大氣污染與中國人群肺癌關(guān)聯(lián)的研究進(jìn)展

隨著城市現(xiàn)代化的迅速發(fā)展、人口和工業(yè)不斷密集，燃煤量和燃油量迅猛增長，大氣污染日益嚴(yán)重，空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化[1]。肺臟是暴露于大氣污染的主要器官，大量的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)大氣污染暴露和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[2]。目前肺癌成為我國最常見的惡性腫瘤之一，我國每年約有15萬人死于肺癌，在一些大城市，肺癌的發(fā)病率以每年1.63%的速度增加，死亡率以每年5%左右的速度上升[3]。

1 我國大氣污染主要來源和主要污染物

大氣污染來源很廣泛，主要分為四個方面：①燃料的燃燒；②工業(yè)生產(chǎn)；③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；④交通運(yùn)輸。排入大氣的污染物種類很多，依據(jù)不同的原則，可將其進(jìn)行分類。依照污染物存在的形態(tài)，可將其分為顆粒污染物與氣態(tài)污染物。

2 顆粒物染物

大氣細(xì)顆粒物的定義為，大氣顆粒物中空氣動力學(xué)直徑≤2.5 μm的粒子俗稱PM2.5，當(dāng)前我國許多城市地區(qū)出現(xiàn)大氣細(xì)粒子污染霧霾事件，PM2.5不僅可以造成公眾普遍關(guān)注的霧霾天氣，還能通過影響太陽輻射吸收和散射而對全球氣候產(chǎn)生影響，除了明顯能降低大氣能見度造成霾污染天氣，細(xì)粒子被人體吸入肺部，嚴(yán)重危害人群健康。我國PM2.5污染已經(jīng)較嚴(yán)重且普遍，不僅損害人類健康，甚而還會導(dǎo)致人類健康近期和遠(yuǎn)期的危害。

2.1大氣細(xì)顆粒污染特征 大氣細(xì)顆粒污染特征研究一般包括細(xì)顆粒物的污染濃度水平和細(xì)顆粒物遷移轉(zhuǎn)化的時空分布特征兩方面。當(dāng)前研究表明，細(xì)顆粒物濃度的變化主要決定于氣象條件和細(xì)顆粒物排放源變化這兩大因素引起的?？偨Y(jié)所查文獻(xiàn)[4]，大氣細(xì)顆粒物污染特征歸納如下。

2.1.1污染水平 從全球各地區(qū)大氣細(xì)顆粒物污染狀況來看，各地均有不同程度的污染，而發(fā)達(dá)國家與我國相比，歐盟、美國等國家的細(xì)顆粒物污染情況相對好一些。Giovanni Lonati等監(jiān)測發(fā)現(xiàn)米蘭地區(qū)PM2.5的質(zhì)量濃度范圍為5.7～133.4 μg/m3，均有不同程度污染現(xiàn)象。與上述這些國家地區(qū)相比，在我國北方的許多工業(yè)城市中細(xì)顆粒物污染十分嚴(yán)重，大部分地區(qū)細(xì)顆粒物年均值濃度達(dá)到或超過100 μg/m3，明顯達(dá)到污染水平。

2.1.2時空變化 PM2.5濃度時空變化與污染源排放變化、人類活動和氣象條件等因素有關(guān)。朱易等研究顯示南寧市大氣細(xì)顆粒物污染水平冬、春季節(jié)污染明顯高于夏、秋季節(jié)。李龍鳳等研究結(jié)果顯示廣州街道PM2.5濃度呈現(xiàn)上午高，下午低，夜間21∶00出現(xiàn)峰值的特征。從各地的研究結(jié)果可以看出，監(jiān)測時間長短、污染源排放結(jié)構(gòu)、氣象條件等因素是引起觀測到各地PM2.5質(zhì)量濃度季節(jié)變化規(guī)律不同的重要原因。

王庚辰[5]等對北京市PM2.5質(zhì)量濃度空間垂直分布進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高度越高檢測到的PM2.5濃度越低。研究結(jié)果顯示，冬季邊界層中PM2.5的質(zhì)量濃度約為近地面的70%～80%，而在夏季則為90%。Zhou[6]等利用CMAQ模型模擬長江三角洲地區(qū)大氣細(xì)顆粒物變化，擬合結(jié)果看出細(xì)顆粒物在空間區(qū)域上差異較小，推斷出細(xì)顆粒物污染已成為長江三角洲地區(qū)區(qū)域性問題，而且地區(qū)空間變異性較小。

2.2大氣細(xì)顆粒污染生物效應(yīng) 大氣顆粒物污染物對人體健康的影響具有廣泛、長期、慢性作用等特點(diǎn)。大量的環(huán)境流行病學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大氣顆粒物可導(dǎo)致多種疾病的發(fā)病率、死亡率上升，如呼吸道炎癥、慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫等，并成為促發(fā)肺心病、心血管疾病的危險因素。特別是長期接觸與肺癌高發(fā)有關(guān)。Hourberg等認(rèn)為PM10每上升10～g/m，呼吸系統(tǒng)疾病、心血管病、哮喘患病率分別增長上升3.4%、1.4%、3%，同時肺功能下降幅度為0.1%；每日總死亡率上升1%，危害相當(dāng)嚴(yán)重。

