艾烟组分及其环境影响的研究进展

罗小超，陈洋，钟玉梅，尚娅男，陆文婷，张淋麟，周海燕

(成都中医药大学，四川 成都 611137)

灸法的使用在祖国传统医学的长河中源远流长，是中医学内容中重要的组成部分。灸法，自文字记载以来，最早可以追溯到马王堆汉墓出土的春秋战国时期的《足臂十一脉灸经》和《阴阳十一脉灸经》。在《黄帝内经》中就有灸法的描述，如“故灸焫者，亦从北方来”。《名医别录》记载艾叶“味苦，微温，无毒，主灸百病”。《本草约言》谓艾叶“熟则温五内之湿寒……灸百病之灵丹”。《本草新编》记载艾能“祛寒气而逐湿痹，安疼痛而暖关元”。在中医理论中人们早期就认识到艾灸具有驱寒除湿、温通经络、扶阳固脱的功效，并将其广泛运用于临床。单纯艾烟和艾灸治疗均可改善化疗所致白细胞减少症模型小鼠的造血功能[1]，也可提高快速老化模型小鼠大脑内抗氧化酶活性及增强自由基清除能力从而延缓衰老[2]。艾烟在艾灸治疗中具有治疗作用，其所含化学成分的研究随着分析化学技术的发展也随之展开，以探索其有效成分和毒性成分。

艾燃烧不可避免有烟雾产生。烟雾污染一直都是空气污染的重要组成部分，如1930年马斯河谷烟雾事件、1943年洛杉矶光化学烟雾事件、1952年伦敦烟雾事件、1961年日本四日市哮喘事件和1997年印度尼西亚跨界烟雾污染事件。空气污染显著影响人口平均预期寿命，而公众健康水平与环境空气质量息息相关[3]。空气污染物主要有NO2、SO2、可吸入颗粒等[4]。由于雾霾天气的影响，烟雾及雾霾中的颗粒物质备受人们关注。颗粒物按其粒径大小分为三类，即粒径大于10 μm的可吸入颗粒物(PM10)、粒径为2.5 μm到10 μm的粗颗粒物(PM2.5-10)和粒径小于2.5 μm的细颗粒物(PM2.5)[4]。由于PM10易被鼻和口吸入、PM2.5可吸入细支气管和肺泡[4]，故PM10、PM2.5浓度是评价空气质量的重要指标。近年冬天PM2.5污染较重[5]，在中国其对公众健康影响远大于其它G20国家[3]。艾烟中含有SO2[6]、PM2.5[6]、PM10[7]等空气污染物，其对环境空气质量的影响是研究的焦点。

为此，对艾烟组分及灸室空气质量的研究逐渐开展。目前对艾烟的组分研究主要集中在化学成分和颗粒物质两方面，而化学成分包括有机化合物和无机化合物。本文就艾烟组分及其环境影响进行综述，以探讨艾燃烧时艾烟的功效及安全性。

1 艾烟组分中的有机化合物

目前对艾烟组分研究较多的是有机化合物部分，对鉴定出的有机化合物成分进行药理毒理分析或进行体外实验、动物实验、临床试验研究，以探索艾烟的功效和毒性。对艾烟的有机化合物成分研究主要采用气相色谱-质谱连用法(Gas Chromatography-mass Spectrometry,GC-MC)进行分析，其中艾烟的采集有直接吸收也有经过有机吸收剂吸收，而大部分研究通过计算峰面积归一化含量得到鉴定出的化合物的含量。艾烟的有机化合物成分主要为烷烃[8]、烯烃[9]、酯类[8]、醇类[9]、酮类[9]、醛类[9]、芳香族[8]、呋喃结构类[8]、萜类[10]等，各研究检出的有机化合物种类从19种到126种不等，且相同艾烟经不同吸收剂检出的有机化合物种类和含量也不一致[10](表1)。

