室內(nèi)顆粒物及其主要危害

蘇建忠，葛海生，曹德康，鄒 艷綜述 李增德 審校

室內(nèi)顆粒物及其主要危害

蘇建忠1，葛海生2，曹德康1，鄒 艷3綜述 李增德1審校

顆粒物；室內(nèi)污染；健康危害

近年來，霧霾對人體健康的危害引起社會廣泛關(guān)注，人大部分時間生活在室內(nèi)，室內(nèi)空氣質(zhì)量對人體的影響更不容忽視。受各種污染因素的影響，室內(nèi)污染通常分為氣態(tài)污染、氣味污染、顆粒物污染，其中顆粒物是室內(nèi)空氣重要污染物之一，也是評價室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。筆者綜合國內(nèi)外顆粒物污染資料，對其污染來源、理化特性、影響因素、污染狀況及健康危害等方面進行了分析,并對其研究方向進行了展望。

1 室內(nèi)顆粒物的定義與分類

1.1 定義 室內(nèi)顆粒物是指懸浮在封閉空間內(nèi)固體和液體顆粒物的總稱[1]?？諝鈩恿W(xué)當(dāng)量直徑(dynamic diameter of particles，Dp)≤100 μm的為總懸浮顆粒物，Dp≤10 μm的為可吸入顆粒物。

1.2 分類 目前室內(nèi)顆粒物尚無統(tǒng)一的分類方法，主要根據(jù)沉降特性和Dp分類。由于室內(nèi)顆粒物的化學(xué)性質(zhì)及生物健康均與Dp密切相關(guān)，通常依據(jù)Dp大小將室內(nèi)顆粒物分為以下幾類[2](圖1)。其中，Dp≤10 μm的顆粒物對人體健康影響較大。

圖1 室內(nèi)顆粒物分類

2 室內(nèi)顆粒物的來源

主要是室內(nèi)污染排出和室外污染滲透。判斷其來源是由室內(nèi)產(chǎn)生，還是由室外滲透，可以用室內(nèi)外顆粒物濃度或碳物質(zhì)的比值(I/O)判定，比值≤1，說明室內(nèi)沒有明顯的污染排放源，反之則相反[3]。

2.1 室內(nèi)污染排出 除少量室內(nèi)顆粒物的來源尚不清楚外，室內(nèi)顆粒物主要由吸煙、烹飪、清潔、辦公、裝潢等人類活動排放污染(表1)[4-6]。其中，煙草、烹飪是室內(nèi)環(huán)境中超細(xì)顆粒物和細(xì)顆粒物的主要污染源[7]；室內(nèi)活動對顆粒物濃度的影響也很大，如清潔、辦公、裝潢，是室內(nèi)環(huán)境中粗顆粒物的污染源。

2.2 室外污染滲透 室外滲透是室內(nèi)顆粒物的另一重要來源；室外顆粒物來源不同，粒徑大小不一(表1)。在城鎮(zhèn)，由于我國城市建設(shè)處于建筑高峰期，建筑工程、城市清掃、機動車尾氣、風(fēng)沙揚塵等產(chǎn)生顆粒物污染較重，通過建筑縫隙向室內(nèi)污染滲透也相對較大；在農(nóng)村，顆粒物污染的主要來源有：道路修建，燃燒用木材、秸稈，生活燃煤等高污染、低效能燃料。

表1 室內(nèi)外顆粒物不同來源粒徑大小

3 室內(nèi)顆粒物的理化特性

3.1 物理特性 根據(jù)其來源和Dp不同，呈現(xiàn)出三種模態(tài)(圖2)。粗模態(tài)主要為機械過程產(chǎn)生的一次污染顆粒物，其粒徑較大，懸浮時間為數(shù)分鐘至數(shù)小時，傳輸距離為1～10 km[8]，通常為粗顆粒物；積聚態(tài)主要由蒸汽凝結(jié)而形成，這種模態(tài)主要為二次污染顆粒物，懸浮時間長(數(shù)天至數(shù)周)，傳輸距離為100～1000 km[8]，依據(jù)Dp將其劃分為細(xì)顆粒物；核模態(tài)主要是由氣體分子通過化學(xué)反應(yīng)成核作用或蒸汽凝結(jié)而形成，其粒徑小、數(shù)量多，容易相互碰撞而凝聚成積聚態(tài)，懸浮時間為數(shù)分鐘至 數(shù)小時，傳輸距離為1～10 km[8]。從中看出，積聚態(tài)顆粒物在空氣中懸浮的時間最長，對人體健康危害影響最大。

