大气细颗粒物所致健康危害及其干预措施研究进展

李聪敏，袁明洋，王钰婷，吴卫东，2，姜碧杰，2

(1.新乡医学院公共卫生学院，河南 新乡 453003；2.河南省空气污染健康效应与干预国际联合实验室，河南 新乡 453003)

工业化进程的加快伴随着能源消耗量和交通工具保有量的增加，导致空气污染的情况日益严重，目前我国大气颗粒物污染问题十分严重，其中大气细颗粒物(fine particulate matters，PM2.5) 逐渐成为影响空气质量的主要因素之一。大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称,PM2.5是指其中空气动力学直径≤2.5 μm的颗粒物，是大气颗粒物的重要组成部分。PM2.5具有粒径小、比表面积大、吸附有毒有害物质多、在空气中悬浮时间久、输送距离远、易进入呼吸道等特点，能导致呼吸系统和心血管系统疾病，造成免疫功能降低、胃肠道功能和神经功能紊乱以及皮肤应激性损伤，因而对人体健康和大气环境质量有较大影响。采取有效措施干预PM2.5引起的健康危害是目前的一个重要研究方向。本文就PM2.5所致健康危害及其干预措施进行综述

1 PM2.5的理化性质

1.1 PM2.5来源及组成成分PM2.5来源较广，自然界来源包括风沙扬尘、森林火灾、火山爆发，但其主要来源是由人为因素所造成，如冬季供暖所燃烧的煤炭、汽车尾气、工业废气等，此类来源的颗粒物常含有特殊的有毒有害物质，如镉、铅、锌等[1]。PM2.5的成分主要分为有机物和无机物2大类，有机物主要包括烃类、酰胺类、醇醛类、病原微生物等；无机物主要包括地壳元素、重金属和无机盐[2-3]。PM2.5对机体造成危害的主要原因是其所携带的有毒重金属、病原微生物通过呼吸系统进入机体，进一步通过血液循环进入机体其他组织器官，对呼吸系统、心血管系统等造成损伤。受城市能源结构、工业生产、污染控制措施、常年风向风速、日降水量、日照时数等原因影响，不同城市的PM2.5组分来源也不相同，我国北方银川、乌鲁木齐等城市的PM2.5中道路扬尘和风沙所占比例极高，工业化城市如鞍山、攀枝花等城市的PM2.5主要来源于煤炭燃烧。组成成分不同的PM2.5对人群的健康影响不同。

1.2 浓度大气颗粒物浓度包括质量浓度(mass concentrations，MC)和数量浓度(number concentra-tions,NC)，最新实施的环境空气质量标准规定，我国的PM2.5二级标准日均值和年均值分别为 75 μg·m-3和35 μg·m-3[4]。流行病学和毒理学研究发现，颗粒物的浓度与呼吸系统及心血管系统疾病的发病率、病死率呈正相关，在易感人群、儿童和老年人群体中该现象尤为明显[5-6]。有研究者在研究空气污染对系统性红斑狼疮的潜在影响时发现，PM2.5浓度高时系统性红斑狼疮患者的部分肾炎检测指标异常情况更为严重，说明高浓度PM2.5会影响人体免疫系统功能，对患有免疫系统疾病的患者影响更为严重[7]。

2 PM2.5所致健康危害

2.1 PM2.5对呼吸系统的影响PM2.5通过呼吸系统进入机体，肺部是PM2.5与机体接触的第1个靶器官[8]，PM2.5进入呼吸系统，可导致肺炎[9-11]、哮喘、慢性阻塞性肺疾病[12-13]、肺间质纤维化甚至肺癌等呼吸系统疾病的发生[14-15]，同时也会加速原有疾病进程，增加呼吸系统疾病住院率及病死率[16]。PM2.5浓度上升易造成呼吸系统疾病发病率和病死率的联动性提升，例如，燃煤取暖等空气污染会在某种程度上损伤儿童的心肺功能。流行病学分析发现，北京地区2013年PM2.5的污染程度与当地某医院急诊科接收的呼吸系统疾病发病率显著相关，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者的门诊量与PM2.5的污染程度显著相关[17]。

