蘇建忠，葛海生，曹德康，鄒 艷綜述 李增德 審校

室內(nèi)顆粒物及其主要危害

蘇建忠1，葛海生2，曹德康1，鄒 艷3綜述 李增德1審校

顆粒物；室內(nèi)污染；健康危害

近年來，霧霾對(duì)人體健康的危害引起社會(huì)廣泛關(guān)注，人大部分時(shí)間生活在室內(nèi)，室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)人體的影響更不容忽視。受各種污染因素的影響，室內(nèi)污染通常分為氣態(tài)污染、氣味污染、顆粒物污染，其中顆粒物是室內(nèi)空氣重要污染物之一，也是評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。筆者綜合國內(nèi)外顆粒物污染資料，對(duì)其污染來源、理化特性、影響因素、污染狀況及健康危害等方面進(jìn)行了分析,并對(duì)其研究方向進(jìn)行了展望。

1 室內(nèi)顆粒物的定義與分類

1.1 定義 室內(nèi)顆粒物是指懸浮在封閉空間內(nèi)固體和液體顆粒物的總稱[1]?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑(dynamic diameter of particles，Dp)≤100 μm的為總懸浮顆粒物，Dp≤10 μm的為可吸入顆粒物。

1.2 分類 目前室內(nèi)顆粒物尚無統(tǒng)一的分類方法，主要根據(jù)沉降特性和Dp分類。由于室內(nèi)顆粒物的化學(xué)性質(zhì)及生物健康均與Dp密切相關(guān)，通常依據(jù)Dp大小將室內(nèi)顆粒物分為以下幾類[2](圖1)。其中，Dp≤10 μm的顆粒物對(duì)人體健康影響較大。

圖1 室內(nèi)顆粒物分類

2 室內(nèi)顆粒物的來源

主要是室內(nèi)污染排出和室外污染滲透。判斷其來源是由室內(nèi)產(chǎn)生，還是由室外滲透，可以用室內(nèi)外顆粒物濃度或碳物質(zhì)的比值(I/O)判定，比值≤1，說明室內(nèi)沒有明顯的污染排放源，反之則相反[3]。

2.1 室內(nèi)污染排出 除少量室內(nèi)顆粒物的來源尚不清楚外，室內(nèi)顆粒物主要由吸煙、烹飪、清潔、辦公、裝潢等人類活動(dòng)排放污染(表1)[4-6]。其中，煙草、烹飪是室內(nèi)環(huán)境中超細(xì)顆粒物和細(xì)顆粒物的主要污染源[7]；室內(nèi)活動(dòng)對(duì)顆粒物濃度的影響也很大，如清潔、辦公、裝潢，是室內(nèi)環(huán)境中粗顆粒物的污染源。

2.2 室外污染滲透 室外滲透是室內(nèi)顆粒物的另一重要來源；室外顆粒物來源不同，粒徑大小不一(表1)。在城鎮(zhèn)，由于我國城市建設(shè)處于建筑高峰期，建筑工程、城市清掃、機(jī)動(dòng)車尾氣、風(fēng)沙揚(yáng)塵等產(chǎn)生顆粒物污染較重，通過建筑縫隙向室內(nèi)污染滲透也相對(duì)較大；在農(nóng)村，顆粒物污染的主要來源有：道路修建，燃燒用木材、秸稈，生活燃煤等高污染、低效能燃料。

表1 室內(nèi)外顆粒物不同來源粒徑大小

3 室內(nèi)顆粒物的理化特性

3.1 物理特性 根據(jù)其來源和Dp不同，呈現(xiàn)出三種模態(tài)(圖2)。粗模態(tài)主要為機(jī)械過程產(chǎn)生的一次污染顆粒物，其粒徑較大，懸浮時(shí)間為數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)，傳輸距離為1～10 km[8]，通常為粗顆粒物；積聚態(tài)主要由蒸汽凝結(jié)而形成，這種模態(tài)主要為二次污染顆粒物，懸浮時(shí)間長(數(shù)天至數(shù)周)，傳輸距離為100～1000 km[8]，依據(jù)Dp將其劃分為細(xì)顆粒物；核模態(tài)主要是由氣體分子通過化學(xué)反應(yīng)成核作用或蒸汽凝結(jié)而形成，其粒徑小、數(shù)量多，容易相互碰撞而凝聚成積聚態(tài)，懸浮時(shí)間為數(shù)分鐘至 數(shù)小時(shí)，傳輸距離為1～10 km[8]。從中看出，積聚態(tài)顆粒物在空氣中懸浮的時(shí)間最長，對(duì)人體健康危害影響最大。

圖2 顆粒物模態(tài)分類

3.2 化學(xué)特性 室內(nèi)顆粒物既可以吸附無機(jī)化合物，也可吸附有機(jī)化合物[6]。無機(jī)化合物包括金屬元素和無機(jī)化合物，如金屬細(xì)顆粒物及其化合物、氧化硅、石棉等；有機(jī)化合物包括碳?xì)浠?、羥基化合物、有機(jī)重金屬及鹵素、含氮氧有機(jī)化合物等。由于室內(nèi)顆粒物大小不一，富集效應(yīng)強(qiáng)弱不等，到達(dá)人體呼吸系統(tǒng)的部位不同，對(duì)人體健康的影響也不同。資料顯示，Dp≤2.5 μm的可吸入顆粒物對(duì)人體健康的影響最大。

