大气细颗粒物(PM2.5)对心脑血管疾病影响的研究进展

王 蓉，王剑芳

大气细颗粒物(PM2.5)对心脑血管疾病影响的研究进展

王 蓉1，王剑芳2

大气细颗粒物 (PM2.5)作为影响城市空气质量的最主要污染来源之一，其可深入并沉积到深部肺组织，甚至可以穿过肺泡间质进入血液循环，对心脑血管系统的健康造成危害。流行病学和毒理学研究发现，PM2.5与人群心脑血管系统的疾病和死亡明显相关，本文就近年来PM2.5对人群心脑血管疾病的影响作一综述。

心脑血管疾病；大气细颗粒物质；PM2.5；健康危害

心脑血管疾病已成为当今世界危害人类健康的一类重要疾病，探索其形成原因和主要危险因素有助于采取有效干预措施进行科学防治。目前，大气污染因素在心脑血管疾病中的作用已引起关注。

大气污染是影响城市空气质量的首要污染物，其主要来源于石油、煤炭等化工染料的高温燃烧过程及机动车的尾气排放，已经成为全球性的影响人类健康的重要问题。大气细颗粒物(PM2.5)是指空气动力学直径<2.5 μm的颗粒物，其是大气污染中的主要有害成分[1]，由于粒径小，比表面积大，吸附有大量有害物质如有机物多环芳烃、无机物、重金属及致病微生物等，可以深入并沉积在呼吸性细支气管和肺泡，其中更细小的成分甚至可以穿过肺间质，进入血液循环，对全身健康产生影响[2]。

流行病学和毒理学研究发现，PM2.5与人群呼吸系统、心脑血管系统的疾病和死亡明显相关，特别对高年龄人群、儿童及患有心肺疾病的人群危害更大。本文就近年来PM2.5对人群心脑血管疾病的影响作一综述。

1 PM2.5对心脑血管系统的急性影响

当PM2.5的浓度在较短时间内急剧上升，使得暴露人群吸入大量的污染物而导致心脑血管系统的健康损害。当PM2.5瞬间排出超过一次最高容许浓度时，其对健康影响的重要性就尤为突出。如“伦敦烟雾事件”的死亡人数近4 000人。

目前PM2.5对人体健康的短期效应已引起国内外学者的广泛关注，尤其对高浓度PM2.5暴露人群心脑血管健康的影响更为关注。已知文献多采用时间序列研究、病例交叉研究、固定群组追踪研究等流行病学的方法应用于PM2.5急性暴露对各种健康效应终点的研究，目前在全球不同地点、不同PM2.5浓度背景、不同人群中均取得了较为相似的结果，初步证实了大气污染物浓度的短期变化与居民逐日死亡数或发病数等健康结局密切相关。

孙惠乐等[3]的时间序列研究表明随着大气总悬浮颗粒物(TSP)水平上升，心血管科门诊量亦明显增多，具有显著的相关性，提示TSP是心血管疾病的显著性预测因子。宋桂香等分析了上海市城区3年来大气二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)浓度每增加10 μg/m3，心血管疾病死亡数分别增加1.45%、1.05%，其暴露-反应关系呈线性关系。杨敏娟等[4]对北京市的研究亦得到了一致的结果。Samet等[5]研究了美国20多个城市大气PM污染与心血管疾病死亡的关系，结果发现，大气PM每增加10 μg/m3，心血管疾病死亡率增加0.68%。

贾健等[6]采用病例交叉研究，发现上海居民大气PM10 48 h平均浓度每增加10 μg/m3，心血管疾病的死亡率会增加0.4%。Jong-Tae Lee和Joel Schwartz在韩国汉城采用Logistic回归模型研究发现，大气污染物浓度每增加10 μg/m3，居民死亡率增加的相对危险度为1.010。

目前在国外还有学者采用固定群组追踪研究方法，Madrigano等[7]发现PM2.5与某些心血管疾病的症状相关联，甚至可能诱发心肌梗死，而且PM2.5比超细颗粒物的关联程度更大。Pope等分析了美国犹他州90例老年人的资料，发现PM2.5污染与心率的增高相关，其浓度每增加100 μg/m3，每分钟心率会增加0.8次。此研究初步提示了大气颗粒物污染可能与心血管自主调节功能的紊乱相关。而Loxham等[8]对9例美国健康长期工作于地铁站的人员进行了监测，发现大气颗粒物PM2.5暴露与机体血液学指标的变化相关联，导致血液系统病理和生理的改变，从而构成心血管系统的危险因素。而我国目前尚缺少采用此种方法的相关报道。