圖2 顆粒物模態(tài)分類

3.2 化學(xué)特性 室內(nèi)顆粒物既可以吸附無機化合物，也可吸附有機化合物[6]。無機化合物包括金屬元素和無機化合物，如金屬細(xì)顆粒物及其化合物、氧化硅、石棉等；有機化合物包括碳?xì)浠?、羥基化合物、有機重金屬及鹵素、含氮氧有機化合物等。由于室內(nèi)顆粒物大小不一，富集效應(yīng)強弱不等，到達人體呼吸系統(tǒng)的部位不同，對人體健康的影響也不同。資料顯示，Dp≤2.5 μm的可吸入顆粒物對人體健康的影響最大。

4 影響室內(nèi)顆粒物的因素

影響室內(nèi)顆粒物的因素很多，主要有：室內(nèi)通風(fēng)方式、顆粒物的懸浮沉降、污染源狀況及過濾器使用情況等。

4.1 室內(nèi)通風(fēng)方式 室內(nèi)通風(fēng)方式有三種：機械通風(fēng)、自然通風(fēng)和滲透風(fēng)[9]。機械通風(fēng)和自然通風(fēng)是人們有意識的措施，滲透風(fēng)多是通過建筑結(jié)構(gòu)的縫隙進入室內(nèi)，不受人為控制。通風(fēng)時機對室內(nèi)顆粒物的濃度影響較大，通常在室外空氣較好時能有效降低室內(nèi)顆粒物濃度，反之則相反。

4.2 顆粒物的沉降 沉降是顆粒物在空氣中重要的空氣動力學(xué)運動,也是減少室內(nèi)顆粒物的主要措施之一；其方式主要有慣性碰撞、重力沉降和布朗擴散三種。室內(nèi)空氣流速、物體表面粗糙度、物體表面與氣流之間的溫差以及顆粒物的種類和大小等都會對顆粒物的沉降速度產(chǎn)生影響?？晌腩w粒物在室內(nèi)懸浮時間越長，室內(nèi)顆粒物的濃度就越高。

4.3 污染源狀況 人類室內(nèi)生活方式是影響室內(nèi)顆粒物污染程度的重要因素。對室內(nèi)污染影響較大的空氣懸浮顆粒物主要是由室內(nèi)生活產(chǎn)生[4]，如吸煙、烹飪及燃料燃燒等現(xiàn)象。人員走動、衛(wèi)生清潔等行為能使顆粒物重新懸浮，即二次懸浮顆粒物。

4.4 過濾器使用情況 室內(nèi)環(huán)境是否采用過濾(凈化)器,對顆粒物的污染濃度影響很大，使用過濾凈化設(shè)備可減少某個范圍的顆粒物濃度。

5 室內(nèi)顆粒物的污染狀況

筆者檢索了近幾年有關(guān)室內(nèi)顆粒物污染狀況相關(guān)文獻(表2)。分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外室內(nèi)空氣顆粒物污染具有以下特點。

5.1 發(fā)展中國家高于發(fā)達國家 近幾年檢索的資料顯示，發(fā)展中國家室內(nèi)顆粒物濃度高于美國、英國、澳大利亞、日本等發(fā)達國家[4]，原因有兩個方面：一是室外污染濃度高。由于發(fā)展中國家多使用低效能燃料，室外環(huán)境相對較差，車輛尾氣排放多等因素，導(dǎo)致室外顆粒物滲透入室內(nèi)較多。二是室內(nèi)污染排放多。發(fā)展中國家與發(fā)達國家相比，人口多，人均居住面積較小，衛(wèi)生條件較差，再加上烹飪方式不同，導(dǎo)致室內(nèi)顆粒物污染源較多。

5.2 公共場所高于居民住宅 室內(nèi)顆粒物的濃度水平與人員密度緊密相關(guān)，在醫(yī)院或教室人員比較多，生活比較集中，活動比較頻繁，產(chǎn)生的顆粒物就越多。

5.3 居民住宅高于辦公室 居民住宅內(nèi)的空氣顆粒物濃度高于辦公室，與居民住宅內(nèi)的烹飪、清潔活動等生活方式有著很大關(guān)系。另外，辦公室大多采用中央空調(diào)系統(tǒng)，其過濾技術(shù)也是導(dǎo)致室內(nèi)顆粒物濃度較低的主要原因。

5.4 室內(nèi)吸煙高于非室內(nèi)吸煙 吸煙對室內(nèi)顆粒物濃度增高的影響非常大。特別是在部分發(fā)達國家，吸煙已經(jīng)逐漸成為室內(nèi)顆粒物的主要污染排放源,如美國居民住宅[23]，室內(nèi)吸煙條件下PM2.5的濃度為86.1 μg/m3，非吸煙條件下濃度為33.2 μg/m3。

表2 室內(nèi)顆粒物污染狀況統(tǒng)計表[10-23]

