论大气环境与人体健康

1、论大气环境与人体健康摘要：近年来，大量的科学实验与研究数据说明，大气环境的优劣与人体的健康 有着密切的联系。进一步研究发现，大气中所含的各种物质，特征，来源不同， 对人体健康的影响程度也不相同。本文就大气环境中的可入肺颗粒物（PM2.5）, 氮氧化物，硫氧化物，气象因素对人体健康的影响逐个作出陈述，并表达出个人 对未来环境的期望。关键词：大气环境 大气污染物 可入肺颗粒物 气象因素人体健康 引言：随着社会突飞猛进的发展，我国经济连续多年高速增长，与此同时，我国 的工业化进程也在呈快速发展势头。当人们为这些显而易见的成就沾沾自喜时， 殊不知我们生活的环境正在被严重的污染着，特别是与我们息息相关的大气环境 正承受着灾难性的破坏，而我们正生活在这样一个重要的区间内，因此，我们的 健康无可置疑正遭受着巨大的威胁。一、大气环境现状分析 近年来国家也在逐渐重视环境问题并逐步实施治理，但现况仍不容乐观。从权威 部门发布的统计数据看1-3，大气污染物排放总量居高不下。现在，全国二氧化 硫年排放量高达 1857 万吨，烟尘 1159 万吨，工业粉尘 1175 万吨，大气污染仍 然十分严重。全国大多数城市

2、的大气环境质量超过国家规定的标准。全国 47 个 重点城市中，约 70以上的城市大气环境质量达不到国家规定的二级标准；参 加环境统计的 338个城市中， 137个城市空气环境质量超过国家三级标准，占统 计城市的 40，属于严重污染型城市。酸雨区污染日益突出。酸雨区由80 年代 的西南局部地区发展到现在的西南、华南、华中和华东 4 个大面积的酸雨区，酸 雨覆盖面积已占国土面积的 30以上，我国已成为继欧洲、北美之后的世界第 三大重酸雨区。据预算， 21 世纪初上半叶，我国能源开发、利用和消费将会有 一个较大幅度的增长，而我国能源资源的特点和经济发展水平，决定了以煤为主 的能源结构将长期存在。因此，控制煤烟型大气污染将长期作为我国大气污染控 制领域的主要任务。我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的，属于煤烟型 污染。我国能源结构中有75%是由煤为原料组成的。二氧化硫严重超标，酸雨态 势扩大，出现酸雨的城市占全国城市半数以上，从分布来看，主要集中在南方。 据统计， 2001 年全国城市空气质量达到二级以上、三级及三级以下标准的城市 各占1/3。全国城市主要污染物为可吸入颗粒物，全国近2/3

3、 的城市可吸入颗粒 物年均浓度超过国家二级标准，并且近三成的城市超过国家三级，主要分布在华 北北部和西北地区。这与当地高能耗的产业结构和荒漠化的环境条件有关。 随 着小汽车走入中国百姓家庭，汽油消耗量急剧增加，氮氧化物、一氧化碳等污染 物将会增加，城市交通污染有可能进一步加剧。由此看来，在这样的大气环境下 生存生活之极具威胁性的。那些醒目的数据和实例将会时刻提醒现实中的人们， 我们的健康与环境密不可分。二、大气环境因素对人体健康的影响1、PM2.5 对人体健康的影响PM2.54-5 是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒 物。大部分有害元素和化合物都富集在细颗粒物上，而随着其粒径的减小，细颗 粒物在大气中的存留时间和在呼吸系统的吸收率也随之增加，困此对人体健康的 影响也越大；细颗粒物还能造成能见度下降，给城市景观带来不利影响，故逐渐 成为大气气溶胶研究的热点和前沿。细颗粒物主要来源于燃料燃烧等人为活动， 如能源工业部门煤炭的燃烧、机动车尾气的排放、金属冶炼过程中金属蒸汽的冷 凝聚结、居民生活炉灶的燃烧。此外，排人大气中的二氧化硫、氮氧化物等气态 污染物经化学反应后

