空氣中的隱形殺手——大氣顆粒物

上海科技獎(jiǎng)勵(lì)研究成果科普化特別報(bào)道

在全球化與城市化進(jìn)程加速的當(dāng)下，空氣污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻。作為空氣污染物的主要成分，大氣顆粒物（PM）對(duì)健康的危害一直備受公眾關(guān)注。由復(fù)旦大學(xué)和中國(guó)疾病預(yù)防控制中心慢性非傳染性疾病預(yù)防控制中心共同完成的“大氣顆粒物的健康危害、致病機(jī)制和個(gè)體干預(yù)”項(xiàng)目，榮獲2022年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目聚焦“危害—機(jī)制—防護(hù)”的研究思路，開展了十余年系統(tǒng)研究，為我國(guó)乃至全球大氣污染防控政策制定提供了科學(xué)依據(jù)。

文/闞海東

歐洲科學(xué)院院士，復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院副院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，國(guó)家衛(wèi)生健康委衛(wèi)生技術(shù)評(píng)估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。

認(rèn)識(shí)大氣顆粒物

大氣顆粒物是指懸浮在空氣中的固體和液體顆粒物質(zhì)，依據(jù)其粒徑大小可分為PM10（空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于等于10微米）和PM2.5（空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于等于2.5微米）。這些顆粒物來(lái)源廣泛，包括自然來(lái)源（如沙塵、火山灰）和人為來(lái)源（如化石燃料燃燒、工業(yè)排放）。由于其粒徑微小，能夠深入呼吸道甚至進(jìn)入血液，長(zhǎng)期暴露可導(dǎo)致多種健康問(wèn)題，如呼吸系統(tǒng)疾病和心血管系統(tǒng)疾病等。

大氣顆粒物對(duì)健康的影響

大氣顆粒物是我國(guó)居民死亡的第四大危險(xiǎn)因素。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)覆蓋全球六大洲、24個(gè)國(guó)家（地區(qū)）、652個(gè)城市的環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查，首次建立了具有全球代表性的顆粒物與死亡風(fēng)險(xiǎn)的暴露-反應(yīng)關(guān)系曲線，證實(shí)了大氣顆粒物污染對(duì)健康的影響不存在明顯閾值。研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度每升高10微克/米3，全球居民的每日死亡率升高0.68%。

在我國(guó)，情況同樣嚴(yán)峻。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)覆蓋我國(guó)272個(gè)城市的數(shù)據(jù)，首次在全國(guó)范圍內(nèi)建立了大氣污染與居民日死亡風(fēng)險(xiǎn)的暴露反應(yīng)關(guān)系。結(jié)果顯示，PM2 .5濃度每升高10微克/米3，我國(guó)居民的每日死亡率升高0.22%。這一發(fā)現(xiàn)揭示了我國(guó)大氣顆粒物污染的健康風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，說(shuō)明我國(guó)不能簡(jiǎn)單套用發(fā)達(dá)國(guó)家的研究成果，強(qiáng)調(diào)了制定更嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的必要性。

除了濃度之外，大氣顆粒物的粒徑和化學(xué)組分也對(duì)健康危害有重要影響。研究表明，粒徑小于0.50微米的顆粒物對(duì)居民死亡率和多個(gè)亞臨床生物標(biāo)志物的影響最為顯著，且粒徑越小，健康危害越大。這一發(fā)現(xiàn)為我國(guó)大氣顆粒物污染防治提供了新的方向，即未來(lái)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注更小粒徑的顆粒物。此外，PM2.5中的有機(jī)碳、無(wú)機(jī)碳、硝酸鹽、銨鹽和硫酸鹽等組分被證實(shí)能夠引起慢性阻塞性肺疾病患者的系統(tǒng)炎癥水平升高及凝血功能異常，而這些組分大多來(lái)自化石燃料燃燒和二次生成。研究結(jié)果提示，我國(guó)大氣污染防治應(yīng)更重視來(lái)自燃燒源及二次生成的顆粒物。

