大气可吸入颗粒物对环境和人体健康的危害

大气可吸入颗粒物对环境和人体健康的危害

摘要：本文介绍了大气可吸入颗粒物PM10（空气动力学直径小于或等于10（μm）的基本特性及污染现状。阐述了可吸入颗粒物对环境产生的严重影响；依据国内外流行病学研究的结果，概述了可吸入颗粒物对人体呼吸系统、心血管系统、神经系统、生殖系统等造成的较为广泛的损害。同时，也指出了我国进行大气可吸入颗粒物研究的意义。

关键词：环境可吸入颗粒物人体健康危害

大气是人类赖以生存的基本环境要素，但随着工业的发展、城市人口的密集、煤炭和石油燃料的迅猛增长及日益增多的机动车辆，致使大气环境质量日趋恶化，大气污染已成为影响世界环境和人类身体健康的主要危害因素之一。由于大气污染物中悬浮颗粒物会对人体健康产生直接的负面影响，从而受到各国政府及有关部门的高度重视。在研究过程中，人们逐渐认识到粒径小于10μm的颗粒物（即PM10，又称为可吸入颗粒物）是悬浮颗粒物中对环境和人体健康危害最大的一类，因此，国际上很重视对PM10的研究和防治工作.近几年来，我国的大气污染日益严重，可吸入颗粒物已成为北京等大都市的首要空气污染物，PM10的污染问题正引起越来越多的关注，有关部门已开展了这方面的研究工作。

一、PM10对环境的影响

虽然大气颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但对环境的危害极大。轻者污染建筑物表面，影响市容，重者对能见度、温度等均产生重要影响。

1.PM10对能见度的影响

大气颗粒物对能见度的影响一直是环保部门所关注的问题之一，尽管在大气中只占很少的一部分，但颗粒物对城市大气光学性质的影响可达99%。大量的研究表明、PM10和PM2.5的性质与能见度的降低密切相关。能见度的降低主要是由于气体分子与颗粒物对光的吸收和散射减弱了光信号，并由于散射作用减小了目标物与天空背景之间的对比度而造成的。

1.1对光的散射效应

光的散射是能见度降低的最主要因素，颗粒物的散射能造成60%-95%的能见度减弱。空气分子对光的散射作用很小，其最大的视距（极限能见度）为100-300km（具体数值与光的波长有关）。在实际的大气中由于颗粒物的存在，能见度一般远远低于一数值：在极干净的大气中能见度可以达到30km以上；在城市污染大气中能见度在5km左右甚至更低；在浓雾中能见度只有几米。在大气气溶胶中，主要是粒径为0.1μm-1.0μm的颗粒物通过光的散射而降低物体与背景之间的对比度，从而降低能见度。

1.2对光的吸收效应

PM10和PM2.5对光有吸收效应通常是使能见度降低的第二大因素。而PM10和PM2.5对光的吸收几乎全部都是由炭黑（也称元素碳）和含有炭黑的颗粒引起的。每年，世界上排放的炭黑的量占人为颗粒物排放量的1.1%-2.5%，占全部颗粒物排放量的0.2%-1.0%。但是，它们的消光效应却是不可忽视的，因为煤烟的总消光系数是透明颗粒的2-3倍，所以大气中少量的煤烟颗粒就可以导致光强降低很多。这些光吸收颗粒物可能会使某些地方的能见度降低一半以上，还可形成烟雾而使城市呈褐色。

2.PM10对温度的影响

由于颗粒物的存在，直接阻挡太阳光抵达地球表面，这样使可见光的光学厚度增大，抵达地面的太阳能通量剧烈下降，从而使地面温度降低，高空的温度增高。特别是直径在0.1-0.5μm的颗粒，通过散射与吸收太阳与地球辐射在大气能量平衡中起着重要作用。资料表明，当PM10浓度达100μg/m3时，到达地面的紫外线减少7.5%；当PM10为600μg/m3时，到达地面的紫外线减少42.7%；当PM10为1000μg/m3时，到达地面的紫外线减少60%，将使全球温度降低3.5摄氏度之多，这么大的降温幅度如维持若干年，相信足以引起一个冰河期。

