空氣中的隱形殺手——大氣顆粒物

上海科技獎勵研究成果科普化特別報道

在全球化與城市化進程加速的當下，空氣污染問題愈發(fā)嚴峻。作為空氣污染物的主要成分，大氣顆粒物（PM）對健康的危害一直備受公眾關注。由復旦大學和中國疾病預防控制中心慢性非傳染性疾病預防控制中心共同完成的“大氣顆粒物的健康危害、致病機制和個體干預”項目，榮獲2022年度上海市科技進步獎一等獎。該項目聚焦“危害—機制—防護”的研究思路，開展了十余年系統(tǒng)研究，為我國乃至全球大氣污染防控政策制定提供了科學依據。

文/闞海東

歐洲科學院院士，復旦大學公共衛(wèi)生學院副院長、教授、博士生導師，教育部長江學者特聘教授，國家衛(wèi)生健康委衛(wèi)生技術評估重點實驗室副主任。

認識大氣顆粒物

大氣顆粒物是指懸浮在空氣中的固體和液體顆粒物質，依據其粒徑大小可分為PM10（空氣動力學直徑小于等于10微米）和PM2.5（空氣動力學直徑小于等于2.5微米）。這些顆粒物來源廣泛，包括自然來源（如沙塵、火山灰）和人為來源（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入血液，長期暴露可導致多種健康問題，如呼吸系統(tǒng)疾病和心血管系統(tǒng)疾病等。

大氣顆粒物對健康的影響

大氣顆粒物是我國居民死亡的第四大危險因素。研究團隊通過覆蓋全球六大洲、24個國家（地區(qū)）、652個城市的環(huán)境流行病學調查，首次建立了具有全球代表性的顆粒物與死亡風險的暴露-反應關系曲線，證實了大氣顆粒物污染對健康的影響不存在明顯閾值。研究發(fā)現，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，情況同樣嚴峻。研究團隊通過覆蓋我國272個城市的數據，首次在全國范圍內建立了大氣污染與居民日死亡風險的暴露反應關系。結果顯示，PM2 .5濃度每升高10微克/米3，我國居民的每日死亡率升高0.22%。這一發(fā)現揭示了我國大氣顆粒物污染的健康風險特點，說明我國不能簡單套用發(fā)達國家的研究成果，強調了制定更嚴格的空氣質量標準的必要性。

除了濃度之外，大氣顆粒物的粒徑和化學組分也對健康危害有重要影響。研究表明，粒徑小于0.50微米的顆粒物對居民死亡率和多個亞臨床生物標志物的影響最為顯著，且粒徑越小，健康危害越大。這一發(fā)現為我國大氣顆粒物污染防治提供了新的方向，即未來應該重點關注更小粒徑的顆粒物。此外，PM2.5中的有機碳、無機碳、硝酸鹽、銨鹽和硫酸鹽等組分被證實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，而這些組分大多來自化石燃料燃燒和二次生成。研究結果提示，我國大氣污染防治應更重視來自燃燒源及二次生成的顆粒物。

大氣顆粒物的致病機制

大氣顆粒物為什么會導致多種健康問題？為了回答這個問題，研究團隊采用因果推斷效力強的隨機交叉對照設計，在國際上首次揭示了PM2.5 可以通過激活人體的下丘腦-垂體-腎上腺軸，引起應激激素水平顯著上升，進而引發(fā)心血管不良健康效應。這一發(fā)現為理解PM2.5 的致病機制提供了新的視角，并為尋找干預靶點提供了科學依據。

研究團隊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，PM2 .5通過降低特定基因的甲基化水平，引起呼吸道炎癥反應和系統(tǒng)性炎癥反應。此外，PM2.5還可以顯著改變與胰島素抵抗、糖脂代謝、氧化應激等通路相關的基因的甲基化水平。這些發(fā)現進一步揭示了表觀遺傳改變是PM2.5誘導心肺系統(tǒng)疾病風險升高的重要潛在機制。

大氣顆粒物的個體干預措施

為了減少PM2.5對健康的危害，研究團隊開展了多項個體干預研究，提供了空氣凈化器、口罩和魚油等干預手段的循證醫(yī)學證據。

研究顯示，使用空氣凈化器可以顯著降低室內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，減少人體對其的吸入。

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

研究成果的應用與推廣

研究團隊的成果不僅在學術界獲得了高度評價，也在實際應用中發(fā)揮了重要作用。例如，該項目的研究結果被應用于世界衛(wèi)生組織的《全球空氣質量基準值》和我國《環(huán)境空氣質量標準》《室內空氣質量標準》的修訂。這些標準的修訂將有助于進一步改善空氣質量，減少大氣顆粒物對公眾健康的危害。此外，個體干預研究的成果為我國衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的《空氣污染（霾）人群健康防護指南》提供了科學依據，產生了重要的公共衛(wèi)生影響。

總之，大氣顆粒物污染是當前環(huán)境保護和公共健康領域的重要問題。該項目通過多年的系統(tǒng)研究，深入揭示了大氣顆粒物對健康的危害及其致病機制，并提出了切實可行的個體防護措施。這些研究成果不僅為制定更嚴格的空氣質量標準提供了科學依據，也為公眾了解和防護大氣顆粒物的健康危害提供了科學的健康指導，促進了社會對空氣污染問題的關注和重視。研究人員希望通過這些研究，能夠進一步提高公眾的環(huán)保意識，共同努力改善空氣質量，保護人群健康。

本文相關成果“大氣顆粒物的健康危害、致病機制和個體干預”榮獲2022年度上海市科技進步獎一等獎

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