灰霾对人群健康的影响
灰霾对人群健康的影响
2017-09-22来源: 浏览次数:

 

    最近我国部分地区严重的灰霾(雾霾)天气引起了大家对颗粒污染物及其对人群健康危害的高度关注。颗粒污染物(主要是PM2.5)是引发灰霾天气的重要原因,也是危害珠江三角洲地区居民健康的严重危害因子,那么灰霾和雾霾是怎么区分的呢?霾是如何产生的?如何影响人群健康?我们平时生活中应如何应对呢?本文对此做了详细介绍。
    
    1. 灰霾与雾霾的区别

    灰霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒和盐粒的集合体,使空气浑浊,水平能见度降低到10公里以下的一种天气现象。目前,我国存在着4个灰霾严重地区:黄淮海地区、长江河谷、四川盆地和珠江三角洲 [1]。

    雾和霾的区别主要在于水分含量的大小:相对湿度达到90%以上的叫雾,低于80%的叫霾。80-90%之间的,是雾和霾的混合物,但主要成分是霾。

    就能见度来区分:如果目标物的水平能见度降低到1公里以内,就是雾;水平能见度在1-10公里的,称为轻雾或霭;水平能见度小于10公里,且是细灰尘颗粒造成的,就是霾或灰霾。另外,霾和雾还有一些肉眼看得见的“不一样”:雾的厚度只有几十米至200米,霾则有1-3公里;雾的颜色是乳白色、青白色,霾则是黄色、橙灰色;雾的边界很清晰,过了“雾区”可能就是晴空万里,但是霾则与周围环境边界不明显 [2]。

    2. 灰霾的来源

    细颗粒物(直径小于或等于2.5微米的颗粒物,即PM2.5)是灰霾的主要成分。这些细颗粒物肉眼是看不到的,可以在空气中漂浮数天。人类纤细的头发直径大约是70微米,这就比最大的PM2.5还大了20多倍。能被人体吸入呼吸道的颗粒物(PM10,也称为可吸入颗粒物)中与细颗粒物相对应的是直径在2.5-10微米之间的颗粒物被称为粗颗粒物 [3]。

    PM2.5的主要来源人为排放。人类既直接排放PM2.5(一次污染物),也排放某些气体污染物,在空气中转变成PM2.5(二次污染物)。直接排放主要来自燃烧过程,比如化石燃料(煤、汽油、柴油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物等。其它的来源包括:道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气等。自然来源则包括:风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌等 [4, 5]。

    PM2.5的成分也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。还包括各种金属元素,如钠、镁、钙、铝、铁、铅、锌、砷、镉、铜等 [6]。

    3. 灰霾对健康的危害

    国际通行的衡量空气污染的标准是测量每立方米空气中所含的悬浮微细粒子,世界卫生组织的标准是日均PM10浓度50微克/立方米(ug/m3),日均PM2.5浓度25 ug/m3 [7]。我国2012新颁布的环境空气质量标准(GB 3095-2012)规定,居民区日均PM10浓度150 ug/m3,PM2.5为75 ug/m3,与世界卫生组织的标准还有很大的差距 [8]。中国只有1%的城市居民生活在40 ug/m3的水平以下,而有58%的城市居民生活在100 ug/m3以上的空气环境中。据报道,广州市PM10日均浓度在60 ug/m3,距离世界卫生组织的标准还有很大的距离。

    一般而言,直径超过10微米的颗粒物,会被挡在鼻子的外面;直径在2.5-10微米之间的颗粒物可以进入呼吸道,但随着吐痰、打喷嚏被部分排出体外;而直径在2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5),却会顺利通过下呼吸道,进入肺泡之中,并可通过气血交换进入到人体血管 [9]。