5.5 農(nóng)村高于城市 這與城鄉(xiāng)之間的能源利用有著很大關(guān)系，農(nóng)村廣泛采用燃燒木材、秸稈、煤炭等高污染、低效能固體燃料作為能源，而城市主要采用天然氣、液化氣、電等高效能燃料作為能源。另外，農(nóng)村烹飪爐具對固體燃料的燃燒效率直接影響其顆粒物污染排放強度，也是造成室內(nèi)顆粒物濃度較高的重要原因。

6 室內(nèi)顆粒物的健康危害

研究表明，人類一生約90%的時間都在室內(nèi)度過(暴露時間長),室內(nèi)污染程度對人體健康的影響遠比室外嚴(yán)重[23](暴露環(huán)境顆粒物濃度高)，室內(nèi)細(xì)顆粒物對人體健康危害更大。

6.1 不同成分對健康影響 室內(nèi)顆粒物可以富集數(shù)百種以上的不同化合物成分，主要分為無機和有機兩大類，其次還可吸附細(xì)菌、病毒等病原微生物。不同的化合物均可以顆粒物為載體，進入人體對健康產(chǎn)生不同的影響[24](表3)。

表3 不同顆粒物成分對健康影響

6.2 健康危害的致病機制 室內(nèi)空氣中細(xì)顆粒物及超細(xì)顆粒物，化學(xué)成分雜、Dp小，容易隨著呼吸途徑到達人體終末支氣管和肺泡內(nèi)(進入部位愈深，擴散面積愈大，停留時間愈長，人體吸收量就愈大)，通過肺泡進入血液循環(huán)，轉(zhuǎn)送至其他組織器官，進而導(dǎo)致多系統(tǒng)發(fā)病，最終發(fā)生不同結(jié)果，如衰老、疾病、癌癥及死亡等(圖3)。

圖3 顆粒物致病機制

6.3 暴露導(dǎo)致的相關(guān)危害 資料顯示[2]，與顆粒物暴露相關(guān)的疾病包括：呼吸系統(tǒng)——鼻竇炎、肺功能不全、慢性阻塞性肺部疾病和肺癌等；循環(huán)系統(tǒng)——心肌梗死、心律失常、心力衰竭、動脈粥樣硬化、冠心病等；生殖系統(tǒng)——不孕不育、早產(chǎn)兒、新生兒病死率上升、宮內(nèi)發(fā)育遲緩、先天功能缺陷和影響胚胎的發(fā)育；神經(jīng)系統(tǒng)——帕金森癥、阿爾茨海默病等；內(nèi)分泌系統(tǒng)——乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌、糖尿病類疾病等；此外，由于顆粒物含有苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g,h,i]芘等多種多環(huán)芳烴類化合物，這些化合物均有不同程度的“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)。

7 展 望

室內(nèi)顆粒物的化學(xué)成分雜、粒徑小，長時間生活在污染嚴(yán)重的條件下，可對人體呼吸、循環(huán)、生殖、神經(jīng)及內(nèi)分泌等多系統(tǒng)造成健康危害。目前，發(fā)達國家室內(nèi)主要以細(xì)顆粒物為主，由于我國經(jīng)濟發(fā)展模式、能源結(jié)構(gòu)和生活方式等因素，室內(nèi)存在著粗、細(xì)顆粒物并存的態(tài)勢[25]。

綜合國外顆粒物研究進展，我國室內(nèi)顆粒物與人體的健康影響研究傾向于以下幾個方面：(1)研制受體模型：著重研制不同的受體模型，如污染來源解析模型、暴露健康效應(yīng)模型、化學(xué)組分分析模型等,系統(tǒng)分析闡明顆粒物對人體危害程度及機制；(2)綜合監(jiān)測評價：制訂科學(xué)監(jiān)測評價規(guī)劃，選擇重點區(qū)域、重點人群、重點場所，以掌握分布特點和易聚集的空間，分析顆粒物的分布變化規(guī)律及人群健康危害；(3)建立數(shù)據(jù)共享機制：協(xié)調(diào)環(huán)保、氣象和衛(wèi)生等機構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和發(fā)病數(shù)據(jù)，建立共享機制，開展顆粒物污染影響健康評估，科學(xué)分析暴露劑量與健康效應(yīng)的理論關(guān)系；(4)研究顆粒物控制技術(shù)：根據(jù)顆粒物來源特性，進行控制技術(shù)研究，減少室內(nèi)顆粒物污染暴露風(fēng)險，更好地保護人體健康。

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(2014-06-10收稿 2014-08-10修回)

(責(zé)任編輯 岳建華)

蘇建忠，本科學(xué)歷，主治醫(yī)師，E-mail:wjsjz@139.com

1.102613北京，武警后勤部疾病預(yù)防控制中心；2.102613北京，武警部隊藥品儀器檢驗所；3.100038北京，武警交通指揮部衛(wèi)生處

李增德，E-mail:wjzbcdc@163.com

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