空气污染与人体健康

一、人类与空气环境的关系

人类是自然环境中的产物,自然环境是人类生存的物质基础.在正常情况下,人体与自然环境之间保持一种动态的平衡关系.

生命活动中的同化作用、异化作用受制于环境,生殖、遗传、变异等也都与环境有密切关系.通常,生物体与环境因素之间保持一种动态的平衡.环境因素的任何变化,都将影响到生物体的生理活动过程.生物依靠体内的调节机能来适应环境的变化,生物体对于环境的适应能力是天生的.任何有生命的物体对于环境因子变化的适应能力都有一个限度,如果超过这个限度,即生物所需要的环境因子的数量或质量过多或过少,都将导致生物体发生病变、衰退或死亡.人们把这种规律或现象,称之为生物耐性定律.生物体能够承受的环境因子的最大临界值,称为生物耐性最大阈值；生物体能够承受的环境因子的最小临界值,称为生物耐性最小阈值.由于环境因子之间的相互影响,生物体耐性阈值可能发生一定程度的变化.

目前,人类活动的影响,已经大大改变了环境中的生态平衡状态,使一些环境因子对不少生物来说已经处于临界状态,正是这种状况才导致地球上的物种的灭绝.这种状况同样也威胁到人们的身体健康和生存安全.

二、空气污染物侵入人体的途径

空气中的污染物主要通过呼吸道进入人体,小部分也可以通过消化道和皮肤接触进入人体内.在正常的空气环境里,健康人体的呼吸系统具有一定的防护功能,可以清除有害因子,维持身体健康.在污染的空气环境里,人体通过呼吸道从空气中吸入许多烟尘、有害气体和微生物.

人体的呼吸是为了供应机体代谢所需要的氧,并将机体产生的二氧化碳排出体外.肺是呼吸系统的中心.空气进出肺部的管道叫做呼吸道.呼吸道包括鼻、咽喉、气管.在胸腔深部,气管分为两条支管,这两条支管叫支气管.两条支气管各自进入一个肺叶,并在其中分成更细的管道,这种细管道叫细支气管.在每一个细支气管的末端都有一个球型的腔室,这种球型腔室叫做肺泡.人体的肺约有3亿个肺泡.氧和二氧化碳的交换过程就是在肺泡薄壁上的细小血管内进行的.

呼吸道又可以分为上呼吸道和下呼吸道.上呼吸道包括鼻子、咽喉和气管.下呼吸道包括支气管、细支气管和肺泡.

上呼吸道对吸入的空气有加湿、湿润和过滤的功能.在鼻腔内,鼻毛能阻挡较大的颗粒物,可以把10微米以上的颗粒物滤除95%.下呼吸道又可以分为两部分.一部分从气管到支气管的黏膜,包括黏液细胞和纤毛上皮细胞.纤毛定向运动（每分钟摆动1400多次）,使黏膜表面的黏液向上输送,每分钟可移动15毫米左右.被吸入的细微颗粒物,与黏液一起可在1小时内,随纤毛运动,输送到咽喉部位,随痰咳出,或被吞咽入消化道.纤毛黏液系统是人的机体对有害物质的清除系统,是保护人体不受颗粒污染物侵害的一种特别重要的防御功能.

大部分支气管丛,都有环状肌肉层.当有害物质进入气管时,迷走神经受到刺激,平滑肌收缩,支气管的官腔变窄,抑制更多的颗粒物进入支气管的下部.

下呼吸道的另一部分是从细支气管到肺泡的部分.这一部分没有纤毛上皮细胞,其防御功能主要是吞咽作用.例如,巨咽细胞、组织细胞、多核白细胞、草核细胞等都有吞咽作用.分布在呼吸道黏膜上皮下疏松的结缔组织中淋巴小结,吞咽功能也很强.肺泡II型细胞,特别是以游走状态存在于肺泡腔内的肺泡巨咽细胞,能够参与基本的氧化和合成过程,具有防止外源性的有机或无机化学物质对肺组织的危害的作用.肺泡II型细胞分泌的表面活性物质,具有维持肺泡内部的表面张力和防止发生肺气肿等疾病的特有保护功能.

