室内颗粒物及其主要危害

苏建忠，葛海生，曹德康，邹 艳综述 李增德 审校

室内颗粒物及其主要危害

苏建忠1，葛海生2，曹德康1，邹 艳3综述 李增德1审校

颗粒物；室内污染；健康危害

近年来，雾霾对人体健康的危害引起社会广泛关注，人大部分时间生活在室内，室内空气质量对人体的影响更不容忽视。受各种污染因素的影响，室内污染通常分为气态污染、气味污染、颗粒物污染，其中颗粒物是室内空气重要污染物之一，也是评价室内空气质量的重要指标。笔者综合国内外颗粒物污染资料，对其污染来源、理化特性、影响因素、污染状况及健康危害等方面进行了分析,并对其研究方向进行了展望。

1 室内颗粒物的定义与分类

1.1 定义 室内颗粒物是指悬浮在封闭空间内固体和液体颗粒物的总称[1]。空气动力学当量直径(dynamic diameter of particles，Dp)≤100 μm的为总悬浮颗粒物，Dp≤10 μm的为可吸入颗粒物。

1.2 分类 目前室内颗粒物尚无统一的分类方法，主要根据沉降特性和Dp分类。由于室内颗粒物的化学性质及生物健康均与Dp密切相关，通常依据Dp大小将室内颗粒物分为以下几类[2](图1)。其中，Dp≤10 μm的颗粒物对人体健康影响较大。

图1 室内颗粒物分类

2 室内颗粒物的来源

主要是室内污染排出和室外污染渗透。判断其来源是由室内产生，还是由室外渗透，可以用室内外颗粒物浓度或碳物质的比值(I/O)判定，比值≤1，说明室内没有明显的污染排放源，反之则相反[3]。

2.1 室内污染排出 除少量室内颗粒物的来源尚不清楚外，室内颗粒物主要由吸烟、烹饪、清洁、办公、装潢等人类活动排放污染(表1)[4-6]。其中，烟草、烹饪是室内环境中超细颗粒物和细颗粒物的主要污染源[7]；室内活动对颗粒物浓度的影响也很大，如清洁、办公、装潢，是室内环境中粗颗粒物的污染源。

2.2 室外污染渗透 室外渗透是室内颗粒物的另一重要来源；室外颗粒物来源不同，粒径大小不一(表1)。在城镇，由于我国城市建设处于建筑高峰期，建筑工程、城市清扫、机动车尾气、风沙扬尘等产生颗粒物污染较重，通过建筑缝隙向室内污染渗透也相对较大；在农村，颗粒物污染的主要来源有：道路修建，燃烧用木材、秸秆，生活燃煤等高污染、低效能燃料。

表1 室内外颗粒物不同来源粒径大小

3 室内颗粒物的理化特性

3.1 物理特性 根据其来源和Dp不同，呈现出三种模态(图2)。粗模态主要为机械过程产生的一次污染颗粒物，其粒径较大，悬浮时间为数分钟至数小时，传输距离为1～10 km[8]，通常为粗颗粒物；积聚态主要由蒸汽凝结而形成，这种模态主要为二次污染颗粒物，悬浮时间长(数天至数周)，传输距离为100～1000 km[8]，依据Dp将其划分为细颗粒物；核模态主要是由气体分子通过化学反应成核作用或蒸汽凝结而形成，其粒径小、数量多，容易相互碰撞而凝聚成积聚态，悬浮时间为数分钟至 数小时，传输距离为1～10 km[8]。从中看出，积聚态颗粒物在空气中悬浮的时间最长，对人体健康危害影响最大。

图2 颗粒物模态分类

3.2 化学特性 室内颗粒物既可以吸附无机化合物，也可吸附有机化合物[6]。无机化合物包括金属元素和无机化合物，如金属细颗粒物及其化合物、氧化硅、石棉等；有机化合物包括碳氢化物、羟基化合物、有机重金属及卤素、含氮氧有机化合物等。由于室内颗粒物大小不一，富集效应强弱不等，到达人体呼吸系统的部位不同，对人体健康的影响也不同。资料显示，Dp≤2.5 μm的可吸入颗粒物对人体健康的影响最大。

4 影响室内颗粒物的因素

影响室内颗粒物的因素很多，主要有：室内通风方式、颗粒物的悬浮沉降、污染源状况及过滤器使用情况等。

4.1 室内通风方式 室内通风方式有三种：机械通风、自然通风和渗透风[9]。机械通风和自然通风是人们有意识的措施，渗透风多是通过建筑结构的缝隙进入室内，不受人为控制。通风时机对室内颗粒物的浓度影响较大，通常在室外空气较好时能有效降低室内颗粒物浓度，反之则相反。

4.2 颗粒物的沉降 沉降是颗粒物在空气中重要的空气动力学运动,也是减少室内颗粒物的主要措施之一；其方式主要有惯性碰撞、重力沉降和布朗扩散三种。室内空气流速、物体表面粗糙度、物体表面与气流之间的温差以及颗粒物的种类和大小等都会对颗粒物的沉降速度产生影响。可吸入颗粒物在室内悬浮时间越长，室内颗粒物的浓度就越高。

4.3 污染源状况 人类室内生活方式是影响室内颗粒物污染程度的重要因素。对室内污染影响较大的空气悬浮颗粒物主要是由室内生活产生[4]，如吸烟、烹饪及燃料燃烧等现象。人员走动、卫生清洁等行为能使颗粒物重新悬浮，即二次悬浮颗粒物。

