斷增加，致使PM2.5污染問題日趨嚴(yán)重;PM2.5影響健康的有害成分主要來自人為污染和天然污染，這些成分可使人體多系統(tǒng)疾病患病率增加。積極深入研究防制PM2.5措施，重點(diǎn)針對不同城市特點(diǎn)，不同污染來源，做好污染科學(xué)監(jiān)測與綜合治理，推動空氣質(zhì)量持續(xù)改善。借鑒國際先進(jìn)的監(jiān)測方法、技術(shù)與手段，結(jié)合我國新制定的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步加強(qiáng)對PM2.5污染物的研究力度;嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測，研發(fā)切實(shí)可行的國標(biāo)監(jiān)測方法、檢驗(yàn)技術(shù)。加強(qiáng) PM2.5的監(jiān)測范圍，掌握 PM2.5生物學(xué)特性，進(jìn)行人群流行病學(xué)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室檢測分析;逐步建立PM2.5污染健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法和評價(jià)指標(biāo)體系，為全面評價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量、保護(hù)人類身體健康提供科學(xué)依據(jù)。

［1］國家環(huán)境保護(hù)部.關(guān)于發(fā)布國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的公告［EB/OL］.(2012－02－29)［2012－03－02］http://www.gov.cn/zwgk/2012 －03/02/content_2081359.htm

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R122.7

曹德康，男，1966年出生。本科學(xué)歷，主任醫(yī)師。主要從事軍事預(yù)防醫(yī)學(xué)及環(huán)境監(jiān)測研究工作。

1.102613北京，武警后勤部疾病預(yù)防控制中心;2.812000西寧，武警青?？傟?duì)醫(yī)院;3.100071 北京，解放軍疾病預(yù)防控制所

李增德，E －mail:wjzbcdc@yahoo.com.cn

(2012－05－06收稿 2012－06－11修回)

(責(zé)任編輯 武建虎)