室内空气净化：颗粒物进入人体解析

被吸入体内的颗粒物由于其大小的不同，在呼吸系统内的沉降机制也不相同。具体特征请参考本篇第1章1.2节中的相应内容。颗粒物的沉降机制分为3种。第一，“惯性作用”：该机制主要造成大粒子的沉降（10μm以上），这一类沉降通常发生在从鼻子到上呼吸道的部位，而沉降在更深部位的则主要是10μm以下的粒子。第二，“重力沉降”：空气中的颗粒物受到重力作用沉降于呼吸系统内壁。易沉降在呼吸气流速度出现下降的气管、支气管和肺泡中，粒径主要在0.5～2μm。第三，“扩散作用”：颗粒物在布朗运动的作用下产生移动，其中粒径在0.5μm以下的粒子会沉降在细支气管到肺泡的位置。

上述颗粒物虽然都沉降在人体内，但由于其各自的物理或化学特征不尽相同，因此在呼吸系统中的沉降率也有很大的不同。颗粒物在呼吸系统中的总沉降率，可以通过计算实际沉降量占总吸入量的比例来计算：

总沉降率=沉降量/总吸入量

总吸入量=暴露浓度×呼吸量×暴露时间

实际上，颗粒物在呼吸系统中不同部位的沉降率也是不一样的。因此，在判断颗粒物对人体的影响时，仅知道总沉降率是不够的，还需要分别掌握具体部位的沉降率。在这里，将其称为呼吸系统区域沉降率或呼吸器官沉降率。这样一来，按照沉降粒子的排泄机制，可以将呼吸系统分为鼻咽喉部（N-P部）、呼吸道部或气管·支气管部（T-B部）、肺泡部（P部）3个区域。

图1.2.4 人体经口呼吸时不同空气动力学粒径颗粒物在气管·支气管区域的沉降率^15）（实线为全部数据的平均值。虚线为除Stahlhofen的数据以外的平均值）(www.xing528.com)

根据Stahlhofen^15）等人发表的研究报告，气管·支气管内沉降率最大的粒子其空气动力学中位径在4μm左右，但该结果与其他学者提出的数值存在40%左右的偏差（见图1.2.4）。此外，在肺泡区域，沉降率最大的是粒径为3.5μm的粒子（约40%），而当粒径范围处于0.2～1μm时，沉降率基本稳定在20%（见图1.2.5）。所有的实验结果都表明，经口呼吸时颗粒物的沉降率要大于经鼻呼吸，并且如果增加呼吸次数或者增大某一次呼吸的空气吸入量，那么颗粒物的沉降率也有增加的可能。

图1.2.5 不同空气动力学粒径颗粒物在人体肺泡区域的沉降率^15）（实线为全部数据的平均值。虚线为Lippmann（1977）统计的经鼻呼吸时沉降率）

当颗粒物沉降在呼吸系统内部时，机体就会做出试图将异物排出体外的防御反应，这一反应称为清洁机能。但是由于不同颗粒物的物理和化学特征不同，因此将颗粒物排出体外所需的时间和相应机制也有很大的不同。如果沉降的颗粒物易溶于水，就会迅速通过细胞膜进入血液，并经血液代谢后，最终由肾脏排出体外。但是如果沉降的颗粒物难溶或不溶于水，就需要经过更加复杂的排泄过程。但需要注意的是，呼吸系统中的溶解度并不是单纯的化学溶解度。同时，呼吸系统内如果有氨基酸或蛋白质存在，某些物质的溶解度便会发生显著的变化。

被纤毛上皮覆盖的气管和支气管等上呼吸道中沉降的颗粒物，通过纤毛的运动会以4～6mm/min的速度向呼吸道上方出口处排泄。其中的一部分变成痰排出体外，而另一部分则被吞咽入胃。在没有纤毛上皮组织的肺泡中，颗粒物会被肺泡巨噬细胞吞噬，并被搬运至细支气管，随后再通过纤毛细胞的运动，经由上呼吸道排出体外。当颗粒物毒性较强时，肺泡巨噬细胞会出现坏死并被溶解，随后再受到吞噬作用。此外，类似石棉类的针状物体或融合长大后煤粉颗粒，则会保持原有的状态长时间滞留在肺泡或间质中。