环境对呼吸系统的影响

环境污染对呼吸系统的影响

[摘要]人体时刻进行着生命赖以存在的新陈代谢活动，在新陈代谢过程中要不断消耗氧气，所以呼吸是维持机体新陈代谢和其它功能活动所必需的基本生理过程之一，一旦呼吸停止，生命也将终止。本文主要阐述现今社会环境污染中的大气污染和沙尘污染对人体呼吸系统的影响以及在日常生活中人们应该怎样预防。

[关键词] 环境污染呼吸系统

0引言

自然界任何生物，包括植物、动物、微生物，都普遍存在呼吸现象，作为生物界最高级动物的人类，更是这样。呼吸系统（Respiratory System）是执行机体和外界进行气体交换的器官的总称,主要是与外界的进行气体交换，是人体新陈代谢必不可少的生命活动。心肺功能泛指由氧运输系统通过肺呼吸和心脏活动推动的血液循环向机体输送氧气和营养物质,从而满足各种人体生命活动物质与能量代谢需要的生理学过程,与人体体质健康和竞技运动能力有着极为密切的关系[1,2]。自1980年以来,美国、日本等工业发达国家率先将心肺功能作最重要的评价内容列入其各种形式的健康评价系统[3-5]。1997年,我国正式将以台阶实验指数为代表的心肺功能列入我国成人体质监测评价系统[6]。2002年,教育部和呼吸系统在人体的各种系统中与外环境接触最频繁，接触面积大。成年人在静息状态下，每日有12000L气体进出于呼吸道，在3亿－7.5亿肺泡（总面积约100m2）与肺循环的毛细血管进行气体交换，从外界环境吸取氧，并将二氧化碳排至体外。在呼吸过程中，外界环境中的有机或无机粉尘，包括各种微生物、异性蛋白过敏原、尘粒及有害气体等皆可吸入呼吸道肺部引起各种病害。其中以肺部感染最为常见，原发性感染以病毒感染最多见，最先出现于上呼吸道，随后可伴发细菌感染；外源性哮喘及外源性变应性肺泡炎；吸入生产性粉尘所致的尘肺，以矽肺、煤矽肺和石棉肺最为多见；吸入水溶性高的二氧化硫、氯、氨等刺激性气体会发生急、慢性呼吸道炎和肺炎，而吸入低水溶性的氮氧化合物、光气、硫酸二甲酯等气体，损害肺泡和肺毛细血管发生急性肺水肿。国家体育总局等又将该试验指数作为学生体质健康的评价内容,在我国各级各类学校全面实施[7]。可见,心肺功能作为当代健康的重要内容已得到举世认同[8]。1呼吸系统结构呼吸系统（肺部）功能与结构

人体呼吸系统从气管支气管到肺泡（除口、鼻、咽喉以外）在结构上可分为24 级（Generations 0~23），每一段气管末端都分成两段子气管。但是，从功能上人体呼吸系统可分为两个区：1）第1~16 级区域：传导区（Conductingzone）。该区域主要包括气管与支气管，形如树状，因此也称为气管支气管树（Tracheobronchial Tree）。气管与支气管仅供气体流动之用，具备呼吸功能，不能进行气体交换；

2）第17~23 级区域：呼吸区（Respiratory zone）。此区域存在大量的肺泡和毛细血管进行氧气和二氧化碳的交换，完成基本的呼吸作用，有时也称为肺泡区[8]。

2大气污染对呼吸系统的影响

大气颗粒物(particulate matter, PM)是重要的空气污染物之一, 也是影响我国大多数城市空气质量的首要污染物, 大气颗粒物污染对健康的影响已成为公众以及各国政府关注的焦点，颗粒物进入人体呼吸系统能够引起哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD）等呼吸系统疾病，而且颗粒物粒径越小进入呼吸系统部位越深，超细颗粒物甚至能够穿透肺泡进入人体血液循环从而导致心脑血管等相关疾病[6]。首先，在气管及前几级支气管中，气流的速度比较大，粒径较大（质量大）的颗粒物受惯性作用明显而沉积；其次，到达管径较小的细支气管时，由于气流速度比较小，此时粒径较小的颗粒物在重力作用下逐渐沉降；最后，到达肺泡深处的超