自80年代以來，國內(nèi)外學(xué)者對大氣顆粒物進(jìn)行了廣泛的研究，但以往研究多偏重于TSP及可吸入顆粒物[7]。美國工業(yè)衛(wèi)生會議（ACGIH）于1968年曾提出，對于健康成人而言，≤10.0 gm的顆粒物主要進(jìn)入肺部（63.7%）和氣管（56.6%），少數(shù)進(jìn)入肺泡（7.2%）；而≤2.5 gm的顆粒物絕大部分可以進(jìn)入肺部（91.8%），其中9.2%進(jìn)入氣管，82.6%進(jìn)入肺泡。細(xì)顆粒物對人體產(chǎn)生危害程度可見一斑。

我國原福勝、楊文敏等也發(fā)現(xiàn)顆粒物提取組分如有機(jī)物和重金屬是導(dǎo)致細(xì)胞遺傳毒性的成分。最近國外提出氧化炎性損傷是細(xì)顆粒物的致病機(jī)制之一。可見細(xì)顆粒物對機(jī)體的危害涉及多種組分、多種機(jī)制。但以往研究多采用有機(jī)或金屬提取成分進(jìn)行毒性研究，且采用的顆粒物來源也各不相同，多數(shù)顆粒物直接來源于居民油煙飛灰、工業(yè)、采礦業(yè)等排放的特殊粉塵。細(xì)顆粒物體外染毒的毒理研究較為罕見，國外僅有數(shù)篇報導(dǎo)其中直接來源于僅見兩篇。煤塵為圓球型不透明實(shí)體，表面光滑。表面高低不平呈海綿狀不規(guī)則的球型顆粒為燃油或汽車尾氣排放。帶有金屬光澤的片狀顆粒為工業(yè)所排放。球型顆粒容易沉降，不規(guī)則顆粒機(jī)械損傷較大。因此細(xì)顆粒物毒性與顆粒本身表面形態(tài)特征及其吸附組分有著不可分割的關(guān)系。

肺泡是肺部氣體交換的主要部位，肺泡上皮細(xì)胞是細(xì)顆粒物通過巨噬細(xì)胞屏障后攻擊的主要靶細(xì)胞。對多種腫瘤的研究證實(shí)，致癌是一多階段過程。首先是啟動階段，即致癌物在細(xì)胞中誘發(fā)遺傳物質(zhì)損傷，DNA損傷常常最初發(fā)生于此階段。損傷的DNA如不能完全修復(fù)極有可能引起相關(guān)基因突變，其是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的啟動事件。大氣顆粒物對人體健康的影響主要表現(xiàn)在其遠(yuǎn)期危害上，有研究認(rèn)為細(xì)顆粒物含有致突變物如多環(huán)芳烴可直接作用于DNA，還有一些物質(zhì)具有間接致突變作用，如細(xì)顆粒物產(chǎn)生活性氧和活性氮等自由基間接作用于DNA，誘導(dǎo)DNA鏈斷裂。以往研究注重于顆粒物上某些組分的作用如有機(jī)污染物遺傳毒性，而細(xì)顆粒物粒徑、形態(tài)、化學(xué)成分均是導(dǎo)致其毒性的因素，因此不能完整體現(xiàn)細(xì)顆粒物遺傳毒性。單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)（SCGE）又稱彗星實(shí)驗(yàn)，可以早期監(jiān)測多種DNA損傷[8]。細(xì)胞因子（cytokine）由活化的免疫細(xì)胞和某些基質(zhì)細(xì)胞分泌的小分子多肽，可介導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫、炎癥反應(yīng)，已知某些細(xì)胞因子異常表達(dá)與許多疾?。ㄈ缒[瘤及炎癥）關(guān)系密切。例如，TNF-α，IL-6屬于典型的炎性介質(zhì)，是反應(yīng)機(jī)體早期炎性反應(yīng)的敏感指標(biāo)，具有增強(qiáng)各種炎性介質(zhì)及使炎性細(xì)胞聚集的作用。

國外流行病學(xué)調(diào)查顯示，顆粒物濃度上升與支氣管肺部炎癥的發(fā)生相關(guān)。通過動物實(shí)驗(yàn)研究，Kevin.E.D[9]發(fā)現(xiàn)吸入炭粒引起肺部炎癥及基因突變，并認(rèn)為基因突變歸因于炎性作用及其導(dǎo)致的細(xì)胞增生，可見顆粒物與炎癥密切相關(guān)。但是，我國空氣細(xì)顆粒物的炎性損傷尚未見報道。

任何包含一個未成對電子的原子或原子團(tuán)，均稱之為自由基。在生理狀態(tài)下，生物體內(nèi)的自由基處于動態(tài)平衡，其濃度極低，不會損傷機(jī)體。但是，當(dāng)機(jī)體受到環(huán)境中化學(xué)或物理因素的作用時，誘導(dǎo)自由基的產(chǎn)生，并使其濃度增高，過多的自由基儲存在體內(nèi)，就會導(dǎo)致對機(jī)體的損傷?；钚宰杂苫哂休^強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性，可攻擊生物膜及其它生物大分子。自由基損傷作用是多方面的，其中自由基與炎癥、腫瘤的關(guān)系已基本得到認(rèn)可。