4 影響室內(nèi)顆粒物的因素

影響室內(nèi)顆粒物的因素很多，主要有：室內(nèi)通風(fēng)方式、顆粒物的懸浮沉降、污染源狀況及過濾器使用情況等。

4.1 室內(nèi)通風(fēng)方式 室內(nèi)通風(fēng)方式有三種：機(jī)械通風(fēng)、自然通風(fēng)和滲透風(fēng)[9]。機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)是人們有意識(shí)的措施，滲透風(fēng)多是通過建筑結(jié)構(gòu)的縫隙進(jìn)入室內(nèi)，不受人為控制。通風(fēng)時(shí)機(jī)對(duì)室內(nèi)顆粒物的濃度影響較大，通常在室外空氣較好時(shí)能有效降低室內(nèi)顆粒物濃度，反之則相反。

4.2 顆粒物的沉降 沉降是顆粒物在空氣中重要的空氣動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng),也是減少室內(nèi)顆粒物的主要措施之一；其方式主要有慣性碰撞、重力沉降和布朗擴(kuò)散三種。室內(nèi)空氣流速、物體表面粗糙度、物體表面與氣流之間的溫差以及顆粒物的種類和大小等都會(huì)對(duì)顆粒物的沉降速度產(chǎn)生影響。可吸入顆粒物在室內(nèi)懸浮時(shí)間越長，室內(nèi)顆粒物的濃度就越高。

4.3 污染源狀況 人類室內(nèi)生活方式是影響室內(nèi)顆粒物污染程度的重要因素。對(duì)室內(nèi)污染影響較大的空氣懸浮顆粒物主要是由室內(nèi)生活產(chǎn)生[4]，如吸煙、烹飪及燃料燃燒等現(xiàn)象。人員走動(dòng)、衛(wèi)生清潔等行為能使顆粒物重新懸浮，即二次懸浮顆粒物。

4.4 過濾器使用情況 室內(nèi)環(huán)境是否采用過濾(凈化)器,對(duì)顆粒物的污染濃度影響很大，使用過濾凈化設(shè)備可減少某個(gè)范圍的顆粒物濃度。

5 室內(nèi)顆粒物的污染狀況

筆者檢索了近幾年有關(guān)室內(nèi)顆粒物污染狀況相關(guān)文獻(xiàn)(表2)。分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外室內(nèi)空氣顆粒物污染具有以下特點(diǎn)。

5.1 發(fā)展中國家高于發(fā)達(dá)國家 近幾年檢索的資料顯示，發(fā)展中國家室內(nèi)顆粒物濃度高于美國、英國、澳大利亞、日本等發(fā)達(dá)國家[4]，原因有兩個(gè)方面：一是室外污染濃度高。由于發(fā)展中國家多使用低效能燃料，室外環(huán)境相對(duì)較差，車輛尾氣排放多等因素，導(dǎo)致室外顆粒物滲透入室內(nèi)較多。二是室內(nèi)污染排放多。發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家相比，人口多，人均居住面積較小，衛(wèi)生條件較差，再加上烹飪方式不同，導(dǎo)致室內(nèi)顆粒物污染源較多。

5.2 公共場(chǎng)所高于居民住宅 室內(nèi)顆粒物的濃度水平與人員密度緊密相關(guān)，在醫(yī)院或教室人員比較多，生活比較集中，活動(dòng)比較頻繁，產(chǎn)生的顆粒物就越多。

5.3 居民住宅高于辦公室 居民住宅內(nèi)的空氣顆粒物濃度高于辦公室，與居民住宅內(nèi)的烹飪、清潔活動(dòng)等生活方式有著很大關(guān)系。另外，辦公室大多采用中央空調(diào)系統(tǒng)，其過濾技術(shù)也是導(dǎo)致室內(nèi)顆粒物濃度較低的主要原因。

5.4 室內(nèi)吸煙高于非室內(nèi)吸煙 吸煙對(duì)室內(nèi)顆粒物濃度增高的影響非常大。特別是在部分發(fā)達(dá)國家，吸煙已經(jīng)逐漸成為室內(nèi)顆粒物的主要污染排放源,如美國居民住宅[23]，室內(nèi)吸煙條件下PM2.5的濃度為86.1 μg/m3，非吸煙條件下濃度為33.2 μg/m3。

表2 室內(nèi)顆粒物污染狀況統(tǒng)計(jì)表[10-23]

