PM2.5实时在线浓缩暴露系统应用于PM2.5致病机制的研究
大气PM2.5粒径小，比表面积大，能够吸附大量的毒害物质，可以深入肺脏内部，对人体健康造成重大影响。流行病学调查表明，以PM2.5为主的空气颗粒物污染可以导致下呼吸道感染，气管、支气管炎和肺癌，局部缺血性心脏病，脑血管疾病，慢性阻塞性肺疾病及人群过早死亡的发生，对高龄人群、儿童及患有心肺疾病的人群危害更大。
这几天北京又是重度污染黄色预警。
北京市环境环境保护监测中心数据
关于PM2.5对健康影响的急性效应的流行病学研究，有较多国内文献报道反映了这种效应的暴露反应关系。这种人群健康效应包括总死亡率、心血管疾病死亡率、呼吸系统疾病死亡率、总门诊率、心血管疾病门诊率、内科门诊率、总急诊率、心血管病急诊率、总入院率、心脑血管病入院率、呼吸系统疾病入院率、不良生殖结局发生率以及人群呼吸道症状、肺功能和免疫功能改变等[1]。Chen等所进行的急性健康效应的流行病学研究，采用两阶段贝叶斯层次模型，定量评估了我国17个城市大气污染对居民日死亡率的影响。结果表明，PM2.5每升高10 μg/m3，居民总死亡率、心血管疾病死亡率和呼吸系统疾病死亡率分别增加0.40%（95%置信区间：0.18%，0.61%）、0.47%（95%置信区间：0.23%，0.72%）、0.46%（95置信区间：0.19%，0.74%）[2]。
流行病学研究只能提供总的颗粒物暴露和致病结果，如住院率、相关发病率和过早死亡等之间的关系，却不能解析PM2.5对人体健康影响的致病机制。因此，有必要进行人志愿者或动物PM2.5实时暴露的健康风险评价和致病机制的研究。国外哈佛大学等研究小组使用自制的PM2.5实时浓缩暴露系统进行了系列深入的研究，分别设计成固定式和移动式的PM2.5实时浓缩暴露系统。进行了肝脏纤维化[3]、糖尿病[4、5]、心血管病（高血压、心血管、心脏病）[6-8]、代谢紊乱[9]、过敏反应、哮喘[10]、神经系统[11]、肺脏炎症反应[12]、肺癌[13]等。研究对象包括人志愿者、敏感动物模型和正常动物的浓缩暴露。浓缩后PM2.5的浓度极个别的研究浓度最高峰值为800-900μg/m3，大部分的研究，浓缩后PM2.5的浓度为100-200μg/m3。
PM2.5实时在线浓缩暴露系统原理示意图
为了满足我国科研人员对PM2.5实时浓缩暴露系统的需求，北京慧荣和科技联合中国CDC、军事医学科学院等专家团队，研发了我国第一台套PM2.5实时浓缩暴露系统。该PM2.5实时浓缩暴露系统主要包括PM2.5采样器、PM2.5浓缩器、动力提供系统、流量控制系统、动物实时吸入暴露系统、污染气流净化系统、计算机自动控制系统、浓度实时监测系统、动物环境监测系统等组成。PM2.5实时采样浓缩系统符合环保部HJ93-2013对采样器的要求，动物吸入暴露系统符合OECD关于动物吸入毒理暴露设备的要求。该系统可以对环境中的PM2.5浓缩6-10倍，可以根据实验的不同目的进行动物的急性、亚急性、亚慢性、慢性吸入暴露的研究。
主要参考文献
[1] 宋东林。中国雾霾天气的现状与挑战，环境与健康展望（EHP中文网站），2013年8月。
[2] Chen R，Kan H, Chen B, et al. 2012. Am J Epidemiol 175(11):1173-1181.
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[13] Fernanda Alves Cangerana Pereira, Miriam Lemos, Thaı´s Mauad,et al. CLINICS, 2011, 66(6): 1051-1054.
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项目成果