鼻腔分泌物中含有溶菌酶,能够溶解多种革兰氏阳性细菌及某些革兰氏阴性细菌,具有非特异性的免疫作用.呼吸道的特异免疫作用,主要有lgG,lgM,lgE,lgA等.呼吸道的lgA,还带有分泌片段,称为分泌型免疫球蛋白A（SlgA）,是呼吸道黏膜合成分泌的一种机体的局部抗体,能与相应的抗原产生局部的特异性免疫反应.SlgA具有干扰和限制微生物在黏膜上皮细胞表面黏着,并能局部中和某些细菌或病毒的毒素.它在机体局部防御功能上起着很重要的作用.如果局部抗体分泌功能减退,则招致感染.

由于呼吸道的各个部分的结构不同,对外源性化学物质的阻留和吸收作用也不同.一般说来,进入呼吸道的部位愈深,扩散的面积愈大,停留时间愈长,机体的吸收量就愈大.外源性化学物质能够很快被肺泡吸收,并经由血液送至全身,而且不经过肝脏的转化,直接对全身发生作用.因此,外源性化学物质经过呼吸道进入体内引起的危害作用特别大.

空气污染物通过呼吸系统进入人体,是危害人体健康的最主要的途径.一个健康的成年人每天平均约呼吸25920次,吸入的空气量约1520立方米.生活在被污染的空气环境里的人们,很难改变自己的空气环境.所以,空气污染与人们的健康有极为密切的关系.

此外,空气污染物也可以降落在食品、物品、水体、土壤表面上,然后再通过饮食、饮水,经过消化道进入人体内,造成危害.

空气污染物还可以通过黏膜、皮肤,而直接进入机体,尤其是脂肪性有机物,更容易通过皮肤进入机体内,造成危害.

三、空气污染物及其来源

目前,空气中对人体健康危害很大的典型污染物主要是：颗粒物（TSP,PM10,PM2）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）等.目前,这些污染物主要来自人类活动的污染物排放过程.例如,煤炭燃烧、汽车尾气以及工业生产过程排放的各种污染物.

在环境科学研究中,把大气颗粒物分为悬浮颗粒物、可吸颗粒物、细颗粒物三类.大气颗粒物的主要来源是道路交通扬尘、煤炭燃烧、汽车尾气排放、建筑工地扬尘、水泥工业扬尘以及各种无组织的烟尘排放,例如,焚烧垃圾、焚烧农作物秸杆、燃放烟花爆竹、烟民的抽烟排烟等.

空气中的碳氢化合物(HC)主要是矿物燃料不被充分燃烧而残留的燃料成分以及燃烧过程中的中间产物.空气中的碳氢化合物(HC)大量累积,不仅可以通过呼吸系统进入人体内,危害人们的身体健康,而且也是导致空气能见度降低的一个十分重要的原因.

空气中的二氧化硫(SO2),主要来自高硫煤的燃烧过程,其次是硫酸制造业生产过程中的无控制排放.

空气中的氮氧化合物(NOx),主要是指一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),它们主要来自燃烧设备的高温燃烧过程.在高温条件下,空气中的氮气(NO2）与空气中的氧(O2）结合,生成一氧化氮(NO）,一氧化氮(NO)与空气中的一氧化氮(NO)反应,生成二氧化氮(NO2).

空气环境中的臭氧,不是由污染源直接排放的污染物,它是氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物在紫外光照射下,发生化学反应生成的二次污染物,是光化学烟雾污染的主要污染成分之一.目前,许多国家都把臭氧浓度作为光化学烟雾污染的重要指标来实施监测.光化学烟雾指氮氧化物、碳氢化合物等及其反应生成的二次污染物,例如,臭氧、过乙酰硝酸酯（PAN）、醛类等混合形成的淡蓝色烟雾,它们具有很强的氧化性和刺激性,对人的眼、喉、鼻,对动物、植物、各种材料都有很大的危害.光化学烟雾发生的条件是：石油燃料燃烧排放大量的氮氧化物和碳氢化合物；一定波长（紫外光）的光照；天气晴朗、气温高、风力不大、逆温层存在.防止光化学烟雾的主要措施是控制汽车尾气排放,安装尾气净化装置,此外控制工业过程中的一次污染物也很重要.

（作者单位：中国环境科学研究院）