细颗粒物主要在布朗运动的作用下而慢慢沉积。国际环境流行病学领域近几十年的研究已经证实, 长期或短期暴露于大气可吸入颗粒物(inhalableparticulate matter, PM10), 尤其是PM2.5可导致心肺系统的患病率、死亡率及人群总死亡率升高. 郭新彪，魏红英[10]在科学通报中也提到进入呼吸道的大气颗粒物可以刺激和腐蚀肺泡壁, 使呼吸道防御机能受到破坏, 肺功能受损,他们对颗粒物健康效应机制进行总结得出如下简要机制途径: (1) 颗粒物进入肺组织, 引起局部氧化应激和炎症反应, 氧化应激可损害生物膜脂质、蛋白质和DNA, 与炎性因子共同作用导致呼吸道损伤, 引起肺功能降低及呼吸系统疾病发生增加[11]; (2) 颗粒物刺激肺部产生的炎性因子及通过肺毛细血管进入血液循环的超细颗粒物及其组分, 可改变循环系统的氧化应激状态和炎性水平,促使炎性因子、趋化因子、黏附分子的表达, 引起系统性炎症反应, 后者可能对各组织器官产生不良影响[12]; 在儿童和呼吸系统疾病患者等易感人群中更为明显，高瑞红，马利刚，凌小凤[13]等调查研究表明儿童正处在生长发育时期，各系统、器官尚未完全成熟，对环境中有害因素的抵抗力弱，尤其是儿童呼吸系统对大气污染物敏感性较高。因此，空气中的有害物质更容易对儿童机体产生危害，引起儿童呼吸系统症状发生率升高。目前可吸入颗粒( PM10) 已成为北京市首要空气污染物，严重影响城市环境质量及居民健康．由于可吸入颗粒物粒径小、比表面积大，因而其吸附性强，很容易成为空气中各种有毒物质的载体［14］。颗粒物被吸入肺部，并且有一些残留在血液中，造成感冒、哮喘、上呼吸道感染、肺炎、气管炎等呼吸系统疾病。由于PM10目前对北京污染严重。杨维，赵文吉，宫赵宁，赵文慧[15]等人研究采集了北京市2008 ～2009 年非采暖期与采暖期两个不同时期不同粒径( 0. 3、0. 5、3. 0 和5. 0 μm) 的大气颗粒物浓度，利用空间分析方法研究其分布规律; 同时收集同期患呼吸系统疾病的病人数据，对其进行统计分析，得出细颗粒物对呼吸系统疾病的影响较大，可吸入颗粒物可携带病菌进入人的肺部和呼吸道，细颗粒物还会进入血液，对人体造成更大的危害．

2 沙尘污染对呼吸系统的影响

近年来，土地沙漠化成为全球最重要的生态环境问题之一，已对人类的生存和发展构成了严重的威胁。沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴三类。沙尘暴发生时比扬沙和浮尘天气发生时空气中含有更多的悬浮颗粒物,又由于大气颗粒物污染可导致各种呼吸系统疾病发生,所以沙尘暴对呼吸系统健康的损害比扬沙和浮尘更为严重。中国是世界上荒漠化最严重的国家之一，沙尘污染严重影响着那些长期生活在荒漠化地区（主要在西北地区）的居民的健康[16]。黄玉霞等[17]分析了兰州市呼吸道疾病与沙尘天气, 结果表明沙尘暴发生次数与呼吸道疾病发病人数之间呈正相关, 沙尘暴对呼道疾病起促进作用, 与气管炎、细支气管炎及肺炎等呼吸道疾病之间有一定的关系。陈晓燕，牛静萍，丁国武[18]等在研究结果中表明，沙尘暴对人体健康的影响很大程度上与其携带的颗粒物有关, 其PM10 吸附性强, 可携带重金属、硫酸盐、有机物、病毒等进入呼吸道和肺部引起细胞免疫反应, 引发肺部炎症, 造成机体病理损伤, 引起急性和慢性支气管炎、哮喘、肺炎甚至肺癌。为了探讨沙尘天气,特别是沙尘暴对人群呼吸系统健康的影响,罗紫强，卢彬，周义，黄文清[19]等对过去9年(1995~2003)沙尘暴高发地区甘肃省武威市的6所大中型医院沙尘天气高发季节(3月1日~ 5月31日)每日呼吸系统疾病入院人数进行了调查。结果表明对于沙尘暴的影响,各年呼吸系统疾病日入院相对危险度(RR)合并效应量(RR+)随沙尘暴滞后天数的不同而不同;沙尘天气引发和加重的呼吸系统疾病主要为各种肺炎、上呼吸道感染和感冒以及急、慢性支气管炎.这些结果表明,呼吸系统日入院人数沙尘天气,特别是沙尘暴与有关联系,且均表现为滞后效应,而且沙尘暴的影响强度大于扬沙天气或浮尘天气的影响. 王金玉[16]等研究表明沙尘暴和扬沙天气中的ＰＭ２．５对肺泡巨噬细胞的损害可降低呼吸系统的免疫防御功能［20］，对空气中致病微生物的侵染抵抗能力降低，使暴露居民易于发生上呼吸道感染、支气管炎及肺炎等疾病。沙尘污染对人体健康造成急、慢性损伤，尤其是沙漠尘肺，尘肺是在生产过程中长期吸入粉尘发生