4、也可形成粒径较小的二次粒子。香烟烟雾颗粒的空气动力学 直径也大多在0. 11. Oum。PM2.5的化学组成因地区及污染源的不同而差异较 大，目前所知的主要成分为硫酸盐、硝酸盐、铵盐、含碳颗粒 ( 包括元素碳和有 机碳，元素碳主要产生于高温燃烧过程，有机碳主要来自相对低温的燃烧过程)、 金属颗粒、矿物质等。长期以来，大量流行病学研究发现PM2.5浓度的增高与心肺疾病的超额发病 率、死亡率相关，尤其是在原先患有呼吸、心血管系统疾病的人群及身体状况不 佳的老年人中。美国EPA进行的两项前瞻性队列研究表明，总死亡率及心肺疾病 死亡率的上升与大气中PM2.5浓度增高相关。不少研究还发现，大气中PM2.5浓度 的上升与咳嗽等呼吸道症状的产生、肺功能减弱及哮喘的发病相关。Norris等发 现西雅图城市儿童哮喘急诊人数与细颗粒物(粒径小于1 m)的污染水平显著相关, 当细颗粒物浓度上升1lg/m3时，急诊人数增加的相对危险度(RR)=1 15(1.08 1.23),即使是处于最新大气颗粒物PM2.5浓度质量标准水平之下，也存在上述相 关。近年来，一些临床试验表明短期的PM2.5暴露会引起健康者心率变

5、异性(HRV) 的减低。同时PM2.5对心血管系统具有潜在毒性。研究者还发现大气颗粒物的污 染与人类生殖功能的改变显著相关。许多研究发现大气颗粒物质的浓度与围产儿 新生儿死亡率的上升，低出生体重、宫内发育迟缓(IURG)及先天功能缺陷具有显 著统计学相关性，最新研究指出大气颗粒物对生殖系统的影响不仅表现为造成胎 儿出生时形态畸形，而且会导致一些细微的功能缺陷，而影响其一生。其在呼吸 系统，血液系统，心血管系统，生殖系统的毒性如下：(1) 呼吸系统毒性。粒径0.52um的高密度颗粒物最易被吸人并在肺泡区沉 着。PM2.5沉积于肺泡区后，由于肺泡区表面积大，肺泡壁上有丰富的毛细血管 网，可溶性部分很容易被吸收入血液，作用于全身。有学者认为颗粒物中的可溶 性部分在肺毒性中起主要作用；Schwartz等研究发现细硫酸盐颗粒具有更强的急 性呼吸道刺激作用。不溶性部分沉积于肺泡区，作为异物，势必引起免疫细胞反 应。Seat。n指出，由于超细颗粒物较易进入户内，使得敏感人群具有更多的接触 机会；并且粒径小于0. 02mm的亚微颗粒具有穿透肺泡壁进入肺间质的能力，可 以被问质淋巴系统运送入血液，故推测

6、其可能在引发肺部炎症，造成机体严重病 理损伤中起重要作用。动物实验显示，暴露于相同质量浓度、不同粒径的细颗粒 物(0 25 m和0.02 m)的两组大鼠，后者发生了更为严重的肺泡炎症，肺间质滞留 了更多的细颗粒物。而前述Churg等进行的人类肺脏病理解剖结果显示，肺实质 滞留的超细颗粒物仅占5，他分析这可能与超细颗粒物能较快地从肺部清除出 去有关，而这又为其产生全身毒作用奠定了基础。另外，细颗粒物金属部分的毒性亦值得引起注。由于金属具有氧化还原活性， 能诱导催化化学反应，产生一系列自由基，具有引起机体细胞膜脂质过氧化损伤， 诱发或加重炎症的能力。研究表明，超细颗粒物表面结合的铁复合物会产生羟基 自由基，对肺脏产生氧化性损伤，当除去这部分铁复合物后，损伤效应减弱。所 以，有充分的证据证明，PM2.5对人体健康的损伤远远超乎我们的想象。(2) 血液系统毒性。提示细颗粒物的吸人有可能使健康机体的肺功能和血 液系统产生微妙的改变，而血液细胞数量与组成的变化有可能是造成日后心血管 意外的一个潜在的隐患。Seaton还指出，细颗粒物所致的肺部弥漫性炎症将可能 波及血液系统，造成凝血机制的异常。如激

7、活的白细胞可释放组织因子，使凝血 因子x转变为活性状态xa,从而启动和促进凝血过程；肺泡炎症时，MAC能释放白 细胞介素，从而刺激肝细胞分泌纤维蛋白原。他推测肺部强烈的炎症引起一系列 细胞因子的分泌并发挥作用，使得机体血粘度增高，血液处于高凝状态，引起心 肌缺血缺氧，从而导致心血管事件的发生。(3) 心血管系统毒性。细颗粒物引起的超额死亡有相当部分为心血管意外，但目前对PM2.5的心血管毒性研究较少。有关临床试验表明PM2.5的吸人可造成 HRV的减少，提示迷走神经张力的降低，副交感神经对心脏的正常控制作用减弱， 使机体发生严重心律失常的危险增高。而对其作用机制存在两种假设：一是由于 肺部炎症时肺内的迷走神经受体受到刺激后引起自主神经系统功能紊乱而波及 心脏；二是炎症介质和颗粒物随血液循环到达心脏而发生直接毒作用。究竟何种 机制引发心血管意外，尚有待进一步探讨。(4) 生殖系统毒性。由于一些具有潜在毒性的元素，如铅、镉、镍、锰、钒、 溴、锌、苯并芘等多环芳烃(PAH),主要吸附在直径小于2um颗粒物上，而这些小 颗粒易沉积于肺泡区，容易被吸收人血液，故细颗粒物的吸人对生殖系统的影响 不