    颗粒物越小,同等质量的颗粒物表面积就越大,吸附的大气有害物质就越多,所以PM2.5比PM10所含的有害物质更多,且更容易长时间漂浮在空气当中,对人体健康的影响也更严重 [10, 11]。PM2.5可以对呼吸系统和心血管系统造成伤害,包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死等 [12]。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群 [13, 14]。一项meta分析(是对同一课题的多项独立研究的结果进行系统的、定量的综合性分析的方法)研究,综合评价了我国PM2.5污染与人群健康的短期暴露-反应关系[15],分析结果显示,日均PM10浓度每增加10 ug/m3,人群总死亡率、呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率分别增加0.38%、0.65%和0.40%;PM2.5 浓度每增加10 ug/m3,人群总死亡率、呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率分别增加0.40%、1.43%和0.53%。此研究不仅证明了空气中可吸入颗粒物对人体存在危害,而且证明了PM2.5对健康的危害高于PM10。美国一项队列研究表明,如果长期暴露于高浓度的PM2.5,死亡风险也会上升,浓度每升高10 ug/m3,总死亡率风险上升4%,心肺疾病上升6%,肺癌的死亡风险增加8% [16]。还有研究表明,PM2.5还会导致其他健康影响,如哮喘、COPD,心急梗死,心律失常、高血压、糖尿病等疾病的发病和死亡率升高。

    采取必要的措施来降低PM2.5的浓度将会获得极大的社会收益。美国环保局在2003年做了一个估算,如果PM2.5的浓度达标,全美每年可以避免数万人早死,数万人上医院就诊和上百万人次的误工 [17]。相比当前的中国,美国当时的空气质量已经相当不错,只有少数地区存在超标。如果中国的PM2.5能够达标,社会收益无疑也会是巨大的。

    4. 灰霾的致病机理

    (1) 炎性损伤

    一般来说,颗粒物粒径越小,越易进入呼吸道深部,细支气管沉积了特别高浓度的颗粒物,主要是PM2.5。PM2.5与肺组织细胞接触后,吸附其上很难掉落,通过刺激作用导致肺组织细胞尤其是肺巨噬细胞的损害。肺部巨噬细胞在呼吸道局部免疫清除中发挥重要作用,是PM2.5作用的主要靶细胞。沉积的PM2.5作用于Ⅱ型肺泡上皮细胞,抑制细胞分化和细胞代谢的能力,损伤上皮细胞,甚至导致肺上皮细胞增生发生纤维化。PM2.5主要还是通过吸附的毒性成分引起肺组织生化成分改变以及炎症因子的释放,诱发炎症。

    大气PM2.5污染是影响哮喘发病的原因之一。PM2.5可因其急性呼吸道刺激作用引起哮喘,也可作为异物引起支气管粘膜与肺泡巨噬细胞的吞噬反应,产生免疫毒性效应。


    (2)氧化损伤

    研究表明PM2.5具有自由基活性,PM2.5所吸附的金属成分、有机成分等也能够刺激肺泡巨噬细胞产生自由基,对组织细胞造成进一步损伤。有研究发现PM2.5中的过渡金属成分引起肺上皮细胞氧化应激以及炎症介质释放 [18];也有研究表明PM2.5的有机成分有引起内皮细胞氧化应激的能力,导致抗氧化酶的mRNA水平明显升高,通过改变内皮细胞的功能,而与心血管疾病相关 [19]。
PM2.5能刺激支气管上皮细胞产生活性氧(ROS),驻留的肺泡巨噬细胞吞噬颗粒物后也释放活性氧或活性氮自由基,对组织细胞产生损害作用,其主要病理机制一方面是引起核酸、蛋白质等大分子的氧化损伤,导致DNA交联、断裂以及蛋白质交联的形成;另一方面则是诱导脂质过氧化损伤,导致膜活动性降低,膜上受体与酶类灭活,膜通透性增高等,有助于气道炎症反应和其他病理生理的改变。

