城市黑肺

2011-11-21 12:13 来源: 南方都市报
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  据2005年中国致死和致残率、2007年中国全国性N C D风险因素等调查数据估算,2030年前慢阻肺的发病率在6种高发疾病中增长速度最快。

  加热,烧杯中一小团绵软的小白鼠的肺逐渐升温,燃烧,直到有机物消耗不见。此时,烧杯底部剩下的一小堆无机物,用肉眼都能看见,它们是吸附在肺里面的空气颗粒物。改变受污染空气浓度,重新让小白鼠“染毒”,重复燃烧,称重,不同的染毒程度,肺的重量和燃烧剩下的颗粒物的重量并不一样。

  20年前,潘小川,如今的北京大学北大医学部公共卫生学院教授,在德国的实验室里用实验证明,颗粒物真的能随着空气进入体内,而且,空气污染程度越高,颗粒物在肺内残留越多。

  如今,中国的大都市仿佛成了一个个小白鼠笼子,多数茫然不知的人三年前从专家钟南山的一声断喝中得知,城市除了供给居住的环境,每日的饮食,还给了人们慢慢变黑的肺。而罪魁祸首是与我们生活更为休戚相关、却日益受到污染的空气。

  在关于PM2.5的争论中,重新微观都市中一个个肺的变化,斑斑黑点不会在短期内化为疾病,但会提醒人们,大气环境的恶化终将无声地作用在人类健康之中。

  黑肺说

  “到我那里就医的病患,50岁以上的人,哪怕没有肺部疾病,(手术)开出的肺部是黑黑的,如果是红红嫩嫩的,那肯定不是广州人。”2008年年中,在广州举办的珠江三角洲大气污染防治高峰论坛上,中国工程院院士、广州呼吸疾病研究所所长钟南山发言说,医生很怕灰霾天,因为患有呼吸疾病的病人病情会加重,患者增多。

  钟南山说此话的前一年,广州热带海洋气象研究所的数据显示,2007年广州的灰霾天数为131天。广州人一年有1/3的时间处在灰霾天气里。一时间舆论哗然,“广州式黑肺”一词瞬间传开,大城市的空气质量对人体健康的影响在当年一度引起讨论。

  并非危言耸听,有着20多年临床经验的南方医科大学心胸外科屈立新教授证实,所有在大城市长期生活的开刀患者,肺上面都会不同程度地带有一些黑点,但到了老年之后,男性、女性的肺部颜色相差无几,看上去灰色、白色和黑色三者相间,布满在肺泡用于和外界交换氧气的膜上。

  与幼年时期粉嫩的肺泡相比,受到污染的肺泡膜颜色发黑,弹性变差。广州黑肺说之后,他三年来所见的黑肺患者并没有减少,黑肺的情况也没有改变。

  屈立新回忆,属于大城市患者的颜色正常的肺,还要回溯到上个世纪80年代末90年代初,那时他大学刚毕业在广州从医不久。

  “后来见到的肺,颜色越来越深,肺表面的黑点也越来越多,这和城市的工业化进程以及由此带来的空气污染是有一定关系的,因为肺部是最直接的和大气有关系的人体器官。”屈立新说,肺部颜色的变化,意味着肺上沉积的东西多了,其中一些有害物质排不出去沉积在肺部,容易引起慢阻肺、支气管炎、肺癌等疾病。

  与此产生强烈对比的是,一部分来手术的肺癌患者,打开胸腔,肺部没有变黑,膜上附着的黑点也少,“一问,准是来自农村的肺病患者”。

  长期的多案例观察,让屈立新医生得出印象性的结论,去除吸烟等影响因素,农村患者开刀后肺部情况要明显好于大城市生活患者的肺,他将此归于空气受到污染程度不同导致的差异。

  国内学者对大气污染影响健康的机理多有研究:大气污染物中的固体颗粒物吸附了空气中的化学物质,颗粒物本身可能损伤人的呼吸系统,但主要是进入体内的颗粒物,上面吸附的化学物质被人体吸收,产生毒性作用。

  灰蒙蒙的被污染的浑浊空气中有固体的颗粒物,还有气态污染物:二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、臭氧等,

  早些年,国家大型城市空气污染以燃煤污染为主,被围追堵截的有害物质主要是二氧化硫。这其中有空气污染类型的区别,也有仪器设备落后的原因。

  近几年,大城市燃料结构逐渐改变,人们的目光从黑烟囱转移到满大街拥堵的汽车屁股嘟嘟冒出的黑色尾气,即使尾气颜色逐渐淡化,但是包含在其中的有害物质却几无改变,颗粒物作为一种新的污染物质,进入人们的视线。

