武文娟 何素艷

太原理工大學(xué)，山西 晉中 030600

1 引言

空氣污染是現(xiàn)代全球最大的環(huán)境健康威脅之一。在WHO公布全球疾病負(fù)擔(dān)報告中，據(jù)估計因空氣污染造成過早死亡的每年大約有800萬人，居民承擔(dān)著巨大的健康風(fēng)險。綜合《全球疾病負(fù)擔(dān)2010》和《柳葉刀》2018年刊載的文章，全球因空氣污染中的顆粒物造成過早死亡人數(shù)，僅在八年時間由322萬人增加到420萬人。Foreman et al（2018）提出未來20年，空氣污染物中的顆粒物將成為全球第7致死因子。[1]顆粒物對健康的危害極其嚴(yán)重，目前中國已經(jīng)是空氣污染最嚴(yán)重的國家之一，空氣污染在我國的致死因子中排第4位，因此在我國空氣污染的關(guān)注度越發(fā)增多，大范圍的幾次霧霾事件成為了人們的議題。

2 資料來源

研究借助CiteSpaceⅤ（版本號為5.6.R3）軟件進(jìn)行文獻(xiàn)梳理，在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫，以專業(yè)檢索式“SU=(空氣污染+霧霾+細(xì)顆粒物+PM2.5+PM10+重污染)* 健康”，檢索到核心期刊文獻(xiàn)801篇，以專業(yè)檢索式“SU=(空氣污染+霧霾+細(xì)顆粒物+PM2.5+PM10+重污染)*健康”查被CSSCI收錄的文獻(xiàn)131篇。分別在Web of science、science online以“Air Pollution”“Haze”“fine particles”“PM2.5”“PM10”“heavy pollution”“health”為標(biāo)題詞檢索到與本研究內(nèi)容相關(guān)性高的外文文獻(xiàn)1777篇，找到相關(guān)書籍10余本；中文文獻(xiàn)選131篇c刊，外文文獻(xiàn)通過手動篩選出815篇與主題相近的文獻(xiàn)，以此為數(shù)據(jù)對中外文文獻(xiàn)進(jìn)行知識圖譜分析，參數(shù)設(shè)置：在運(yùn)行窗口“Time Slicing”中將時間選擇為“From 2000 To 2020”，把“Years Per Slice” 設(shè)定為“1”；其次Node Types中選擇“Keywords”，最后進(jìn)行閾值項(xiàng)設(shè)置，生成知識圖譜，根據(jù)圖譜節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)連線，分析空氣污染對居民健康影響的研究熱點(diǎn)并展望，為國內(nèi)研究提供借鑒，為實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和提供指導(dǎo)。

3 污染暴露數(shù)據(jù)來源分析

3.1 獲取暴露信息的途徑

暴露信息的獲取有很多途徑和方式，不同的學(xué)者面對不同需求采用不同的獲取方式，包括數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、精確度、易獲性等。國外很多學(xué)者從環(huán)境監(jiān)測中心監(jiān)測獲取污染暴露信息的數(shù)據(jù)，如在中國環(huán)境監(jiān)測中心收集某個地區(qū)每日空氣污染數(shù)據(jù)以及中國氣象局的每日天氣指數(shù)。環(huán)境部可以通過遍布全國的遙控空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測環(huán)境空氣質(zhì)量，通過公用電話網(wǎng)連接到環(huán)境大樓的中央控制站。這項(xiàng)研究使用美國環(huán)境保護(hù)局制定的污染物標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)監(jiān)測每日空氣污染濃度。[2]政府部門發(fā)布的實(shí)測空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，在發(fā)達(dá)國家相應(yīng)工作已經(jīng)很完善，這類數(shù)據(jù)在目前狀況下具有相當(dāng)大的權(quán)威，但也存在一定的缺陷，如站點(diǎn)設(shè)置不合理，部分監(jiān)測指標(biāo)缺失和數(shù)據(jù)可獲取性差等。有很多學(xué)者采用天氣研究與預(yù)測化學(xué)模型（WRFChem）模擬霧霾事件中PM2.5濃度。經(jīng)與地面監(jiān)測數(shù)據(jù)的比較，此模型能準(zhǔn)確反映污染濃度。Gao（Gao，2015年）等人在研究中使用此模型監(jiān)測暴露信息，將數(shù)據(jù)引用到研究中。[3]有的研究者會將污染空氣收集到盒子或過濾器中去做實(shí)驗(yàn)，將盒子中空氣質(zhì)量指數(shù)作為實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。并且我國學(xué)者采用全身暴露染毒系統(tǒng)模擬空氣污染狀態(tài)，直接獲取系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)作為空氣污染暴露數(shù)值。