5.5 農(nóng)村高于城市 這與城鄉(xiāng)之間的能源利用有著很大關(guān)系，農(nóng)村廣泛采用燃燒木材、秸稈、煤炭等高污染、低效能固體燃料作為能源，而城市主要采用天然氣、液化氣、電等高效能燃料作為能源。另外，農(nóng)村烹飪爐具對(duì)固體燃料的燃燒效率直接影響其顆粒物污染排放強(qiáng)度，也是造成室內(nèi)顆粒物濃度較高的重要原因。

6 室內(nèi)顆粒物的健康危害

研究表明，人類一生約90%的時(shí)間都在室內(nèi)度過(暴露時(shí)間長),室內(nèi)污染程度對(duì)人體健康的影響遠(yuǎn)比室外嚴(yán)重[23](暴露環(huán)境顆粒物濃度高)，室內(nèi)細(xì)顆粒物對(duì)人體健康危害更大。

6.1 不同成分對(duì)健康影響 室內(nèi)顆粒物可以富集數(shù)百種以上的不同化合物成分，主要分為無機(jī)和有機(jī)兩大類，其次還可吸附細(xì)菌、病毒等病原微生物。不同的化合物均可以顆粒物為載體，進(jìn)入人體對(duì)健康產(chǎn)生不同的影響[24](表3)。

表3 不同顆粒物成分對(duì)健康影響

6.2 健康危害的致病機(jī)制 室內(nèi)空氣中細(xì)顆粒物及超細(xì)顆粒物，化學(xué)成分雜、Dp小，容易隨著呼吸途徑到達(dá)人體終末支氣管和肺泡內(nèi)(進(jìn)入部位愈深，擴(kuò)散面積愈大，停留時(shí)間愈長，人體吸收量就愈大)，通過肺泡進(jìn)入血液循環(huán)，轉(zhuǎn)送至其他組織器官，進(jìn)而導(dǎo)致多系統(tǒng)發(fā)病，最終發(fā)生不同結(jié)果，如衰老、疾病、癌癥及死亡等(圖3)。

圖3 顆粒物致病機(jī)制

6.3 暴露導(dǎo)致的相關(guān)危害 資料顯示[2]，與顆粒物暴露相關(guān)的疾病包括：呼吸系統(tǒng)——鼻竇炎、肺功能不全、慢性阻塞性肺部疾病和肺癌等；循環(huán)系統(tǒng)——心肌梗死、心律失常、心力衰竭、動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病等；生殖系統(tǒng)——不孕不育、早產(chǎn)兒、新生兒病死率上升、宮內(nèi)發(fā)育遲緩、先天功能缺陷和影響胚胎的發(fā)育；神經(jīng)系統(tǒng)——帕金森癥、阿爾茨海默病等；內(nèi)分泌系統(tǒng)——乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌、糖尿病類疾病等；此外，由于顆粒物含有苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g,h,i]芘等多種多環(huán)芳烴類化合物，這些化合物均有不同程度的“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)。

7 展 望

室內(nèi)顆粒物的化學(xué)成分雜、粒徑小，長時(shí)間生活在污染嚴(yán)重的條件下，可對(duì)人體呼吸、循環(huán)、生殖、神經(jīng)及內(nèi)分泌等多系統(tǒng)造成健康危害。目前，發(fā)達(dá)國家室內(nèi)主要以細(xì)顆粒物為主，由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、能源結(jié)構(gòu)和生活方式等因素，室內(nèi)存在著粗、細(xì)顆粒物并存的態(tài)勢(shì)[25]。

綜合國外顆粒物研究進(jìn)展，我國室內(nèi)顆粒物與人體的健康影響研究?jī)A向于以下幾個(gè)方面：(1)研制受體模型：著重研制不同的受體模型，如污染來源解析模型、暴露健康效應(yīng)模型、化學(xué)組分分析模型等,系統(tǒng)分析闡明顆粒物對(duì)人體危害程度及機(jī)制；(2)綜合監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)：制訂科學(xué)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)規(guī)劃，選擇重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)人群、重點(diǎn)場(chǎng)所，以掌握分布特點(diǎn)和易聚集的空間，分析顆粒物的分布變化規(guī)律及人群健康危害；(3)建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制：協(xié)調(diào)環(huán)保、氣象和衛(wèi)生等機(jī)構(gòu)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和發(fā)病數(shù)據(jù)，建立共享機(jī)制，開展顆粒物污染影響健康評(píng)估，科學(xué)分析暴露劑量與健康效應(yīng)的理論關(guān)系；(4)研究顆粒物控制技術(shù)：根據(jù)顆粒物來源特性，進(jìn)行控制技術(shù)研究，減少室內(nèi)顆粒物污染暴露風(fēng)險(xiǎn)，更好地保護(hù)人體健康。

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(2014-06-10收稿 2014-08-10修回)

(責(zé)任編輯 岳建華)

蘇建忠，本科學(xué)歷，主治醫(yī)師，E-mail:wjsjz@139.com

1.102613北京，武警后勤部疾病預(yù)防控制中心；2.102613北京，武警部隊(duì)藥品儀器檢驗(yàn)所；3.100038北京，武警交通指揮部衛(wèi)生處

李增德，E-mail:wjzbcdc@163.com

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