颗粒物对健康的影响与相关因素

（一）颗粒物的化学组分

在本章第一节中讲述了大气颗粒物的不同来源及其复杂的化学组分。颗粒物的健康影响与其化学组分是密切相关的，不同化学组分的颗粒物所引起健康危害的类型和能力有所不同，探讨大气颗粒物中不同化学组分对人群健康的影响已经成为当前研究的热点和难点。目前我国研究者在此研究领域已取得了一定的研究进展，获得了大气颗粒物中不同组分对人群健康影响的基础研究数据。

在北京进行的健康人群心血管生物指标及肺功能指标对PM2.5污染水平及化学组分改变的早期和持续反应研究中，研究者观察到郊区大气PM2.5污染水平高于城区，与郊区PM2.5中二次污染成分和含量显著高于城区有关，但是城区PM2.5中来源于机动车尾气的碳质含量显著高于郊区。PM2.5的化学组分与心肺系统指标间的关联分析结果显示，对血压水平有重要影响的组分包括：OC、EC、Ni、Zn、Mg、Pb、As、Cl-和F-等，其中以碳质组分的影响最为明显；对心血管生物指标有重要影响的化学组分包括：Zn、Co、Mn、Al、Cl-、 OC等，其中以过渡金属的效应最为稳定；对肺功能有重要影响的化学组分包括：Cu、Cd、As和Sn。上述在大气PM2.5健康效应中起关键作用的化学成分主要来源于二次硝酸盐/硫酸盐、扬尘、燃煤排放、二次有机颗粒物、交通排放、冶金排放等（见图2-1）。

在西安开展的一项研究首次研究了西安PM2.5的化学组成与全病因死亡率以及心肺系统疾病死亡率间的关系。该研究采用广义线性泊松模型分析了西安市2004—2008年逐日PM2.5中的多种化学组分，2004—2008年的OC、EC和10种水溶性离子以及2006—2008年的15种无机元素对日死亡率变化的影响。结果显示PM2.5中OC、EC、Cl-、Cl和Ni对全病因死亡率、心血管系统疾病和呼吸系统疾病的死亡率均有显著影响。与全死因死亡率和心血管系统疾病死亡率之间的关系强于PM2.5的质量浓度与两种死亡率之间的关系，说明化石燃料排放的化学组分对人体健康有重大影响。

体内和体外实验同样显示PM2.5中不同组分的作用有所差异。探讨PM2.5中不同组分的细胞毒性研究显示奥运期间PM2.5所致细胞毒性较奥运前有所降低，与PM2.5中碳质及金属组分的浓度降低有一定关联；动物实验研究则显示金属Ni在PM2.5对大鼠心血管系统的影响中起着重要作用，可导致血管功能损伤、炎症、氧化应激反应、心脏自主神经调节功能紊乱等不良心血管系统反应。

（二）颗粒物的浓度

我国开展的PM2.5对健康影响的研究显示，PM2.5暴露可导致全病因死亡率及居民心肺系统疾病死亡率增加，且暴露-反应关系基本上不存在阈值。这与之前美国哈佛六城市的研究结果是一致的，在PM2.5浓度低于30 μg/m3的条件下，PM2.5与人群总死亡率之间存在线性的暴露-反应关系，且该反应关系在PM2.5浓度低于2 μg/m3时仍存在。

图2-1　北京市大气不同来源的PM2.5与健康指标的关联强度

（改自Wu S，2014）

由于我国大气颗粒物的浓度水平较高、变化范围较宽，因此颗粒物暴露导致人体健康影响的暴露-反应关系更为复杂，可能出现非线性的关系。在上海开展的一项研究使用广义相加模型分析了上海市2004年3月至2005年12月PM2.5日均浓度对死亡率等健康急性效应的影响。研究期间，PM2.5的日均质量浓度为56.4 μg/m3。图2-2显示了PM2.5日均值与居民死亡风险对数值之间的暴露-反应关系。由图可见，PM2.5与总死亡率和心血管系统疾病风险间的呈现出非线性的暴露-反应关系，且在浓度较低和较高处变得平坦；而PM2.5与呼吸系统疾病死亡率的暴露-反应关系则大体上呈现线性关系。