4.4 过滤器使用情况 室内环境是否采用过滤(净化)器,对颗粒物的污染浓度影响很大，使用过滤净化设备可减少某个范围的颗粒物浓度。

5 室内颗粒物的污染状况

笔者检索了近几年有关室内颗粒物污染状况相关文献(表2)。分析发现，国内外室内空气颗粒物污染具有以下特点。

5.1 发展中国家高于发达国家 近几年检索的资料显示，发展中国家室内颗粒物浓度高于美国、英国、澳大利亚、日本等发达国家[4]，原因有两个方面：一是室外污染浓度高。由于发展中国家多使用低效能燃料，室外环境相对较差，车辆尾气排放多等因素，导致室外颗粒物渗透入室内较多。二是室内污染排放多。发展中国家与发达国家相比，人口多，人均居住面积较小，卫生条件较差，再加上烹饪方式不同，导致室内颗粒物污染源较多。

5.2 公共场所高于居民住宅 室内颗粒物的浓度水平与人员密度紧密相关，在医院或教室人员比较多，生活比较集中，活动比较频繁，产生的颗粒物就越多。

5.3 居民住宅高于办公室 居民住宅内的空气颗粒物浓度高于办公室，与居民住宅内的烹饪、清洁活动等生活方式有着很大关系。另外，办公室大多采用中央空调系统，其过滤技术也是导致室内颗粒物浓度较低的主要原因。

5.4 室内吸烟高于非室内吸烟 吸烟对室内颗粒物浓度增高的影响非常大。特别是在部分发达国家，吸烟已经逐渐成为室内颗粒物的主要污染排放源,如美国居民住宅[23]，室内吸烟条件下PM2.5的浓度为86.1 μg/m3，非吸烟条件下浓度为33.2 μg/m3。

表2 室内颗粒物污染状况统计表[10-23]

5.5 农村高于城市 这与城乡之间的能源利用有着很大关系，农村广泛采用燃烧木材、秸秆、煤炭等高污染、低效能固体燃料作为能源，而城市主要采用天然气、液化气、电等高效能燃料作为能源。另外，农村烹饪炉具对固体燃料的燃烧效率直接影响其颗粒物污染排放强度，也是造成室内颗粒物浓度较高的重要原因。

6 室内颗粒物的健康危害

研究表明，人类一生约90%的时间都在室内度过(暴露时间长),室内污染程度对人体健康的影响远比室外严重[23](暴露环境颗粒物浓度高)，室内细颗粒物对人体健康危害更大。

6.1 不同成分对健康影响 室内颗粒物可以富集数百种以上的不同化合物成分，主要分为无机和有机两大类，其次还可吸附细菌、病毒等病原微生物。不同的化合物均可以颗粒物为载体，进入人体对健康产生不同的影响[24](表3)。

表3 不同颗粒物成分对健康影响

6.2 健康危害的致病机制 室内空气中细颗粒物及超细颗粒物，化学成分杂、Dp小，容易随着呼吸途径到达人体终末支气管和肺泡内(进入部位愈深，扩散面积愈大，停留时间愈长，人体吸收量就愈大)，通过肺泡进入血液循环，转送至其他组织器官，进而导致多系统发病，最终发生不同结果，如衰老、疾病、癌症及死亡等(图3)。

图3 颗粒物致病机制

6.3 暴露导致的相关危害 资料显示[2]，与颗粒物暴露相关的疾病包括：呼吸系统——鼻窦炎、肺功能不全、慢性阻塞性肺部疾病和肺癌等；循环系统——心肌梗死、心律失常、心力衰竭、动脉粥样硬化、冠心病等；生殖系统——不孕不育、早产儿、新生儿病死率上升、宫内发育迟缓、先天功能缺陷和影响胚胎的发育；神经系统——帕金森症、阿尔茨海默病等；内分泌系统——乳腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、糖尿病类疾病等；此外，由于颗粒物含有苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g,h,i]芘等多种多环芳烃类化合物，这些化合物均有不同程度的“致癌、致畸、致突变”效应。

7 展 望

室内颗粒物的化学成分杂、粒径小，长时间生活在污染严重的条件下，可对人体呼吸、循环、生殖、神经及内分泌等多系统造成健康危害。目前，发达国家室内主要以细颗粒物为主，由于我国经济发展模式、能源结构和生活方式等因素，室内存在着粗、细颗粒物并存的态势[25]。

综合国外颗粒物研究进展，我国室内颗粒物与人体的健康影响研究倾向于以下几个方面：(1)研制受体模型：着重研制不同的受体模型，如污染来源解析模型、暴露健康效应模型、化学组分分析模型等,系统分析阐明颗粒物对人体危害程度及机制；(2)综合监测评价：制订科学监测评价规划，选择重点区域、重点人群、重点场所，以掌握分布特点和易聚集的空间，分析颗粒物的分布变化规律及人群健康危害；(3)建立数据共享机制：协调环保、气象和卫生等机构的监测数据和发病数据，建立共享机制，开展颗粒物污染影响健康评估，科学分析暴露剂量与健康效应的理论关系；(4)研究颗粒物控制技术：根据颗粒物来源特性，进行控制技术研究，减少室内颗粒物污染暴露风险，更好地保护人体健康。

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(2014-06-10收稿 2014-08-10修回)

(责任编辑 岳建华)

苏建忠，本科学历，主治医师，E-mail:wjsjz@139.com

1.102613北京，武警后勤部疾病预防控制中心；2.102613北京，武警部队药品仪器检验所；3.100038北京，武警交通指挥部卫生处

李增德，E-mail:wjzbcdc@163.com

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