pm2.5的化学成分和健康效应

PM2.5的化学成分与健康效应

PM2.5的科学定义是：粒径≤2.5um的细颗粒物，通常用质量浓度表示，其中粒径最大的差不多是头发丝的二十分之一。它是造成回霾天气的元凶之一，能负载大量污染物和病菌，直接进入人体肺部，严重危害人体健康。通常我们将粒径≤100um的颗粒物称为总悬浮颗粒物（TSP），将粒径≤10um的颗粒物称为可吸入颗粒物（PM10），将粒径≤1um的颗粒物称为PM1。

谈及PM2.5，不得不涉及气溶胶的科学概念以及灰霾天气与大雾天气。广义地讲，灰霾和雾都属于大气气溶胶的范畴，科学界的气溶胶定义是“气体介质中加入固态或液态粒子而形成的分散体系”。大气气溶胶的特征有物理性质，化学性质，辐射性质特征之分。气溶胶有多种分法，按来源可分为自然源和人类活动排放源。按生产方式可分为机械粉碎，燃烧，气粒转化和凝并等。按组分可分为无机组分和有机组分。按谱分，可分为巨粒子，大粒子，细粒子，超细粒子。按辐射可分为辐射吸收性粒子和散射性粒子。而且气溶胶主要以混合物形式存在，极少以单一化合物存在。排除降水粒子后，其中气中的水滴和冰晶如果在近地面层就是气象学的雾和轻雾，气溶胶中的其他非水成物就是气象学所称的灰霾。

PM2.5是由人为源和自然源排放的大量化学物质所构成的复杂混合物，根据其化学特征可以分为三大类：水溶性离子、含碳组分、无机多元素（有可分为痕量元素和地壳元素）。这些物质中有的理化性质稳定，有的则容易分解或挥发，后者主要是半挥发性组分如硝酸铵、SVOCs。其中，PM2.5中的水溶性离子主要包括硫酸根离子，硝酸根离子，胺根离子（合称SNA），此外还含有氯离子，钾离子，镁离子及水溶性有机组分等。SHA主要来自气粒转化，其浓度高低与其气态前提物在大气中的转换率有关，并受。温度和湿度等因素的影响。

细粒子PM2.5成因复杂，约50%是来自自然煤，机动车，扬尘，生物质能燃烧等产生的一次性颗粒物；约50%是空气中的二氧化硫、氮氧化物，挥发性有机物、氨等气态污染物。经过复杂的光化学反应和化学反应形成的二次颗粒物。细颗粒物来源十分广泛，既有火电、钢铁、水泥、燃煤锅炉等工业源的排放，又有机动车、船舶、飞机、工程器械、农机等移动源的排放，还有餐饮油烟，装修装潢等量大面大的面源排放。也有一小部分是植物排放的挥发性有机物通过光化学反应转化而来的。

PM2.5浓度的增加直接导致灰霾天气频发和雾中有毒有害物质大量增加。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度含有很大的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒有害物质，而且在大气中停留时间长，输送距离远。因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。由于经济规模迅速扩大和城市化进程加快，大气气溶污染日益严重，由气溶胶造成的能见度污染事件越来越严重。这些人类活动排放的污染物，包括直接排放的气溶胶和气态污染物通过化学转化和非化学转化形成的二次气溶胶。可形成灰霾。

形成灰霾的PM2.5来源主要是机动车尾气、工业。其中，大部分PM2.5不是直接排放而是人类活动排放的气态污染物通过化学转化和光化学转化形成的二次气溶胶。自然界也存在这个过程，比如澳大利亚悉尼附近的蓝山山脉。

PM2.5的化学成分与来源在不同城市间的差异较大，这与城市的定位功能，发展水平和气候背景都有关系。

含碳组分是大气颗粒物的重要化学组分，一般PM2.5的浓度的20%~69%，是大气复合污染的关键化学物种之一。含碳组分包括OC、EC和碳酸盐碳。

PM2.5中含有数量可观的地壳物质和痕量元素，包括Na, Mg, Al, S, P, Cl, K, Ca, Br, Ni, Cu, Fe, Mn, Zn, Pb等近40种金属和非金属元素。这些元素均为一次性颗粒物，气来源包括自然源（主要是风沙爆发和火山爆发）和人为源。人为源主要是化学燃料的燃烧过程、高温燃烧的工业过程及无组织排放。

PM2.5的细胞毒性特征

1、降低细胞存活率

随着PM2.5浓度的增加，16-HBE细胞的存活率明显降低，呈现出负相关

2、诱导细胞凋亡

PM2.5与16-HBE细胞工培养24小时可显著地引起细胞凋亡，说明PM2.5影响细胞存活率可能是诱导细胞凋亡的结果。尤其是PM2.5很快诱导细胞发生早期凋亡。

3、诱导细胞S期阻滞

4、诱导细胞内活性氧产生

5、诱导细胞钙离子浓度发生变化

6、诱导细胞染色体不稳定

PM2.5对人体的危害

研究表明，气溶胶细粒子可进入人体呼吸系统，心血管系统，免疫系统，生殖系统，神经系统和遗产系统产生有害影响。气象专家和医学专家认为：由细颗粒物造成的灰霾天气对人体的危害甚至比沙尘暴更大。粒径10um以上的颗粒物，会被人的鼻腔阻隔。粒径2.5~10um的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内的绒毛阻挡，最新医学研究表明，细粒子绝大部分能通过人体支气管，直达人体肺部，甚至可以直接进入人体血液循环，所以当灰霾天气出现时，细粒子所携带的污染物，不仅可能损伤支气管粘膜，引起感染，而且还会加重慢性阻塞性肺炎，哮喘，过敏性鼻炎等呼吸系统疾病。卫星监测显示，中国人口密集地区大气气溶胶粒子PM2.5含量比欧洲、美国东部等地区高出约10倍。

高浓度的气溶胶粒子会对人类的DNA造成氧化伤害，据统计表明：空气污染在相当大的程度上提高了呼吸道发病率和心肺疾病死亡率。灰霾天气也和肺癌密切相关。

灰霾还能造成小儿佝偻病高发，因为他阻碍了阳光的紫外线辐射，使人体合成的维生素D减少，不能再骨骼中固定足够的钙。而小孩是长身体的时候，需要的钙量非常大，缺钙就会导致软骨病，佝偻病等。PM2.5或者灰霾粒子有没有可能传播病毒呢？SARS、禽流感、猪流感、这三种全球性的瘟疫都说明动物和人类之间有互相传染的可能。气溶胶可以作为SARS、禽流感、猪流感病毒的传播工具，因为气溶胶表面试凹凸不平的，它的凹面可以有一些水凝结，为病毒提供了生存条件。

PM2.5易导致肺部硬化和肺癌。较小的可吸入肺颗粒物可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构，也就是鼻腔中的鼻纤毛进入人体内部，引发人体整个范围的疾病。其次致病病毒搭顺风车进入人体内致癌。流行病学的调查发现，城市大气颗粒物中的多环芳烃进入人体过程中，细颗粒物扮演了顺风车的角色，大气中的大多数多环芳烃吸附颗粒物的表面，尤其是粒径在5毫米以下的颗粒物上。也就是说，空气中的细颗粒物越多，我们接触的致癌物就越多。最后PM2.5会影响胎