8、容忽视。利用生物标志物研究大气颗粒物对胚胎发育毒性日益受到人们的重视 研究者发现在那些吸烟或是长期暴露于大气颗粒物的妇女胎盘血中DNA加合物的 浓度明显增高，此类妇女中胎儿发生宫内发育迟缓、低出生体重的危险性也要高 于那些不吸烟的妇女。分析其致病机制，颗粒物中的活性成分由母体呼吸道吸人， 并吸收入血液，高浓度的生物活性化合物PA H和其含氨衍生物等毒性物质会干扰 母体的一些正常的生理代谢过程，从而影响胎儿的营养与发育；另外，毒物还可 能直接通过胎盘对胎儿起作用，毒物的作用时期很可能是在妊娠早期，尤其是怀 孕第一个月。但细颗粒物是否仅作为载体，抑或与所携带的毒性物质存在交互作 用尚无定论，仍有待深入研究。2、氮氧化物对人体的影响 一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是常见的大气污染物，能刺激呼吸器官，引起急性毒作用和慢性毒作影响和危害人体健康6。 污染来源：大气中的二氧化 氮主要是土壤中的微生物分解含氮化合物产生的。大气中的氮在高温下能氧化成 一氧化氮，进而转化为二氧化氮。火山爆发和森林失火等都会产生氮氧化物。人 为的污染是各种燃料在高温下的燃烧以及硝酸、氮肥、炸药和染料等生产过程中 所产生的含

9、氮氧化物废气造成的，其中以燃料燃烧排出废气造成的污染最为严重 据1970年估计，全世界每年由于人类活动，向大气排放氮氧化物约为5300万吨。 其危害和机理如下：氮氧化物中二氧化氮的毒性比一氧化氮高45倍。氮氧化物 主要是对呼吸器官有刺激作用。氮氧化物较难溶于水，因而能侵入呼吸道深部细 支气管和肺泡，并缓慢地溶于肺泡表面的水分中，形成亚硝酸、硝酸，对肺组织 产生强烈的刺激和腐蚀作用，引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后，与血红蛋白结 合生成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。在一般情况下，污染物以二氧化氮为主时， 对肺的损害比较明显；污染物以一氧化氮为主时，高铁血红蛋白症对中枢神经损 害比较明显。目前认为低浓度二氧化氮在肺泡内的作用首先是引起肺泡表面活性物质 (脂蛋白等)的过氧化，然后再损害肺泡细胞。慢性毒作用主要表现为神经衰弱 症候群，个别严重病例可导致肺部纤维化。二氧化氮与支气管哮喘的发病也有一 定的关系。而且它对心、肝、肾以及造血组织等均有影响。二氧化氮是否有促癌 和致癌效应是当前研究的重要课题。3. 硫氧化物对人体健康的影响大家都知道刀，通常的硫氧化物主要有SO和SO,都是呈酸性的气体，SO2 3 2 主要是燃烧煤所产生的大气污染物，易溶于水，在一定条件下可氧化为SO,之后3 溶于雨水中，就是酸雨了。SO现在还是制硫酸的主要原料。大气中的硫氧化物 2大部分来自煤和石油的燃烧，其余来自自然界中的有机物腐化。硫氧化物对人体的危害主要是刺激人的呼吸系统，吸入后，首先刺激上呼吸 道粘膜表层的迷走神经末稍，引起支气管反射性收缩和痉挛，导致咳嗽和呼气道 阻力增加，接着呼吸道的抵抗力减弱，诱发慢性呼吸道疾病，甚至引起肺水肿和 肺心性疾病。如果大气中同时有颗粒物质存在，颗粒物质吸附了高浓度的硫氧化 物、可以进入肺的深部。因此当大气中同时存在硫氧化物和颗粒物质时其危害程 度可增加3-4倍。当硫氧化物溶解在雨水，随雨水一同落下时，便形成了酸雨。 酸雨同样对人体有相当大的危害。酸雨沉降后期, 酸性物质进人地表水体和土 壤,，导致一些金属从通常结合的区域如岩石、不溶性沉积物中溶出并进入人类 接触的介质如水和食物。酸雨沉降后期主要经两种途径影响人体对毒性金属的接 触, 一是通过食

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