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大气可吸入颗粒物的特性及对人体健康的危害

目录前言 (1)1可吸入颗粒物特性 (2)1.1可吸入颗粒物来源 (2)1.2可吸入颗粒物分布 (3)1.3物理特征 (4)1.4化学组成 (5)2对人体健康的危害 (7)2.1呼吸系统 (7)2.2神经系统 (7)2.3致突变性和潜在致癌性 (8)2.4生殖系统 (8)2.5心血管疾病 (9)2.6增加死亡率 (9)3 防治措施 (10)结语 (11)参考文献 (12)致谢 (14)摘要随着城市化和工业化的快速进行,我国的空气污染日益严重,由此造成的健康损害引起人们的广泛关注。

近年来,流行病学研究的结果证实了大气颗粒物与人体健康密切相关。

随着对大气颗粒物研究的深入,人们越来越意识到可吸入颗粒物(粒径在10μm以下的颗粒物)是大气颗粒物中对环境和人体健康的危害最大的组分。

在控制可吸入颗粒物质量浓度的同时,亦应重视可吸入颗粒物本身的物理和化学性质的研究,因为正是颗粒物的物理和化学性质决定了颗粒物的环境及健康效应。

关键词:可吸入颗粒物;特性;危害AbstractWith the rapid urbanization and industrialization,The increasingly serious air pollution in our country, the resulting health damage to arouse people's attention. In recent years, Epidemiological studies have confirmed the results of atmospheric particulate matter is closely related to human health. With the deepening of the research on atmospheric particulate matter, People are becoming more and more aware of the particulate matter (size under 10 microns particles) in atmospheric particulate matter is harm to environment and human health of the largest component. In the control at the same time, the mass concentration of particulate matter, also should pay attention to the physical and chemical properties of particulate matter. For it is the physical and chemical properties of particles determines the environmental and health effects of particulate matter.Key words:Particulate matter;Features; Harm大气可吸入颗粒物的特性及对人体健康的危害前言大气颗粒物是指空气中分散的固态或液态物质,为大气中的不定组分之一,其粒度在约在0.0002(分子级)~500μm之间,颗粒物可以吸附各种气态,固态和液态化合物,形成混合气溶胶,并吸附很多病原微生物。

颗粒物按其动力学直径可分为以下几种:①总悬浮颗粒物:它是指在一定体积的空气中,被空气悬浮的全部颗粒物(空气动力学直径≦100μm);②PM l0:它是指总悬浮颗粒物中能用鼻和嘴吸入的粒径<10μm的那部分颗粒物,是大气总悬浮颗粒物中的主要组成成分。

可吸入颗粒物又可分为粗粒(dp ≥2.5μm)和细粒(dp≤2.5μm)。

粒径在10μm以下的颗粒物是危害环境和人体健康的主要因素。

因此美国国家环保局于1985年将原来的颗粒物指标TSP项目修改为PM l0,1997年,美国环保局又一次修改了大气质量标准,并规定了PM2.5的最高限值,以降低颗粒物对人体健康、环境和气候等的危害。

我国也在1996年颁布的《环境空气质量标准》(GB3095一1996)中规定了PM l0的标准,并在空气质量日报中统一采用PM l0指标。

可吸入颗粒物已经逐渐成为我国许多大中城市的首要空气污染物。

国外对于PM l0和PM2.5环境行为的研究起步较早,目前我国对PM l0和PM2.5的研究才刚起步,还没有对大气中的PM l0和PM2.5进行系统的研究,也没有对这些细颗粒物的物理化学特征及其环境效应进行过系统的评价。

随着对大气颗粒物研究的深入,人们认识到颗粒物的粒径越小,携带的有害物质就越多,进入呼吸道的部位越深。

10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道,5μm直径的可进入呼吸道深部,2μm以下的可100%深入到细支气管和肺泡,因此10μm以下的颗粒物还能长期漂浮于空气中,故又称为飘尘,其表面常常富集了化石燃料和工业污染的重金属,酸性氧化物,多环芳烃类致癌物和农药等,还载带着细菌,真菌,病毒等,因其细小而不易被清除,又容易进入气道深部,所以是大气颗粒物中对人体健康威胁最大的一类。

1可吸入颗粒物特性1.1可吸入颗粒物来源可吸入颗粒物的来源可以分为天然源、人为源和混合源。

天然源主要包括地面扬尘、火山喷发所释放出的火山灰、大风或干旱所引起的沙尘以及植物的花粉、孢子等;人为源主要是燃料燃烧过程中形成的烟尘、飞灰,工业生产过程中所散发出来的原料或产品微粒,汽车尾气中的含铅化合物等;混合源是指既受到自然力作用又受到人力作用而排放的颗粒物,主要是扬尘。

大气颗粒物的来源和发生量会因不同国家和地区的经济发展、能源结构、工艺方法以及管理水平等不同而存在很大差别,通常贡献率比较大的几种排放源为燃煤烟尘、冶金工业、汽车尾气、物料转运、建筑施工以及地面扬尘等。