表1 艾烟有机化合物组分的相关研究

研究发现艾烟中相对含量最多的有机化合物有D-柠檬烯[10]、乙酰苯[10]、乙醛[12]、丁酸丁酯[9]、4-羟基-4-甲基-2-戊酮[14]、六次甲基四胺[15]、苯酚[16-17]、甲苯[17]。D-柠檬烯是单帖类化合物柠檬烯的右旋异构体，有抗细菌和抗真菌作用[18]，能增强大鼠乙醇性肝损伤模型的抗氧化酶活性从而改善肝功能[19]，在体外对人类急性髓细胞性白血病细胞株HL-60、人膀胱癌EJ细胞、人胃癌MGC803细胞有抑制增殖和诱导凋亡的作用[20-22]，能作为促透剂促进皮肤对药物的吸收[23]。乙酰苯，又称苯乙酮，是一种芳香酮，具有香甜刺激的味道[24]，有抗氧化活性[25]，亦很有可能是一种DNA的光敏剂[26]。乙醛，有强烈刺激臭味，低浓度引起眼和上呼吸道刺激症状，高浓度有吸入麻醉作用，反复接触引起皮炎和结膜炎[27]。丁酸丁酯，是一种具有梨子或菠萝样香气的食用香精[28]。4-羟基-4-甲基-2-戊酮，又名双丙酮醇、二丙酮醇，有香味易燃[29]。六次甲基四胺，又名乌洛托品，为易燃品和易制爆品[30]，在高温或酸性条件下可分解为甲醛和氨[31]，是低毒性物质并具有杀菌作用[32]。苯酚，俗称石炭酸，具有较强的毒性和一定腐蚀性[33]，能灼伤皮肤及损害肝肾功能[34]，长期饮用苯酚污染的水可能会引起贫血、神经系统疾病及癌症[35]。甲苯，是工业和汽车排放的主要挥发性有机化合物之一[36]，可转化为颗粒物(如PM2.5)[37]，具有很高的光化学臭氧制造潜力及神经毒性[38-39]。

艾烟中具有治疗作用的化学成分除了以上含量相对较多的成分，还有桉油精、樟脑、桧脑、石竹烯、石竹烯氧化物、菊奥茧等具有抗菌、抗病毒、抗过敏、抗炎、镇痛作用的物质[9]。同样，艾烟中还含有一些毒性挥发性有机化合物，如苯酚、甲苯、乙醛、邻苯二酚、 对苯二酚、N-甲基哌啶、2、5-二甲基苯酚、4-氨基吡啶等[8,12,15,17]。总挥发性有机化合物(TVOC)是所测空气中挥发性有机化合物的总量，种类多达900多种，为易致癌物质，是室内环境重要的污染物之一[40]。六种不同品牌的艾条燃烧30 min后空气中TVOC为48.06～288.83 μg/m3[41]低于我国GB/T 18883-2002室内空气质量标准8 h均值600 μg/m3[42]。新艾较陈艾燃烧后艾烟中苯酚含量更高，不同年限艾燃烧后艾烟中苯酚浓度为8.3～27.2 mg/m3不等[13]。艾烟中苯酚浓度至少是灸室空气的7.5倍，因而推算出艾灸诊室空气苯酚浓度低于GBZ 2.1-2019国家职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值10 mg/m3[13,43]。艾灸诊室空气中甲苯含量为144.4 μg/m3[44]，低于GBZ 2.1-2019国家职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值50 mg/m3。艾烟中含有的有毒物质虽多，但其量并未超过工业安全标准[12]。5名患者艾灸治疗后灸室空气甲醛浓度为654 μg/m3[45]，超过我国GB/T 18883-2002室内空气质量标准1 h均值100 μg/m3和GBZ 2.1-2019国家职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值最高允许浓度500 μg/m3[42]。灸室空气甲醛8 h平均浓度为157.9 μg/m3[44]，仍高于我国GB/T 18883-2002室内空气质量标准。虽然目前艾烟中未检测出甲醛，但艾灸后灸室空气中甲醛浓度升高并超过国家相关标准，建议加强室内通风、控制室内温度、增加室内植物和增加吸附装置。

2 艾烟组分中的无机化合物

艾烟中检测出的无机化合物有一氧化碳(CO)[6,12]、氨(NH3)[12]、氰化氢(HCN)[12]和二氧化硫(SO2)[6]，灸室空气中检测到CO[46-47]、二氧化碳(CO2)[46]和二氧化氮(NO2)[47](表2)。CO是一种窒息性气体，在体内与血红蛋白结合，降低血液携氧和供氧能力，使全身组织缺氧[48]。艾条燃烧后产生大量的CO，考虑是艾条燃烧不完全所致[12]。灸室空气中测得的CO浓度偏高，但良好的通风能有效降低其浓度并低于限值[47]，且用陈艾代替新艾燃烧亦能减少灸室空气中的CO[46]。NH3高浓度时具有刺激性和腐蚀性，侵袭呼吸道黏膜，可引起咽干咽痛、畏光流泪、胸闷、呛咳等症状，并损害肺、心、肝、肾以及中枢神经系统[49]。艾烟中NH3浓度为2.43 mg/m3高于我国GB/T 18883-2002室内空气质量标准要求0.2 mg/m3[12,42]，但艾烟和灸室空气的物质浓度并不一定相等，故并不能认为灸室空气中NH3超标。HCN是一种剧毒的有害燃烧产物，吸入体内能抑制生物氧化，首先损害脑功能，其5～20 mg/m3浓度接触即可出现头痛、恶心、呕吐、心悸等症状。但艾烟中HCN浓度明显低于我国GBZ 2.1-2007职业卫生标准[12]。SO2是一种常见的大气污染物，对呼吸道有刺激作用，与气管炎、哮喘、肺气肿等呼吸系统疾病发病相关[50]。一项系统评价发现SO2暴露也与高血压的发病风险成正相关[51]。研究发现艾条燃烧后空气中SO2摩尔分数为0.5×10-6[6]，而我国GB/T 18883-2002室内空气质量标准中SO2要求小于0.5 mg/m3[42]，两者不具有可比性，以后关于艾烟中SO2浓度研究可参考相关标准测定。艾条燃烧后灸室空气中CO2浓度为569 ppm与艾条燃烧前的浓度542 ppm变化不大[46]。NO2是评价空气质量的指标之一[52]，对呼吸系统有明显刺激作用，与肺炎死亡率相关[53]。灸室空气NO2浓度明显低于我国相关空气质量标准[47]。艾灸装置加过滤罩后可降低艾灸诊室空气中CO和SO2含量[6]。建议加强灸室通风、选用陈艾产品和带过滤装置的艾灸器，以降低艾烟中有害无机化合物的产生。