3 氣態(tài)污染物

以氣體形態(tài)進(jìn)入大氣的污染物稱為氣態(tài)污染物，包括氣體和蒸汽。氣態(tài)污染物主要包括一次污染物（包括：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物以及有機(jī)化合物）和二次污染物（包括：硫酸煙霧和光化學(xué)煙霧）。同時，按其對我國大氣環(huán)境的危害大小，有三種類型主要污染物，包括氮氧化物、二氧化硫和多環(huán)芳烴。雖然氣態(tài)污染物種類眾多且大部明確，我國目前眾多的大氣污染與肺癌關(guān)聯(lián)的研究并沒有針對具體污染物，是今后研究重中之重。

3.1氮氧化物 眾所周知PM2.5的第一來源是各種礦物燃料燃燒，第二來源是機(jī)動車尾氣排放，其排放的中氮氧化物（NOx）也成為大氣中氣態(tài)污染物的重要來源。NOx種類頗多，造成大氣污染的主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。自2000年6月起我國已將其中毒性較大的NO2作為法定的大氣監(jiān)測物。利用地理信息系統(tǒng)的空間預(yù)測功能，陸應(yīng)昶等[10]做出了江蘇省肺癌死亡和大氣污染的空間地理分布圖，結(jié)果顯示大氣污染物之中只有NOx濃度和肺癌標(biāo)化死亡率存在顯著正相關(guān)性，初步確定是NOx濃度異常是致肺癌的主要因子之一。采用嶺回歸模型擬合方法，江蘇省徐州市1980～1991年大氣污染與居民肺癌死亡率關(guān)聯(lián)研究證實(shí)，NOx異常濃度與居民肺癌死亡率呈正相關(guān)[11]。

3.2二氧化硫 作為一種輔助致癌物，二氧化硫（SO2）是另一種主要的大氣污染物，主要來源于燃煤污染，其在空氣對流很弱或存在大氣逆溫時污染情況更嚴(yán)重。天津市、廈門市、山東省個地市合肥市、烏魯木齊市、廣州市和浙江海寧市等多地研究均發(fā)現(xiàn)了肺癌標(biāo)化死亡率與SO2之間的顯著相關(guān)關(guān)系。通過Eviews軟件擬合北京市城區(qū)1982～2006年大氣污染資料和居民肺癌死亡資料的分布滯后模型，張國欽等[12]發(fā)現(xiàn)SO2水平與滯后7年的肺癌死亡率的相關(guān)關(guān)系最強(qiáng)。

3.3多環(huán)芳烴 作為多環(huán)芳烴類化合物（PAHs）的代表，以苯并（a）芘[（B）a]是其中高活性的致癌致突變物質(zhì)，是顆粒物致癌毒性的主要成分之一。運(yùn)用大氣傳播模型，ZHANG等[13]估測了我國近地水平的多環(huán)芳烴濃度水平，通過調(diào)整人群暴露水平呼吸率和易感性等混雜因素后發(fā)現(xiàn)，多環(huán)芳烴吸入暴露的肺癌總?cè)巳簹w因分值為1.6%，大約相當(dāng)于可導(dǎo)致2003年我國居民肺癌發(fā)病率上升0.65/10萬。

4 結(jié)論與展望

國內(nèi)現(xiàn)有流行病學(xué)研究關(guān)于大氣污染與肺癌發(fā)病死亡率的關(guān)聯(lián)研究結(jié)果顯示兩者相關(guān)性大小與統(tǒng)計學(xué)顯著性不盡相同，且在不同的研究中同一種污染物與肺癌的關(guān)系也存在著較大差別。這可能歸因于各地的大氣污染水平與組成污染與健康數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性研究方法一致性的差異。同時，潛伏期的存在及其長短差異因素也應(yīng)納入其中。即便如此，絕大部分研究均初步得出了大氣污染與肺癌正相關(guān)的結(jié)論。

本研究主要局限性有以下幾方面。①此類研究在我國均屬于生態(tài)學(xué)研究，存在固有的生態(tài)學(xué)偏倚和不可避免的混雜因素。②本研究涉及的關(guān)聯(lián)研究系上世紀(jì)90年代成果，監(jiān)測污染物和人群社會經(jīng)濟(jì)背景與現(xiàn)階段差異顯著，不具備足夠代表性。因而對這些研究結(jié)果的利用和評價需要持慎重態(tài)度。③本研究并未考慮各污染物之間以及污染物與氣象等因素之間的交互效應(yīng)，存在較大的片面性。④肺癌存在不同分型或類別，與大氣污染的關(guān)系可能存在某些差異。

因此，考慮以上局限性，為更好的保護(hù)居民的身體健康，進(jìn)一步確認(rèn)大氣污染與肺癌的關(guān)聯(lián)尚需大規(guī)模的前瞻性隊列研究加以論證。

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編輯/羅茗柯