  清晨,大城市醒来后,买菜、等车、跑步的人,他们不知道,TSP、PM10、PM2.5正一股脑地混杂在空气中,进入他们的鼻腔。

  从科学角度划分,目前大气颗粒物分为三种,一种叫总悬浮颗粒物(T SP),空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物。这种颗粒物会较长时间悬浮在空气中,这样才能被人通过鼻腔吸收进来,但这类颗粒物在鼻腔就遇到阻碍,被挡在呼吸系统外面,最后成为鼻涕被甩掉。

  粒径≤10微米的颗粒物通称可吸入颗粒物,又称PM10,这一粒径范围的颗粒物可通过呼吸道进入人体。

  PM10包含PM2.5,通常PM2 .5占PM10的60%-70%,在广州所处的珠三角地区,PM 2.5比例较高,成为灰霾天气的元凶之一。

  显微镜下,固体颗粒物形状多样,并不规则。可怕的在于,固体颗粒物比较容易吸附重金属,如铅、汞的毒性。还有可能吸附多环芳烃致癌物,具有致癌效应,其中还含有对生育有影响的物质。

  学界有共识的看法是,PM10、PM2.5都直接和人的健康有关系。在PM10和PM2.5质量浓度相同的情况下,PM 2.5包含颗粒物更易进入呼吸系统深处,产生健康影响的程度越大。

  PM10时代:肺癌研究热

  人们对空气污染物的认识,走过了二氧化硫和PM10时代,最近几年,PM2.5逐渐从实验室走进公众的视线,并成为一个广受关注的名词。

  上世纪七八十年代,空气中污染的颗粒物主要来自于煤炭燃烧,在当时还是北大学生的潘小川眼中,那时的北京像极了上世纪50年代的雾都伦敦。当时学界关注比较多的是苯酶芘等致癌物和二氧化硫对人体的危害。

  上世纪70年代末,中国医学科学院卫生研究所(现在中国C D C前身)牵头,开始在全国20多个主要城市开展城市大气污染与肺癌的研究,这也是国内学界较早开始关注到肺癌的发病率增高,是否与大气污染有关系。

  潘小川跟随导师参加了北京的项目监测:当时分为清洁对照区、老城区和工业污染区,工业污染区选定为石景山区、清洁对照区选择高校集中的海淀区,东城区作为老城区监测。

  监测到的数据运用流行病学的分析方法,很容易得出结论:工业区的空气污染最严重,相应的肺癌发病率也最高。老城区次之,几乎没有什么工业项目的海淀区癌症发病率最低。

  “当时工业区和清洁对照区的癌症发病率相差在一倍左右,差距相当明显”,潘小川说,而近些年空气已经较当时的北京石景山区有所改善。

  “研究较多的是气体污染物,那时候技术上只能测总悬浮颗粒物(TSP),没有仪器能检测出PM10,更没有听说PM2.5.”潘小川说,80年代末,被称为“飘尘”的固体颗粒物PM 10才作为空气质量检测项目列入国家指标,但没能力进行每日的常规监测,点位也少。

  “上世纪八九十年代,在气体污染物之外,已经开始监测悬浮颗粒物和PM10,但受仪器设备限制,PM 10要全天监测,采样器古老,数据并不十分精确。”潘小川说,直到1999年下半年,才在北京等大型城市开始监测并公布PM 10数据。

  PM10正式监测后,有了连贯的准确大气污染情况数据,对人体健康的影响的研究也逐渐增多和深入。癌症因为影响因素多、发病时间长,城市迅速发展也逐渐模糊了污染的不同区域差别。学界的主要研究方向转为对呼吸系统、肺部和心脑血管的影响进行细分研究。

  PM10时代,学界已经得出结论,空气污染严重的地方,慢阻肺、支气管和呼吸系统的疾病发生率增加十分明显。而且变化情况与经济状况、人群健康状况均无大差异,只与空气受污染程度有直接关系。

  1998年,北京空气优良天数不足100天,政府拨款开始实行大气污染治理的综合措施。十年后,北京全年优良天气达到265天。

  有了连续监测数据后,2004年公布了全国疾病监测系统死因监测数据,关于空气污染对人体健康的关注多了起来。

  北京大学环境与健康研究中心主任朱彤教授介绍,虽然上世纪国内就开始关于空气污染对人体健康的单独、分散研究,但系统研究是始于本世纪初。主要开展的是颗粒物的毒理学和流行病学研究。

  朱彤教授说,颗粒物的毒理学研究,主要开展的是细胞毒性试验,但缺乏对毒性机理的了解。而开展的流行病学研究,主要是根据医院急诊或门诊数据、死亡率数据,开展空气污染与疾病、死亡率相关性的时间序列研究。