3.2 污染所致人體危害的數(shù)據(jù)來源

從指定醫(yī)院通過合理途徑獲取相關(guān)體檢數(shù)據(jù)暴露于污染后人體身體會有一系列癥狀發(fā)生，身體有不舒服的癥狀就去醫(yī)院做相應(yīng)的檢查。在霧霾事件期間，急診室就診、問診就診人數(shù)及總住院人數(shù)增加，包括呼吸道疾病病例、鼻炎病例、心血管疾病、抑郁癥、癌癥、結(jié)膜炎等病例，甚至是面臨死亡，死亡人數(shù)也在增加。政府部門在一定的時間段會發(fā)布相應(yīng)的統(tǒng)計資料，如人口普查資料、衛(wèi)生統(tǒng)計年鑒和疾病監(jiān)測資料等，便于從宏觀區(qū)域?qū)用嫜芯烤用竦慕】底兓癄顩r。WHO公布全球疾病負(fù)擔(dān)報告，具體提供全球100多個國家和地區(qū)居民的死亡與發(fā)病成因，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性相對較高。這也可以作為獲取人體健康數(shù)據(jù)的途徑之一。在國內(nèi)外，很多研究者在采集相應(yīng)時間段的病例數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得出結(jié)果，有其他學(xué)者做相關(guān)性實(shí)驗(yàn)，把受試對象放入到有著污染的容器中，觀察受試對象的身體狀況，但這種方法僅適用在動物身上，從倫理道德方面考慮，此方法不適用在人體實(shí)驗(yàn)中。

