柴油機顆粒物中多環芳烴對人類健康的影響＊

倪楷模 ， 劉學淵

（西南林業大學機械與交通學院，云南 昆明 650224）

1 多環芳烴的物化性質

多環芳烴(PAHs，Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)是一類具有半揮發性的有機化合物，是由兩個或兩個以上的苯環或環戊二烯以不同的構型排列而組成的，是典型的具有持久性的有機環境痕量污染物[1]。迄今為止，大量研究證明自然環境中多環芳烴的存在形式主要是以氣相和顆粒相，大約90%的高環PAHs會吸附在顆粒物的表面上，因此多環芳烴很容易被吸入肺部進而對人類健康造成很大的威脅。

多環芳烴的物化性質使得它們在自然環境中具有很高的流動性，可以隨著全球大氣流動進行長距離遷移，使其可以出現在水體、土壤和空氣當中。PAHs的致癌性是隨著多環芳烴分子量的增加而增加的，隨著PAHs分子量的增加，它的急性毒性也會隨之增加。多環芳烴具有非常獨特的紫外線吸收光譜，這是因為每一個環結構都具有獨特的紫外線光譜，所以每個異構體均具有特有的紫外線吸收光譜。這對于鑒定多環芳烴特別有用，當多環芳烴被激發時，它們會發出特征波長的光[2]。

2 短期暴露于多環芳烴對人體健康的影響

多環芳烴對人類健康的急性影響與接觸的程度（時間長短）、接觸期間多環芳烴的濃度呈線性關系。當然其他一些因素也有可能會影響健康，這些因素包括人類當前的健康狀況和年齡。短期接觸多環芳烴會進一步惡化冠心病患者的血栓和哮喘患者的肺功能受損。Capraz等人[3]研究伊斯坦布爾空氣污染物中多環芳烴的每日變化與呼吸疾病住院人數之間的關系，通過泊松廣義線性模型（GLM）對每日住院人數和多環芳烴的計數進行時間序列分析，發現短期暴露于空氣污染中的多環芳烴與伊斯坦布爾呼吸道醫院住院人數的增加呈正相關。Epton等人[4]對一所寄宿制學校的93名男學生（26名患有哮喘）進行一項小組研究，對肺功能（FEV1和峰值流量）進行了縱向評估，發現呼吸道疾病的輕微增加與多環芳烴的短期暴露有關。Chen等人[5]收集空氣中的顆粒物，分析了顆粒物中的16種PAHs成分，并評估了PAHs暴露與精液常規參數、精子染色體結構、血清激素水平的關系。結果表明：PAHs 的濃度與精子正常形態呈負相關，短期暴露于多環芳烴與精液質量的下降成線性統計關系。但是，目前的研究仍弄不清楚多環芳烴的哪些特定成分會對人體產生影響，短期暴露于多環芳烴對人類健康影響的原理機制尚不完全清楚。

3 長期暴露于多環芳烴對人體健康的影響

由于倫理原因，并沒有關于PAHs對人體直接影響的報道，大多數的研究都是通過模擬人體消化液來評估PAHs對人體健康的影響 。PAHs代謝物（環氧化物和二氫二醇）的反應性已經成為主要的健康問題之一，因為它們與細胞蛋白、DNA相結合，由此產生的生化破壞和細胞破壞會導致組織突變、發育異常和癌癥。長期暴露于多環芳烴可能會導致白內障、腎臟損傷、肝臟損傷和黃疸[6]；人體的皮膚長時間接觸多環芳烴則會造成皮膚發炎和發紅；長期接觸萘會造成血細胞的減少，也會造成人體有機小分子物質的氧化增加。因為多環芳烴也會干擾到激素系統，所以它們也可以對人類的生殖功能造成不可逆轉的影響；長期接觸多環芳烴被懷疑會通過基因突變增加心肺疾病的死亡率，多環芳烴與心血管疾病的發病密切相關，如心肌病、缺血性心臟病、心力衰竭、心肌梗死、高血壓和動脈粥樣硬化。

Alhamdow等人[7]對瑞典的1000名成年人（22歲～25歲）使用LC-MS/MS來分析他們的尿代謝物，用呼出的一氧化氮測量肺功能，評估 PAHs代謝物與人體肺功能之間的關聯，發現長期的低水平PAHs暴露與年輕人的肺功能降低有關。周斌[8]等人建立了風險定量評估模型，并以北京地區為例，分析評估了多環芳烴暴露及相關的肺癌風險。結果表明：北京地區因多環芳烴暴露而導致的肺癌風險人群達到了2.99% 。毒理分子學研究表明，多環芳烴(PAHs)的暴露會損害男性生殖健康。Aziza等人[9]對66例45歲以下的不育男性進行尿代謝物和氧化應激的測定，測定了脂質過氧化和谷胱甘肽轉移酶的抗氧化活性，以及促卵泡激素（FSH）的激素活性，睪酮、催乳素和精液質量，證明多環芳烴（PAHs）致使男性不育是通過改變精液質量來實現的。研究結果表明，長期的多環芳烴暴露對男性精液質量有不利影響。目前的研究至少為多環芳烴（PAHs）致癌性的四種機制提供了證據：1）環氧化二醇機制；2）自由基陽離子機制；3）醌機制；4）芐基氧化機制。PAHs 的致癌作用還可能是通過AhR 依賴的途徑誘導CYP1A1和CYP1B1表達, 誘導細胞色素P-450參與 B[a]P的激活, 生成有關的致癌物, 從而導致腫瘤的啟動。除此之外，氧化應激的誘導也被認為是致癌作用的一種可能機制[10]。

綜上所述，還需要更加深入的研究，尤其是在體內系統中，來得出這些PAHs的毒性原理機制。

4 展望

隨著中國經濟和社會的飛速發展，柴油發動機的尾氣顆粒物是城市空氣中多環芳烴排放的重要來源。柴油機的急劇增加導致了高顆粒物排放因子排放總量高，并且產生了越來越多的PAHs。多環芳烴是人體疾病的誘變劑和致癌物，PAHs通過不同的渠道進入環境當中，人們在生產和生活中總是會接觸到PAHs，經生物富集后，會增加患癌癥的風險。多環芳烴還具有生殖毒性，會造成男性生育能力的下降，甚至導致不育。懷孕期間接觸多環芳烴不僅會對母親的健康造成影響，還會嚴重影響胎兒的發育。多環芳烴還可以穿過胎盤并在母體和胎兒血清中形成血紅蛋白加合物，此外還可以在人滋養層細胞中形成DNA加合物產生神經毒性，因此，對多環芳烴的研究正在逐年增加。越來越多的流行病學證據表明，多環芳烴在大規模疾病的病因中產生著重要影響，不同疾病的具體致因和潛在機制的作用仍然未知，人們希望可以通過對多環芳烴的物理結構、多環芳烴的形成、苯環的分布、分子毒理學和其他方面的研究，來深入了解多環芳烴。研究和了解多環芳烴對多環芳烴對人類健康產生有害的影響進行防治具有重要意義，希望將來會有更多的基礎研究，探索其毒性作用，并制定相應的標準和措施來處理問題，以預防和治療其引起的相關疾病。