    (3)致突变致癌毒性

    有研究证实PM2.5含有更多重金属和多环芳烃,推测其在肺癌的发生中起重要作用。Hornberg等发现PM2.5引起BEAS-2B细胞明显的SCE产生,提示PM2.5具有遗传毒作用[20]。在细颗粒物的有机提取物中,有不少研究证实,含有硝基多环芳烃的弱极性成分具有最强的致突变、致癌作用,是主要的遗传毒性作用物 [21]。
PM2.5在肺癌发生中的作用机制,一方面是细颗粒物通过免疫反应,抑制抗肿瘤细胞毒作用,而增加人群对肺癌的易感性;另一方面作为载体将有害物质带入下呼吸道,诱发产生活性氧,激活信号转导途径,引起支气管上皮细胞突变,从而活化癌基因,影响调节基因和抑癌基因的表达,增加癌变发生的危险性。

    5. 珠江三角洲地区灰霾天气情况

    珠江三角洲地区在经济快速增长的同时,空气污染状况也日益严峻,是全国三大高污染区之一 [3],近年来,灰霾天气不断加剧,如图1展示几个城市2004-2011年灰霾天数的趋势图,显示一年中发生灰霾的天数呈上升趋势。1997年广州市的汽车拥有量为100万辆,到2010年底已经激增至210多万辆,而汽车尾气是细微颗粒物的主要来源之一。2009-2011年广州市区的PM10和PM2.5日平均浓度分别为60μg/m3和44μg/m3,均超过于新的国家空气质量一级标准的浓度,而且远远高于世界卫生组织的空气质量标准。我们利用时间序列分析方法对广州市区PM10污染对人群死亡的影响进行了研究,结果发现PM10每升高10ug/m3,人群总死亡率增加0.91%、心血管疾病死亡率增加0.99%、呼吸系统死亡率增加0.93%,而且进一步分析发现在老年人和妇女人群中的健康危害更大[22]。有研究利用时间分层的病例交叉研究分析了广州市PM2.5与人群死亡的关系,发现当天和前天的移动平均PM2.5浓度每升高10ug/m3人群总死亡率升高0.90%、心血管疾病死亡率增加1.22%、呼吸系统疾病死亡率升高0.97% [12]。
 

 
图1. 灰霾发生天数趋势图。   

      最近广东省公共卫生研究院研究团队对广州市番禺区PM10、PM2.5和PM1与居民死亡的关系进行了分析,结果发现粒径越小的颗粒物对居民健康的影响越大,健康危害程度依次为PM1,PM2.5和PM10。
我国经济飞速发展,城市化的加快发展,大量的化工企业投入生产,这种粗放型的经济发展模式在带来经济发展和就业机会的同时,也造成了严重的环境环境问题。总结而言,颗粒污染物是严重威胁居民健康的危害因子,改善空气质量刻不容缓。

   
6. 个人防护建议

    (1)呆在室内: 在空气污染的日子里,尽量呆在室内,减少出门;
    (2)室内通风应避开清晨和傍晚的污染高峰时段;
    (3)减少运动:在污染的日子及一天中污染的高峰期,减少室外体育运动,从而减少吸入的污染物量;
    (4)减少室内空气污染:尽量减少室内空气污染源。吸烟、煤气炉或炭火的使用、空气清新剂或香味剂的使用、煎炸肉类、    使用蜡烛或是熏香、使用吸尘器等都会造成室内颗粒物的增加;
    (5)空调和过滤装置:使用空调时要设置在“内循环”位置以减少室外颗粒物的进入;
    (6)在车内时:关严车门和车窗,打开空调“内循环装置”;
    (7)外出佩戴口罩:医学专家以及美国环保局(EPA)都建议使用过滤效果大于95%的口罩(N95/P2/KN95)或者级别更高的口罩来防护PM2.5污染;
    (8)推动政府做出改善区域空气质量切实行动。只有控制区域性的燃煤、工业、交通等污染,才能真正带来整体的大气质量改善。

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(广东省公共卫生研究院 林华亮供稿 2017-09-22)
 
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