  “由于缺乏积累,因此基本上没有空气污染对人体健康影响的队列研究,而队列研究在流行病研究中,通常可给出最有明确性的结论。”朱彤说。

  北京大学公共卫生学院教授潘小川介绍,最初,我国大气标准由卫生部门制定,后来转由环保部门进行标准制定。而在美国,制定的大气标准也是以健康为基础的。

  制定标准的方法是希望找到空气污染物对人群健康影响的某种阈值,因人对物质均有耐受性,在一定数值以下,没有什么反应,但超过一定的阈值,对健康危害会越来越大。

  朱彤教授介绍,目前的最新理论认为,颗粒物对人体健康的影响没有阈值;颗粒物暴露机理导致人体健康影响的暴露-效应关系不是线性增加的;不同来源的颗粒物健康效应可能不同,除了颗粒物的质量浓度外,颗粒物的表面积、数量浓度、化学组分等,均可能与健康效应存在相关性。

  肺部深处的PM2.5

  PM2.5,空气中的超细悬浮颗粒,曾经被忽视的隐形杀手,最近被推上争论角力的风口浪尖,大多数发达国家已陆续将PM2.5纳入监测并强行限制。2005年,世界卫生组织也对PM2.5年平均浓度进行了限值,但在我国国内,尚未对PM2.5进行常规监测和发布。

  PM2.5早已进入学界的研究领域。PM10对人体健康的影响也包含PM2.5对人体健康的影响。在PM10和PM2.5质量浓度相同的情况下,PM2.5包含颗粒物更易进入呼吸系统深处,对健康影响的程度更大。

  PM2.5在人防御病毒进攻的第一道防护———呼吸系统撕开一道看不见的口子,污浊的空气,穿过鼻咽部,走过气管,相对较粗的颗粒停留在人的上呼吸道,可能导致上呼吸道炎症。而粒径更小的颗粒可进入支气管,最小的可进入肺泡。

  进入呼吸系统后,不同粒径的颗粒在体内的沉积受其惯性和扩散的影响,“并不是粒径越小的沉积越多,而是较粗和最小的沉积最多,中间粒径大小的沉积较少。”朱彤教授说。

  南方医科大学临床医生屈立新观察到,来自城市的20岁以上的开刀患者,肺部变色,不同程度地分布着斑斑黑点,在研究学者的眼中,那是带有化学物质的可吸入性颗粒物在进入人体的过程中,粘在了肺部的膜上,遮掩了红嫩的肺部本来的面目。

  粗、细颗粒进入人体的部位不同,分别会影响肺的通气和换气功能:PM 10进入支气管,更多贴在气管壁和周围,“大块头”P M10影响肺的通气功能,贴在管腔会刺激收缩,一缩紧会使人呼吸困难。

  PM2 .5会进入肺泡甚至血液,不仅影响肺的颜色,更会损害肺的功能,甚至引起心血管等疾病。P M2 .5如果贴在肺泡的呼吸膜上,就会影响换气功能,换气功能使二氧化碳和氧气交换难以进行。“即使有通气功能,没有换气功能,人还得憋死”,潘小川介绍说,这只是理论分析,目前并没有具体的实验结论。

  而本文开头提到的实验,潘小川称国内的大气污染并不这样做试验,而多用于职业病和劳动环境卫生方面,“因国内城市空气污染还没达到那样的浓度,污染是个长期的过程。”

  临床医生屈立新介绍,过去30年来我国的吸烟率一直在下降,但肺肿瘤还是超越肝肿瘤成为我国肿瘤症中的头号杀手。而在广州市呼吸研究所,一到灰霾天,呼研所的病人就增加15%-20%。

  备受关注的还有慢性阻塞性肺疾病(COPD,以下简称慢阻肺)。广州市呼研所副所长郑劲平认为,慢阻肺是是中国最主要的致死和致残性疾病,在大于40岁的人群中,有8.2%的高发率。

  慢阻肺患病率上升同样被认为与空气污染加剧相关联,近30年来的研究结果均确认吸入体内的颗粒物会导致肺炎、气喘、肺功能下降,可入肺颗粒物PM2.5,进入人体支气管后,干扰肺部的气体交换,对罹患呼吸系统疾病的影响更大。

  除了对肺本身产生影响,进入呼吸系统的颗粒物,可被肺部的吞噬细胞吞噬,从而导致吞噬细胞的损伤或死亡,并从体内清除。部分超细颗粒物或颗粒物的可溶性组分,可进入血管,进而影响到人类全身的健康。

  朱彤教授介绍,目前的最新理论认为,颗粒物首先影响人体的呼吸系统,进而影响到心血管系统。目前也有发现,颗粒物对人体的免疫、婴幼儿的生长发育、神经系统等都有影响。

  增监测减污染需政府作为

  “空气污染得再厉害,能有什么办法?还不是一样要呼吸”,即使知道空气中的颗粒物对于人体健康有不利影响,普通市民表达的通常是一种无力感。缺乏研究数据的专家建议政府要在增加监测数据和减少污染方面,做更多努力。