二、PM10对人体健康的危害

空气中颗粒物的水平与人体健康存在着一定的关系，由于PM10更易于进入人体，在环境中滞留时间更长，以及吸附的重金属和有毒有害的物质较多，因而对人体的危害也更大。大量有关PM10的流行病学研究表明，可吸入颗粒物浓度的增加与疾病的发病率、死亡率密切相关，尤其是呼吸系统疾病及心肺疾病。目前已知的可吸入颗粒物对人体的危害主要包括以下几方面：

1.呼吸系统

大量研究发现，大气中PM10浓度的上升容易引起上呼吸道感染、使鼻炎、慢性咽炎、慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、尘肺等呼吸系统疾病恶化。PM10每增加100μg/m3，成人男女感冒咳嗽的发生率分别升高4.81%和4.48%。空气中PM10每增加10μg/m，肺功能下降1%。通过跟踪调查，数据表明，大气颗粒物浓度（尤其是小颗粒物）与儿童肺功能异常率存有明显的相关性。

2.对心血管疾病的影响

由颗粒物引起的心脏自主神经系统在心率、心率变异、血粘度等方面的改变能增加突发心肌梗死的危险。人暴露在高浓度PM2.5中，会增加血液的粘稠度和血液中某些白蛋白，从而引起血栓。研究指出，可吸入颗粒物对健康的影响在中年以上和已患心脏疾病的人群中表现得较为明显，认为可吸入颗粒物是引起心脏病的因子之一。

3.神经系统

在城市中的可吸入颗粒物，许多是由机动车尾气产生的。含铅汽油燃烧后生成的铅化物微粒（含氧化铅、碳酸铅）扩散到大气中，随呼吸道进入人体而影响身体健康。研究表明，铅对人体神经系统有明显的损害作用，可影响儿童智力的正常发育。母体接触铅污染后，后代可以出现神经系统发育异常。小于1μm的含铅颗粒物在肺内沉积后，极易进入血液系统，大部分与红细胞结合，小部分形成铅的磷酸盐和甘油磷酸盐，然后进入肝、肾、肺和脑，几周后进入骨内，导致高级神经系统紊乱和器官调解失能，表现为头疼、头晕、嗜睡和狂躁严重的中毒性脑病。

4.具有致癌、致突变、致残作用

石油、煤等化石燃料及木材、烟草等有机物在不完全燃烧过程中会产生多环芳烃（PAHs），排放的PAHs可直接进入大气，并吸附在颗粒物，特别是直径小于2.5μm的细颗粒物上。由于PAHs具有致癌、致突变、致残作用，因此对人体健康危害极大，其中代表物苯并（a）芘（BaP）是最具致癌性的物质，能诱发皮肤癌、肺癌和胃癌。另外，空气中的PAHs可以和O3、NOx、HNO3等反应，转化成致癌或诱变作用更强的化合物，从而对人体健康构成威胁。

5.增加死亡率

虽然对于健康人而言，PM10不是直接的致死因素，但是却可以导致患有心血管病、呼吸系统疾病和其他疾病的敏感体质患者的死亡。据报道，仅PM10就导致美国每年6万人和英国每年1万人的死亡。PM10流行病学研究表明，PM10日均质量浓度增加50μg/m3，死亡率平均增加4%～5%。PM10超过100μg/m3时，死亡率比PM10小于50μg/m3时平均高出11%。

综上所述，PM10对人类健康有着明显的直接危害作用，可引起机体呼吸系统、心脏及血液系统、生殖系统和内分泌系统等广泛的损伤。但到目前为止，PM10对人体健康影响的作用机理还不十分清楚。因此，有关PM10对人体的致病机制还有待于进一步研究。

我国对大气可吸入颗粒物的研究起步较晚，相应研究也较少，仅为一些地区和单位进行的单项研究工作，还没有进行过系统的研究。鉴于我国可吸入颗粒物的污染现状及其对环境和人体健康造成的巨大危害，应加强大气颗粒物特别是可吸入颗粒物的基础研究，如其物理化学性质、流行病学研究、毒理学研究以及对能见度的污染研究。