由于迄今为止的研究尚未能发现颗粒物对健康影响阈值，因此提示应基于风险管理来进一步修订我国的颗粒物污染控制标准以保护人群健康。

（三）人群易感性(www.xing528.com)

颗粒物对人群的健康影响与人群易感性也有密切关系。不同的年龄、身高体重、健康状况、遗传因素、生活方式等均会对颗粒物的健康效应产生影响。如儿童、孕妇、老年人、本身患有疾病的人群均属于易感人群。

图2-2　PM2.5对各种死因死亡风险对数值的暴露-反应关系曲线

（改自Kan H，2007）

与成人相比，儿童正处于生长发育的关键时期，发育中的机体对大气颗粒物的危害更为敏感，并且儿童单位体重接触的污染物量较成人更多，因此更容易受到颗粒物的影响。孕妇在妊娠期生理特征发生特殊变化，包括肺泡通气量增加、需氧量增加，并且胎儿细胞的快速增殖以及器官形成均使其对颗粒物影响的易感性增加。

研究显示，颗粒物污染对老年人群以及本身患有疾病的人群（如高血压患者、冠心病患者、慢性支气管炎患者、哮喘患者、慢性阻塞性肺气肿患者等）的影响更加明显。此外，遗传因素也是颗粒物致机体损伤的易感因素之一。

还有研究提示颗粒物与人体健康影响之间的暴露-反应关系也与人群的易感性有关，如颗粒物暴露与儿童呼吸系统症状发生率之间的暴露-反应关系在不同易感状态儿童中表现不一致，在患有支气管炎的儿童中表现为“S”型曲线，而在患有哮喘的儿童中表现为“U”型曲线。

（四）其他因素

由于颗粒物与噪声、气象等其他因素同时存在于环境中，这些因素同样也会对人体健康产生影响，因此颗粒物与其他因素的联合作用近年来引起了研究者的密切关注。

机动车数量的急剧增加不仅使交通来源排放的颗粒物污染形势严峻，而且交通噪声问题也日益凸显。颗粒物与噪声同时存在于交通环境中，而且两者均可作用于心血管系统，导致包括心脏自主神经系统调节功能紊乱、血压升高、心肌梗死等一系列不良影响，因此有研究者提出两种因素在对心血管系统的影响中可能具有交互作用，但是目前仅有几项研究同时考虑两种因素对心血管系统的影响，并且未得出一致结论。在北京开展的一项研究同时探讨了PM2.5、BC与噪声对健康人群HRV指标的影响，研究以噪声的中位数值（65.6 dB（A））为分界线将噪声分成高低两个水平，结果显示在高噪声水平［噪声＞65.6 dB（A）］时，PM2.5和BC对HRV的指标影响较低噪声水平［噪声＞65.6 dB（A）］更为显著，说明高噪声水平可加剧PM2.5和BC对心脏自主神经调节功能的影响，两者的同时暴露可能导致人群心血管系统健康风险增加。

除噪声因素外，颗粒物和气象因素如温度之间的联合作用也引起了研究者的关注。研究发现气温变化也可对人群健康产生影响，因此已经有研究者就颗粒物和温度之间是否具有联合作用进行了探索。如在天津开展的一项研究中同时收集了日均PM10和温度数据，并与疾病死亡率进行关联分析，结果显示在高温水平下PM10与心血管系统及呼吸系统疾病死亡率之间的关联比在低温水平下更为显著。

上述研究提示，在研究颗粒物的健康效应时，应充分考虑颗粒物的化学组分、人群易感性以及其他因素如温度、气象因素等方面的影响，为全面进行颗粒物的健康影响评价提供科学依据。