大氣顆粒物的致病機(jī)制

大氣顆粒物為什么會(huì)導(dǎo)致多種健康問(wèn)題？為了回答這個(gè)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)采用因果推斷效力強(qiáng)的隨機(jī)交叉對(duì)照設(shè)計(jì)，在國(guó)際上首次揭示了PM2.5 可以通過(guò)激活人體的下丘腦-垂體-腎上腺軸，引起應(yīng)激激素水平顯著上升，進(jìn)而引發(fā)心血管不良健康效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)為理解PM2.5 的致病機(jī)制提供了新的視角，并為尋找干預(yù)靶點(diǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)還全面探索了表觀遺傳在PM2 .5健康危害中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，PM2 .5通過(guò)降低特定基因的甲基化水平，引起呼吸道炎癥反應(yīng)和系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)。此外，PM2.5還可以顯著改變與胰島素抵抗、糖脂代謝、氧化應(yīng)激等通路相關(guān)的基因的甲基化水平。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了表觀遺傳改變是PM2.5誘導(dǎo)心肺系統(tǒng)疾病風(fēng)險(xiǎn)升高的重要潛在機(jī)制。

大氣顆粒物的個(gè)體干預(yù)措施

為了減少PM2.5對(duì)健康的危害，研究團(tuán)隊(duì)開展了多項(xiàng)個(gè)體干預(yù)研究，提供了空氣凈化器、口罩和魚油等干預(yù)手段的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。

研究顯示，使用空氣凈化器可以顯著降低室內(nèi)PM2.5 濃度，降低外周血中多種炎癥、凝血和血管收縮因子水平，改善肺功能，從而減輕PM2.5 對(duì)心肺系統(tǒng)的危害。同樣，佩戴N95口罩也被證明可以有效阻擋空氣中的PM2.5，減少人體對(duì)其的吸入。

研究還發(fā)現(xiàn)，膳食補(bǔ)充魚油可以減輕PM2.5 暴露引起的外周血炎癥、凝血、內(nèi)皮功能異常、氧化應(yīng)激和應(yīng)激激素紊亂。魚油中的ω-3脂肪酸具有抗炎作用，能夠降低PM2.5 對(duì)心血管系統(tǒng)的損害。研究提示，通過(guò)補(bǔ)充魚油，可以有效緩解空氣污染的不良健康影響。

研究成果的應(yīng)用與推廣

研究團(tuán)隊(duì)的成果不僅在學(xué)術(shù)界獲得了高度評(píng)價(jià)，也在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。例如，該項(xiàng)目的研究結(jié)果被應(yīng)用于世界衛(wèi)生組織的《全球空氣質(zhì)量基準(zhǔn)值》和我國(guó)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的修訂。這些標(biāo)準(zhǔn)的修訂將有助于進(jìn)一步改善空氣質(zhì)量，減少大氣顆粒物對(duì)公眾健康的危害。此外，個(gè)體干預(yù)研究的成果為我國(guó)衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布的《空氣污染（霾）人群健康防護(hù)指南》提供了科學(xué)依據(jù)，產(chǎn)生了重要的公共衛(wèi)生影響。

總之，大氣顆粒物污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)和公共健康領(lǐng)域的重要問(wèn)題。該項(xiàng)目通過(guò)多年的系統(tǒng)研究，深入揭示了大氣顆粒物對(duì)健康的危害及其致病機(jī)制，并提出了切實(shí)可行的個(gè)體防護(hù)措施。這些研究成果不僅為制定更嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供了科學(xué)依據(jù)，也為公眾了解和防護(hù)大氣顆粒物的健康危害提供了科學(xué)的健康指導(dǎo)，促進(jìn)了社會(huì)對(duì)空氣污染問(wèn)題的關(guān)注和重視。研究人員希望通過(guò)這些研究，能夠進(jìn)一步提高公眾的環(huán)保意識(shí)，共同努力改善空氣質(zhì)量，保護(hù)人群健康。

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