PM2.5與人體健康研究現狀

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、氣態污染和氣味污染。其中，大氣懸浮細顆粒物(PM2.5)的形狀不規則，在大氣中懸浮時間較長，能夠吸附大量毒性化合物，滯留在終末細支氣管和肺泡中，對人類健康造成嚴重威脅，引發社會廣泛關注。部分歐美國家20世紀90年代開始研究空氣污染物與人類疾病的關系。中國于2012年2月29日發布新環境空氣質量標準(GB3095 －2012)［1］，將 PM2.5納入監測管理。筆者主要介紹PM2.5的定義、來源特性、生物效應、健康危害、監測方法、防制策略，并對PM2.5的研究動向進行了論述。

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］。根據大氣懸浮顆粒物的空氣動力學當量直徑(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致。人為污染是由人類活動，如發電廠、采礦、燃油機車、取暖、生火做飯、吸煙、塵螨等引起;天然污染主要由風蝕、火山爆發、森林大火、花粉、細菌、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則的圓形體，表面高低不平。不同形態顆粒物對機體的作用機制也不同，通常球圓形顆粒物更容易沉降(被機體吸入的可能性較低)，而不規則圓形顆粒物機械損失比較大［5］(在大氣中懸浮時間較長，容易被機體吸入)。

2.2 PM2.5污染特性 由于 PM2.5當量直徑小，物質成分雜(不同物質成分的PM2.5毒性機制也不同)，形狀不規則，富集效應強(很容易富集空氣中的有毒重金屬、酸性氧化物、有機污染物、細菌和病毒等)，比表面積大。據外國有關部門研究顯示，PM2.5與 PM10相比，PM2.5在空氣中停留的時間要更長，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;同時在成云的過程中，它也會參加很多化學反應，這樣就使它的機制更加復雜，造成更廣泛的污染。

3 PM2.5生物效應

大氣懸浮可吸入顆粒物對機體的危害主要取決于PM的濃度、粒徑、化學組成、吸濕性、可溶性及機體的年齡、營養、健康狀況、活動狀態等因素。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如何通過呼吸道進入終末細支氣管和肺泡的整個過程，以及在各個部位沉積附著狀況，可以為研究PM的致病機制提供更多更有效的依據。

研究表明，PM空氣動力學當量直徑＞10 μm的大部分被阻留在鼻腔或口腔內，≤10 μm的可以進入鼻腔，≤7 μm的可以進人咽喉，≤2.5 μm的則可到達終末細支氣管和肺泡后沉積。由于PM2.5形狀不規則，粒徑小(介于細菌和病毒之間)，比表面積大，富集效應強，能夠吸附大量有害物質，通過呼吸途徑到達終末細支氣管和肺泡，隨血液循環至人體其他組織器官;因此，沉積在人體內的顆粒物主要為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芳烴和雜環芳烴等有機化合物主要富集于PM2.5中［7］。

4 PM2.5健康危害

PM2.5能夠導致空氣渾濁，能見度下降，并且隨著吸入濃度的增加，可造成人體內部呼吸、循環、免疫、中樞神經及內分泌等系統疾病的發生［8］，同時可引發致癌、致畸、致突變及皮膚類疾病。人體肺部吸入PM2.5后，多發生炎性反應和氧化損傷，進而隨著血液循環并發其他系統病變，是導致全身多系統病變的主要機制［9］。

呼吸系統:與PM2.5暴露有關的呼吸系統疾病有鼻竇炎、肺功能不全、慢性阻塞性肺部疾病和肺癌等［10］。循環系統:流行病學調查顯示，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［11］。免疫系統:隨著 PM2.5的增加，使免疫活性細胞功能及組織體液中的殺菌物質改變，從而降低肺局部特異性淋巴細胞的免疫應答，導致局部免疫力降低［12］。中樞神經系統:PM2.5被認為是中樞神經系統疾病的危險因素［13］，與其暴露的相關疾病有帕金森癥、阿爾茨海默病等。內分泌系統:調查提示，PM2.5可擾亂機體雌激素的分泌，而雌激素水平與乳腺癌、子宮內膜癌、卵巢癌病死率顯著相關［14］;還有可能誘發糖尿病類疾病的發生。除此之外，還有可能引發皮膚類疾病和機體癌變、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］芘等多環大分子物質［15］，這些分子都有不同程度的“致癌、致畸、致突變”效應。

5 PM2.5監測方法

目前，世界上PM2.5的監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，它是根據振蕩頻率的變化，計算出收集到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，根據射線的衰減，計算出PM2.5的含量;光散射法，是通過測量顆粒物受光照射后所發出的散射光信號的大小來測量顆粒物的質量濃度［16］。在2010年美國環保署公布的PM2.5監測使用儀器狀況和布點情況顯示，約60%采用振蕩天平法監測儀，30%采用β射線法監測儀。2012年2月29日，中國環境保護部頒布的新環境空氣質量標準中指出，PM2.5的監測主要采用微量振蕩天平法和β射線法。

加強PM2.5監測是做好科學防制的基礎，以國標規定的微量振蕩天平法和β射線法為規范，以環境空氣質量監測規范(試行)［17］為要求，科學布設監測點。PM2.5監測點設置應考慮:周圍狀況相對穩定，設有安全防火措施，避開人為因素影響，與當地人口密度掛鉤，遠離污染源(50 m)、沒有遮擋物的空曠位置。采樣口高度設置要求為:手工間斷采樣離地面1.5～15 m，自動監測離地面3～15 m，道路交通污染監控點離地面2～5 m 處［17］。

6 PM2.5防治策略

6.1 減少人為污染 建立資源節約、環境和諧、可持續發展社會，不僅是國家政府發展方略，也關系到公民的健康。通過開發清潔能源，加快淘汰滯后產能，實現能源高效利用，減少工業生產和燃油機車帶來的污染，養成良好的生活衛生習慣，嚴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，建立防風屏障，有效扼制風蝕的發生;細化天然污染預警預案，完善自然災害監測預警系統，建立生物污染監控體系和數據庫，有效提高對自然災害和生物污染的預警和阻擊能力。

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，改善空氣質量，是指顆粒物在重力和地球引力作用下或與其他物體發生碰撞后產生的沉降;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，隨著工業飛速發展，生活方式日趨改變，機動車數量不斷上升，資源消耗不斷增加，致使PM2.5污染問題日趨嚴重;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疾病患病率增加。積極深入研究防制PM2.5措施，重點針對不同城市特點，不同污染來源，做好污染科學監測與綜合治理，推動空氣質量持續改善。借鑒國際先進的監測方法、技術與手段，結合我國新制定的環境質量標準，進一步加強對PM2.5污染物的研究力度;嚴格按照標準監測，研發切實可行的國標監測方法、檢驗技術。加強 PM2.5的監測范圍，掌握 PM2.5生物學特性，進行人群流行病學調查和實驗室檢測分析;逐步建立PM2.5污染健康風險評價方法和評價指標體系，為全面評價大氣環境質量、保護人類身體健康提供科學依據。

［1］國家環境保護部.關于發布國家環境質量標準《環境空氣質量標準》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。本科學歷，主任醫師。主要從事軍事預防醫學及環境監測研究工作。

1.102613北京，武警后勤部疾病預防控制中心;2.812000西寧，武警青海總隊醫院;3.100071 北京，解放軍疾病預防控制所

李增德，E －mail:wjzbcdc@yahoo.com.cn

(2012－05－06收稿 2012－06－11修回)

(責任編輯 武建虎)