粗细颗粒物的来源、形成特点各不相同。

粗颗粒物主要是由工业源、生活源燃烧排放、机械粉碎过程和交通运输等产生的原生粒子和各种自然界产生的粒子组成。

细颗粒物主要是由细粒子通过碰并、凝聚、吸附等物理效应转化生成,或来自于细小的地面粉尘[1]。

颗粒物既有一次颗粒物,也有二次颗粒物。

一次颗粒物由排放源排放后直接进入大气,它们主要来源于交通、制造、能源和生活等燃烧过程和其他高温过程;二次颗粒物是由前驱体对象,如可凝结有机化合物、硫氧化物、氮氧化物和氨等在大气与其他污染物相互作用,发生化学反应而形成的。

一般认为燃煤电厂排放的颗粒物的化学和物理特性在其进入大气后会发生显著的变化,这种变化随着多种因素的不同而不同,如排放地点、大气温度、湿度和大气中存在的其他污染物等。

自然界也会产生颗粒物,包括风化的有机炭以及源于植被的某些物质[2]。

一般认为在有雾的情况下,空气中PM l0的含量要高于阴雨天气或晴朗天气的含量,并且当生产活动大量减少时大气中PM l0的浓度要比正常生产时的浓度低得多,另外风速、相对湿度和气压也是影响PM l0浓度的主要气象要素。

风速或气压增大,PM l0浓度降低,相对湿度增加,PM l0浓度增加。

对公路隧道中颗粒物的研究中发现,PM2.5的污染特征与TSP和PM l0有一定的差异,其中最显著的差别是PM2.5 中有可能来源于道路可扬尘的化学成分浓度及其在质量浓度中的比例比TSP大为降低,同时也远低于PM l0。

反之,有可能来源于机动车排放污染和其他人为污染的化学成分则有相对高的含量,这表明PM2.5中人为来源的污染物占有较大的比例。

针对这一来源的污染物,有研究显示,各种重金属元索,例如Hg、Cd、Te、Pb、Mn、As等,在细颗粒物中有明显的富集,70%~80%富集在<2.0μm的颗粒上,PAHs在PM2.5中得到了相当高的富集,可以认为,机动车排放的PAHs对PM2.5的贡献非常显著。

这也是一种新的污染特征,证明了机动车可以排放大量的PAHs,它们主要存在于细粒子中,是环境空气中PAHs的主要来源。

且随着大中型车辆流量和比例的增加,PAHs的污染程度提高,表明大中型车辆可以排放较多的PAHs。

林治卿等也提出,PM2.5 细颗粒物对重金属的载带能力较TSP和IP更强,对人体健康的危害更大。

1.2可吸入颗粒物分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子占总量的比例,事实上颗粒物所有的理化性质都与其粒径分布有关,因此对可吸入颗粒物粒径分布的研究一直是可吸入颗粒物研究领域中最基本最重要的研究之一。

研究结果表明,10μm以下的颗粒物可以进入鼻腔,7μm以下的颗粒物可以进入咽喉,小于2.5μm的颗粒物则可以深达肺泡并沉积,进而进入血液循环中。

同时,由于小颗粒具有比较大颗粒更大的比表面积,因而其吸附性也更强,更容易成为空气中各种毒害物质的载体,特别是容易吸附空气中的多环芳烃、多环苯类等,使得癌症的发病率明显升高。

随着按粒径分割采集气溶胶样品的各种采样器的不断出现,如级联式冲击采样器,大容量采样器和双通道采样器等,又如微孔撞击器可以把颗粒物按粒径大小分为8个部分,直到粒径为0.08μm,这样就可以得到更多与颗粒物粒径相关的信息,进一步研究可吸入颗粒物的物理化学性质。

1.3物理特征大气可吸入颗粒物由于其中所含的成分不同,会有不同的物理特性。

赵厚银等对北京市冬季室内空气PM l0微观形貌及粒度分布进行研究,发现室内PM l0一般由烟尘集合体、燃煤飞灰、矿物颗粒、生物质颗粒及未知颗粒共5种颗粒物组成,并且粒径集中在2.5~10μm之间。

陈圆[3]等对大学校区环境实验室内外空气中PM l0的形貌与元素组成进行研究,发现室内PM l0中燃煤飞灰最多,且绝大多数颗粒均小于2.5μm。

李凤菊等[4]对郑州大气PM l0的形貌特征及生物活性研究,发现市区PM l0的数量等效球直径主要分布在0.1~0.4μm范围内,郊区PM l0的体积等效球直径主要分布在大于1μm范围内。

颗粒最重要的物理特征包括颗粒数密度及颗粒数密度分布、质量浓度及质量浓度分布、吸湿性、挥发性、带电性及单个颗粒的表面积和形状。

其中,粒径是决定颗粒空气动力学特性的重要参数,颗粒在空气中的迁移特性及其最终进入人体的部位都取决于粒径。

大颗粒由于惯性较大,一般沉积在鼻豁膜和上呼吸道地区,而较小的颗粒可以随着气流一直到达呼吸道末端并在扩散作用下沉积下来。

研究表明,10μm以下的颗粒物可进入鼻腔,7μm以下的颗粒物可进入咽喉,小于2.5μm的颗粒物(即PM2.5)则可深达肺泡并沉积,进而进入血液循环,可能导致与心和肺的功能障碍有关的疾病[5]。

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