2.2 PM2.5对心血管系统的影响PM2.5所携带的部分物质如有毒重金属、细菌、真菌等可穿过肺泡间质进入毛细血管网，到达全身各处，造成更多的健康问题。有调查表明，接触PM2.5的人群更易患心血管系统疾病，促发心律失常，加剧高血压症状，增加脑卒中风险[18]，增加人群住院率[19]，甚至增加居民病死率[20]。也有学者研究空气颗粒物引起的肺损伤及血液继发性变化，发现空气颗粒物引起血液黏度增加，并且在存在心血管或呼吸系统疾病的情况下更容易导致心肌梗死[21]。严超等[22]对长期暴露于PM2.5大鼠的各器官进行分析，发现大鼠中长期暴露于来源于汽车尾气的PM2.5中可导致其肺、心、肝、脾、肾炎症性损伤，其中肺、心脏及肝脏可见明显的病理损伤。

2.3 PM2.5对生殖系统的影响关于PM2.5对男性生殖系统影响的流行病学调查研究显示，PM2.5导致男性精子参数改变和精子数量显著下降[23]。有学者研究了空气污染指数与精子参数的关系，结果显示，在冬季，即PM2.5浓度最高的季节，受试对象的精子浓度显著下降，精子活力与PM2.5浓度呈负相关[24]。动物实验也发现，PM2.5对雄性生殖系统有严重损伤[25]。严超等[26]通过呼吸道染毒构建Sprague Dawley(SD)大鼠PM2.5长期暴露模型，研究PM2.5长期暴露对SD大鼠生殖功能的影响，结果表明，与对照组雌鼠受孕率(100%)相比，PM2.5暴露组雌鼠受孕率(高剂量组50%，低剂量组70%)明显降低；而与对照组雄鼠相比，PM2.5暴露组雄鼠附睾精液中精子数量和质量明显下降，精子畸形率升高，生精小管结构紊乱，管腔精子数减少，部分次级精母细胞脱落至管腔，睾丸组织中Connexin 43蛋白表达下降，血睾屏障破坏，最终导致生殖功能损伤。流行病学调查发现，PM2.5对孕妇及其体内胎儿也有显著影响，可能造成孕妇早产、流产、难产甚至死产，也可能造成胎儿宫内发育迟缓、出生体质量偏低、出生缺陷等[27-28]。有研究发现，美国4个城市孕妇怀孕期间颗粒物暴露与新生儿出生体质量偏低有关[29]。张丰泉等[30]将雌性大鼠暴露于PM2.5，观察其对大鼠妊娠前后体内激素水平和妊娠结局的影响，结果提示，PM2.5可能通过影响机体内分泌激素水平而影响妊娠结局。

2.4 PM2.5对皮肤的影响PM2.5也可直接作用于皮肤组织，影响皮肤的完整性，加速皮肤老化，造成面部色斑形成，加重某些特异性皮炎的临床症状，提高湿疹等疾病的患病率[31-32]。有学者评估了空气污染对400名女性白人皮肤老化的影响，内在皮肤和外在皮肤老化评分表明，微粒污染也可能影响皮肤老化[33]。KRUTMANN等[34]对400名40～90岁中国人的研究发现，高PM2.5暴露组老年性雀斑样痣发病率高于低PM2.5暴露组，其原因可能是PM2.5所携带的有机化合物渗透皮肤，影响角质形成细胞和黑色素细胞的活性。

2.5 其他PM2.5不仅能够导致人群短期死亡率和长期死亡率增加，长期暴露于其中还能增加各种器官罹患癌症的风险[35]，国际癌症研究机构于2013年10月正式将大气颗粒物列为Ⅰ级致癌物[36]。有流行病学实验发现，长期暴露于PM2.5环境中会导致人体血压、血糖、血脂升高[37]。