表2 艾烟和灸室空气中部分无机化合物浓度检测值与各标准限值 mg/m3

3 艾烟组分中的颗粒物质

因雾霾天气的影响，人们越来越关注空气中的颗粒物质，特别是PM2.5和PM10。PM2.5和PM10浓度能影响呼吸系统和心脑血管疾病入院人次[55]，且与慢性阻塞性肺疾病死亡相关[56]。PM2.5浓度与心血管疾病、呼吸系统疾病和中风的死亡率成正相关[57]。PM2.5较PM10对人体健康的影响更大[58]。艾绒燃烧不可避免有颗粒物质的产生，且艾燃烧后灸室空气中PM2.5和PM10的浓度明显升高[46]。PM2.5及PM10在艾烟和灸室空气中浓度检测值及各标准限值如表3所示。3年3∶1、3年8∶1和10年3∶1的艾绒燃烧后诊室PM10空气质量浓度分别为273.33 μg/m3、172.22 μg/m3和168.89 μg/m3，均超过相关限值，而纯度更高和存放时间更久的艾燃烧产生相对较少的PM10，但仍然高于限值[7]。艾绒燃烧后诊室PM2.5空气质量浓度与艾绒纯度和储存时间却无关[59]。虽然灸室空气中PM2.5和 PM10浓度偏高，但PM2.5对质粒的损害率低于教室和室外空气[59]以及PM10所致的DNA氧化损伤低于其他环境[7]。

表3 艾烟和灸室空气中PM2.5及PM10浓度检测值与各标准限值 μg/m3

由于以上灸室空气PM2.5和PM10浓度是在艾不足1 h燃烧后立即测得，故其24 h平均浓度和年平均浓度是否高于标准限值并不确定，需进一步完善灸室空气中PM2.5和PM10的24 h平均浓度和年平均浓度测定以评估灸室空气质量。但灸室空气PM2.5和PM10浓度在艾燃烧时明显高于限值，其是否会对医务人员和患者产生不良影响需持续关注。体外实验发现高浓度的艾烟可吸入颗粒物有致染色体损伤的风险，而低浓度艾烟无此作用，且其遗传毒性也呈浓度依赖[61]。排气通风是减少灸室空气PM2.5和PM10浓度的有效途径[46,47]，且易于实施，应在临床工作中加强推广。艾灸装置加过滤罩后也可降低灸室空气中PM2.5浓度[6]，建议加强艾烟过滤装置的使用。

4 小结

艾烟多样的组分决定了其复杂的作用，包括治疗作用、毒性作用、空气污染作用等。目前艾烟的治疗作用是明确的，但是其毒性作用和空气污染作用对艾烟暴露人群健康产生的短期和长期影响尚不清楚。实验室发现艾烟暴露低、中、高浓度12周大鼠无中毒死亡以及肺、骨骼肌病理无差异[59]。流行病学发现艾烟暴露10年以下和暴露10年以上的针灸师人群呼吸系统症状、神经系统症状、眼部症状、鼻喉部症状、皮肤肌肉症状阳性率无显著差异[62]。艾燃烧时艾烟中含有毒性物质和空气污染物是肯定的，且高于相关标准限值，而通风排气能有效降低CO、PM2.5、PM10和甲醛，纯度更高和存放时间更长的艾燃烧的艾烟中PM10更少，所以建议艾灸诊室加强通风，并使用质量更高的陈艾和有效的艾烟过滤装置，尽量避免长时间暴露于高浓度艾烟中。