4 空氣污染對人體的危害

4.1 空氣污染對機(jī)體健康的危害

國內(nèi)研究傾向于在一定程度上探討了空氣污染與健康效應(yīng)之間的關(guān)系，得出一些定量結(jié)果。而國外的研究針對于空氣污染引起的死亡率和住院率的流行病學(xué)研究，可吸入顆粒物空氣污染對人體健康的影響，并且哮喘及各類疾病和空氣污染之間的關(guān)系也是研究熱點(diǎn)之一，尤其較關(guān)注兒童。一項(xiàng)生態(tài)研究報告了2006-2011年廣州塵埃霾和死亡率的調(diào)查結(jié)果。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輕度、中度和重度霧霾天分別占3.4%，6.8%和10.4%，死亡率分別增加了 10.4%。PM2.5 和 PM10 濃度每立方米增加10 μg， 每日心血管死亡率分別增加0.55%和0.36%，每日呼吸系統(tǒng)死亡率分別增加0.74%和0.47%（Liu et al.,2019）。霧霾發(fā)作期間，呼吸系統(tǒng)癥狀和主訴癥狀占主導(dǎo)地位，霧霾中的顆粒物進(jìn)入到人體呼吸系統(tǒng)，轉(zhuǎn)而進(jìn)入肺部，影響到了肺功能的正常運(yùn)作PM2.5在肺部區(qū)沉著，溶于血液，作用于全身；不溶性部分沉積在肺部，誘發(fā)或加重炎癥，呼吸系統(tǒng)疾病是霧霾污染的重要不良后果。有研究顯示，霧霾污染可能會增加呼吸道感染的風(fēng)險，包括甲型禽流感（例如H 7 N 9）。例如，在上海，與上年同期相比，因呼吸道感染而進(jìn)入醫(yī)院傳染病科的患者入院人數(shù)在三個月內(nèi)增加了三倍以上。[4]對呼吸道癥狀的研究也有助于描述霧霾嚴(yán)重程度與呼吸道癥狀的存在之間的劑量依賴性關(guān)系。霧霾研究提供了急性不良健康影響的證據(jù)。PM2.5污染物是霧霾形成的主要原因，其可通過吞噬作用、微胞飲作用、小凹腔作用、網(wǎng)絡(luò)蛋白等途徑內(nèi)化進(jìn)入HUVEC細(xì)胞，造成線粒體和溶酶體結(jié)構(gòu)和功能的損傷，從而引起人身體機(jī)能的變化，引起不同身體疾病。[5]《歐洲心臟雜志》在2018年發(fā)文指出，顆粒物在空氣污染對血管破壞方面起主導(dǎo)作用。超細(xì)顆粒物通過進(jìn)入血液，被血管吸收，并引起局部炎癥。進(jìn)而動脈粥樣硬化，導(dǎo)致急性心肌梗死、心力衰竭和心律失常等疾病的發(fā)生（Munzel et al.，2018）。[6]霧霾事件期間由于心血管疾病而導(dǎo)致的門診和住院人數(shù)顯著增加，霧霾天數(shù)與急性心血管疾病病例數(shù)之間呈正相關(guān)（r = 0.55）（Chen等，2013；Zhang等人，2014b）。[7-8]一項(xiàng)隨訪研究發(fā)現(xiàn)，隨訪者居住空氣質(zhì)量較差的地區(qū)，其出生到18歲時，空氣污染指數(shù)對BMI指數(shù)影響極大，空氣顆粒物刺激肝臟細(xì)胞產(chǎn)生大量炎癥因子，導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生胰島素抵抗，胰島素敏感性降低[9-11]。有關(guān)流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，發(fā)現(xiàn)空氣污染可經(jīng)由局部炎癥因子的激活引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致全身性慢性低度炎癥，進(jìn)而促進(jìn)肥胖和糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生。[12-13]霧霾天氣期間的灰色天空和能見度降低會影響心理健康，并加重抑郁癥的癥狀。[14]長期暴露于空氣污染可能導(dǎo)致細(xì)胞因子和活性氧種類的增加[15]，據(jù)報道，這與企圖自殺的歷史顯著相關(guān)。動物模型實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，長期暴露于環(huán)境細(xì)小顆粒物中，引起抑郁癥等疾病，抑郁癥狀的表現(xiàn)會更明顯，在老年婦女中表現(xiàn)的尤為明顯。流行病學(xué)跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，在超過美國環(huán)境保護(hù)署（U.S Environmental Protection Agency，EPA）標(biāo)準(zhǔn)的微小顆粒物PM2.5空氣污染環(huán)境中生活11年，老年女性癡呆癥發(fā)病率增加2倍，而總?cè)丝诘陌V呆癥發(fā)病率增加20%（Cacciottolo et al.,2017）。研究表明，空氣污染會導(dǎo)致抑郁癥、阿爾茲海默癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。空氣污染對機(jī)體健康的危害機(jī)制十分復(fù)雜，可吸入顆粒物不僅可以作用于呼吸道，引發(fā)呼吸道感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病和肺癌等呼吸道疾病，繼而還會產(chǎn)生連續(xù)反應(yīng)，激活局部炎癥因子引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、糖尿病等多種疾病或增加這些疾病發(fā)病的風(fēng)險，造成大量的過早死亡。