3 PM2.5健康危害的干预研究进展

3.1 中草药在PM2.5所致健康危害干预中的运用如今很多研究者开始采用个体化措施降低PM2.5引起的健康危害。中药是中国的传统药物，部分中药有消炎、抗氧化、抗癌等功效，可用于预防和治疗PM2.5引起的健康危害。翁晓芹等[38]利用不同浓度的丹皮酚干预受PM2.5刺激的BASE-2B细胞，发现丹皮酚干预可抑制PM2.5引起的血管内皮生长因子的表达，且丹皮酚浓度越高抑制效果越明显。吴晓芳等[39]通过研究不同浓度PM2.5及不同浓度芍药苷对支气管上皮细胞的交互影响，发现芍药苷对PM2.5所致BASE-2B细胞生长抑制有一定的保护作用。有研究发现，蝉芩颗粒可通过抑制神经生长因子表达而减轻PM2.5所致呼吸道神经源性炎症[40]。也有研究表明，补肺活血胶囊可降低PM2.5所致小鼠肺组织中炎性介质的表达，缓解小鼠肺组织中的炎性反应程度[41]。

虽然PM2.5对心肺疾病患者、年老体弱者危害较明显，但是考虑到健康人群的人口基数较大，因此，PM2.5对健康人群的危害也不容小觑。叶国生[42]依据自己从医多年的经验发明了一种抗PM2.5茶饮，该茶饮采用石胡荽、芦根、桑叶等中草药原料混合制成，具有消除呼吸道炎症，提高肺部氧气利用率，提高呼吸道拦截PM2.5能力，清除呼吸道内附着的PM2.5沉积物，增强肺部抵抗力，减少呼吸系统疾病发生等功能，且不损伤身体，可以达到提高肺部抵抗力，预防因PM2.5引起的咳嗽、哮喘以及支气管炎等症状的目的。

3.2 临床护理干预对PM2.5所致疾病的影响采取针对性护理干预措施能够有效延缓PM2.5所引起的疾病和症状。房锐等[43]采用流行病学方法探讨综合护理干预对PM2.5诱发慢性阻塞性肺疾病患者呼吸功能的影响，发现开展PM2.5专项综合护理患者的治疗效果较常规内科护理显著。有学者使用随机交叉试验设计观察佩戴高效口罩能否降低冠状动脉粥样硬化性心脏病患者在城市中的暴露剂量，研究发现，佩戴高效口罩可以减轻个人暴露，从而减少冠状动脉粥样硬化性心脏病患者的临床症状，减慢疾病进程[44]。有研究表明，氢气能够预防和治疗由炎症导致的肺部疾病[45]，陈国强[46]将PM2.5导致的哮喘模型大鼠连续30 d每天2 h 暴露于含体积分数为66%H2的氢氧混合气中，结果显示，H2能够减轻模型大鼠的炎症反应，因而在一定程度上可以改善呼吸道高反应症状。

3.3 营养保健品对PM2.5所致健康危害的干预作用李航等[47]研究发现，鱼油能减少呼吸道炎性因子释放，对PM2.5所致大鼠呼吸道损伤有明显的保护作用。杜喜浩等[48]发现，给SD大鼠补充维生素E和脂肪酸可以提高体内超氧化物歧化酶及谷胱甘肽过氧化物酶的活性，从而拮抗PM2.5对机体所造成的心肺系统反应和氧化应激损伤。张凡等[49]对兼有食用药用价值的动植物资源进行了探索研究，发现琐琐葡萄多糖能够改善肺通透性，从而对PM2.5诱导的肺损伤大鼠具有一定保护作用。

4 总结

近年来，为了了解空气污染造成的健康危害，研究人员在多个方向进行了探索和尝试，目前认为PM2.5通过炎症及氧化应激对机体造成损伤，可以通过减少机体炎症反应、降低机体氧化损伤的措施干预大气污染造成的健康危害。虽然空气污染导致机体健康危害的研究已取得一些进展，但采取有效措施降低空气污染所致危害的研究仍较少，有待进一步加强。