  对于环境与健康影响研究专家来说,2008年奥运空气质量在短期内的大幅改善,之后三年内进行了大幅反弹,“这不仅是一次前所未有的检验政策效果的科学实验和社会实践,同时也提供了研究空气质量大幅改善下空气污染健康效应改变的机会,因此也是少有的公共卫生干预实验”,北京大学环境与健康研究中心和北京大学医学部等单位均进行了相关的实验研究。

  北京大学医学部的实验发现,2004年至2006年,PM2.5每增加10个微克/立方米,这个增加一般指的是在超过标准以后的增加,相应的心血管系统疾病的急诊人数,以及因为心血管疾病死亡的人数,大概是增加0.5%到百分之六到七这样一个比例,高血压的病人,在医院的急诊会增加5%左右。

  为保障2008年北京奥运期间空气质量符合要求,政府采取了前所未有的区域空气质量改善措施,使得奥运期间空气质量得到明显的改善。

  利用2007年至2009年的空气质量数据进行分析,北大医学院的数据结论有了新的变化:二氧化硫、PM10、PM2.5每增加10个微克/立方米,三者对应的心血管急诊人次分别增加0 .83%、0 .33%和0.41%,滞后时间为6天。

  “奥运期间的三年,污染物浓度低了,污染物表面吸附的毒性物质少了,相应疾病的发病率、北大三院的急诊门诊量明显下降,有些心血管患者的症状明显减轻。”实验项目参与者潘小川教授分析说。

  北京大学环境与健康研究中心则同时开展了颗粒物细胞毒理试验和对人体健康影响的流行病学研究。颗粒物细胞毒理试验重点研究颗粒物组分导致细胞的氧化性损伤机制;流行病学采取的是追踪固定人群的定组实验,这是流行病学的最新研究方法,重点在利用生物标志物获取大气污染暴露导致人体健康影响的早期诊断指标,不仅可以针对空气污染敏感的人群开展研究,而且通过对固定人群的追踪观测,可以避免时间序列研究的不确定性因素。

  该中心主任朱彤教授介绍,上述项目已经完成观测数据的采集和分析。目前研究结果显示,大气颗粒物污染可以导致儿童呼吸系统的炎症、影响有心血管疾病老年人的自主神经节律,其中黑碳是导致颗粒物这些健康效应的主要组分。

  监测数据的缺失是空气污染对健康影响研究的绊脚石,南都记者采访的多位专家都呼吁国内尽快开展对大型城市PM 2.5的常规监测和数据公布。

  “目前国内在大气污染影响健康这个领域的研究,与国外相比还有十年的差距。”P M2 .5并没有正式监测和公布,在科研中,潘小川和他的同行都要自己想办法找合作单位。知识性和准确性受到怀疑。缺乏空气质量控制数据,论文在国外杂志上发表并不容易。

  大气污染的来源和形成非常复杂,目前对大气污染导致人体健康影响的认识还是在不断研究的阶段,“大气污染严重与否,更重要的是供参照的空气质量标准制定是否严格,不在于仅仅加上P M2 .5一项监测指标。”朱彤教授认为,大气污染的控制难度相当大,需要政府、公众、学术界的共同努力。

  颗粒物影响健康路径

  大气颗粒物

  TSP:总悬浮颗粒物,空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物PM10:可吸入颗粒物,粒径≤1 0微米的颗粒物PM2.5:粒径≤2 .5微米的颗粒物,它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20

  TSP:较长时间悬浮在空气中,被人体吸入,但直径大于10微米者在鼻腔就遇到阻碍,被挡在呼吸系统外面,最后成为鼻涕被甩掉

  PM10:可通过呼吸道进入人体,进入支气管,更多贴在气管壁和周围,影响肺的通气功能,也有可能进入肺泡

  PM2.5:

  会进入肺泡甚至血液,不仅影响肺的颜色,更会损害肺的功能,甚至引起心血管等疾病

  心血管系统受损

  进入呼吸系统的颗粒物可引起肺部和全身的氧化应激或炎症反应,激活凝血机制,削弱血管功能和增加动脉硬化;刺激肺部交感神经产生次级神经反射,改变自主神经反射等机制而导致心律不齐;还可引起血液成分的改变,并导致动脉血压升高

  防御贴士

  1.重度污染天气尽量避免外出,如外出尽量佩戴医用口罩。

  2、清晨城市街道汽车尾气和浊气不利于锻炼,可以多到公园、山顶等进行有氧运动。

  3、定期到医院做肺功能检查。

  4、可以多吃富含橡黄素的苹果、洋葱,多食用猪血鸭血猪肺,去尘清肺,适当补充维生素D和维生素E。