4.2 空氣污染對運(yùn)動人群健康的危害

人體進(jìn)行運(yùn)動時，呼吸方式會從以鼻呼吸為主逐步變?yōu)橐钥诤粑蚩诒呛粑姆绞?，呼吸頻率增加，肺擴(kuò)散能力增強(qiáng)，產(chǎn)熱量增加?？諝馕廴緺顟B(tài)下運(yùn)動有很多細(xì)顆粒物通過不同途徑進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，造成機(jī)體損傷，進(jìn)而引發(fā)一系列疾病。目前從事戶外運(yùn)動的人口數(shù)量很龐大，這類運(yùn)動參與者承擔(dān)著暴露于空氣污染下運(yùn)動造成危害的風(fēng)險。長期暴露在霧霾天氣下運(yùn)動存在一定的風(fēng)險，PM2.5所致的氧化應(yīng)激、炎性損傷等是引發(fā)運(yùn)動人體損傷的重要分子生物學(xué)機(jī)制（喬玉成，2015），使運(yùn)動員運(yùn)動能力下降，也會導(dǎo)致機(jī)體肺功能降低、免疫功能下降和心血管功能及微循環(huán)損害等身體不適或生理病理改變，并分析研究提出PM2.5污染可增加運(yùn)動人群心血管系統(tǒng)的損害，增加心血管疾病的發(fā)病幾率，對患有心血管疾病者來說，危險性更大，可隨時增加復(fù)發(fā)的可能，提示患心血管疾病等易感人群在污染環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)動鍛煉時應(yīng)更加注意防護(hù)。劉曉莉等研究還發(fā)現(xiàn)，空氣污染區(qū)經(jīng)常參加戶外體育鍛煉的人群的VC(肺活量)、V02（攝氧量 ）、V02max（最 大攝氧量 ）、VQmax ／kg（最大耗氧量 ）、02P(氧脈搏)、METs(代謝當(dāng)量)等肺功能指標(biāo)顯著低于污染區(qū)以及潔凈區(qū)不參加體育鍛煉的健康人群，研究結(jié)果表明大氣污染對運(yùn)動人群呼吸系統(tǒng)的危害明顯大于普通人群。研究表明，短期/一次性污染物中進(jìn)行運(yùn)動可導(dǎo)致機(jī)體肺功能降低、免疫功能和心血管功能及微循環(huán)損害等身體不適或生理病理改變，這種機(jī)體改變與顆粒物濃度有關(guān)，大多為暫時/急性機(jī)體損傷。Giles（2014）等研究在高濃度顆粒物環(huán)境下從事 20min運(yùn)動后，再在相同污染環(huán)境下進(jìn)行6 min 最大載荷功率自行車試驗(yàn)測試，測試結(jié)果顯示，受試者運(yùn)動能力顯著下降（Giles et al.）。Cutrufello等人通過研究提出，運(yùn)動員在參與高濃度污染物的賽場環(huán)境后，肺動脈高壓升高（Cutrufello et al.,2011;Rundell et al.,2008）。在我國，劉曉莉等（2009）學(xué)者采用全身暴露染毒模擬空氣污染，這種SO2污染條件下進(jìn)行運(yùn)動，觀察運(yùn)動大鼠機(jī)體產(chǎn)生的損傷狀況，研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動組比安靜組發(fā)生的氧化損傷現(xiàn)象嚴(yán)重。SO2污染導(dǎo)致運(yùn)動大鼠心肌膠原纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常重塑，最終使大鼠的心功能產(chǎn)生顯著的負(fù)性變力性效應(yīng)（陳平 等，2017）。還有少量研究者通過觀察發(fā)現(xiàn)長期在空氣污染下進(jìn)行運(yùn)動，運(yùn)動參與者的肺功能下降、炎癥發(fā)生，心血管疾病發(fā)病率升高，并且提示運(yùn)動無法抵消空氣污染對身體造成的傷害（Bos et al.,2013;Stieb et al.,2017）。Kubesch等人提出進(jìn)行身體活動降低心肌梗死的發(fā)生率和復(fù)發(fā)率不會因暴露于空氣污染而降低，運(yùn)動帶來的益處無法抵消暴露于空氣污染運(yùn)動帶來的危害（Kubesch et al.，2018）。覃飛等人（2020）發(fā)現(xiàn) PM2.5＜ 100 μg/m3時，即空氣質(zhì)量等級為優(yōu)秀或良好時，成年人運(yùn)動相對安全，且長期運(yùn)動可對機(jī)體產(chǎn)生良好效應(yīng)，當(dāng)PM2.5＞100 μg/m3時，機(jī)體損傷風(fēng)險性升高。[13]但伴隨著污染物濃度的升高，污染物成分及受試者的健康狀況（是否患有心肺系統(tǒng)疾?。┮渤蔀橹饕目紤]因素。因此，應(yīng)合理進(jìn)行體育活動，避免在極端污染環(huán)境下運(yùn)動，合理選擇運(yùn)動場所，繼續(xù)保持運(yùn)動的良好習(xí)慣。此外，還有一部分特殊人群，如對空氣質(zhì)量更加敏感的兒童和老年人，兒童由于處于器官發(fā)育階段，容易受到空氣質(zhì)量的負(fù)面影響。要建立健康科學(xué)的生活方式，保障各群體合理應(yīng)對，而不是盲目地直接停止鍛煉。所以需要面對不同人群，針對個體實(shí)際情況，開展大樣本人群實(shí)驗(yàn)，確定不同人群的安全閾值。實(shí)驗(yàn)研究和流行病學(xué)調(diào)查顯示運(yùn)動有益于健康。研究顯示，大強(qiáng)度運(yùn)動與PM2.5毒性作用的綜合，會加深顆粒物對運(yùn)動人體的損傷。但也有研究認(rèn)為，長期有規(guī)律性的運(yùn)動可以抵消空氣污染對機(jī)體造成的損傷，運(yùn)動帶來的益處大于空氣污染帶來的危害應(yīng)。目前的研究資料尚不充足，需要多提供長期空氣污染下運(yùn)動損害機(jī)體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；開展大樣本人群實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建流行病學(xué)健康風(fēng)險模型，為針對不同人群安全閾值的確定提供分析資料。