2 细颗粒物对心脑血管系统的慢性作用

目前国内外通常采用横断面研究和队列研究进行细颗粒物对心脑血管系统慢性作用的评价。研究表明长期暴露于大气颗粒物，会引起心血管疾病死亡率上升，进而构成对人群健康的严重威胁。

徐肇翊等采用横断面研究的方法明确了沈阳市大气污染对总死亡率及各种急慢性疾病的影响，按照历年环保监测数据分成高、中、低3个污染区后，心脑血管疾病死亡率在3区间的差异有统计学意义；同时，与低污染区相比，高污染区心脑血管疾病发病的OR值达1.7(95%CI1.1～2.6)。爱尔兰首都都柏林进行的一项干预实验研究了大气颗粒物污染对心血管系统的慢性影响，经过6年的统计发现，大气颗粒物的一项指标“black smoke”浓度下降了70.0%后，都柏林居民心血管疾病的死亡率随之下降了10.3%[9]。

在美国癌症协会队列研究中，Pope通过对552 138名成年人死亡资料统计的研究发现，空气中PM2.5浓度每升高10 μg/m3，人群总死亡率和心血管疾病死亡率分别增加4.0%和8.0%。另外，Klepeis等[10]追踪了美国6座城市8 111名成年人，发现重污染区相比轻污染区，其颗粒物长期暴露对居民心血管疾病死亡的相对危险度为1.26。

以上研究有力地加强了大气颗粒物污染与心血管疾病死亡之间因果关系的推断，有力地证实了大气颗粒物污染长期暴露与心血管疾病导致死亡的相关性，且细颗粒物与死亡率变化的关系远较粗颗粒物密切。研究同时发现，大气颗粒物慢性暴露的相对危险度远较急性作用为大。

3 细颗粒物暴露-反应关系的Meta分析

细颗粒物暴露-反应关系的Meta分析最终结果以大气污染物浓度每升高一定单位(如10 μg/m3)人群不良健康效应发生的相对危险度表示。 钱孝琳等通过对16篇国内外文献(涉及27个研究地区，其中有2篇来自我国，涉及我国的2个地区)的综合评价采用了Meta分析，定量确定PM2.5与居民每日死亡的暴露-反应关系。结果表明大气PM2.5浓度每升高100 μg/m3，居民死亡发生增加的百分比为12.07%(95%CI8.31～15.82)。

Stieb等采用Meta分析的方法对全球范围内109篇关于大气污染与人群死亡率时间序列研究的文献进行了综合评价。结果证明，大气PM10浓度每升高31.3 μg/m3，人群死亡发生增加的百分比为2.0%(95%CI1.5～2.4)。

4 结语与展望

不同的研究结果均提供了PM2.5对心血管疾病危害的确凿证据，也评估了PM2.5可能对人体健康产生的严重不良影响。但目前我国对城市PM2.5的研究仅限于个别大城市，缺少全国性和地域性的相关研究资料，亦缺少对特定高PM2.5暴露人群的健康状况的评估。而且目前的研究大多数限于流行病学研究，其类型大多为时间序列分析和地区间比较的生态学研究，其并不能完全评价PM2.5对人体健康，尤其是心脑血管疾病的影响。

大气细颗粒物(PM2.5)的阈值问题是评价其健康效应暴露-反应关系的重要部分，是指阈浓度值在低于该浓度时，通过流行病学的方法发现其对人体心脑血管疾病的影响并不明显，对于制定我国大气质量标准有极为重要的参考价值。目前，国外的学者认为有关大气细颗粒物(PM2.5)对心脑血管疾病的影响均趋向于线性正相关，而我国目前尚没有能够对大气细颗粒物质(PM2.5)对暴露人群心脑血管疾病的定量评价，在污染物指标、健康终点和统计模型等方面均没有形成统一，对城市间的比较以及进一步的多城市多水平分析都带来了困难。

我国当前PM2.5污染已很严重，且随着城市的发展，沙尘暴、灰霾的肆虐和机动车数量的增加，这一现象有进一步加重的趋势。而人口的老龄化进一步使得心脑血管疾病成为人群主要的健康危害之一。因此，很有必要深入探讨大气细颗粒物(PM2.5)对心血管系统的危害，对提高人群的健康水平具有重要的现实意义。

总结现有文献认为还应该在以下几个方面加强研究：统计具有地域特点的大气细颗粒物(PM2.5)污染与心血管系统疾病的模型研究；选取典型暴露人群进行队列研究或者固定群组追踪研究，定量评价大气细颗粒物(PM2.5)与心血管健康危害的剂量-反应关系；还应进一步增加所统计的相关指标，从多种角度进一步阐明大气细颗粒物质(PM2.5)对人体的危害，在不断积累经验的基础上综合评价我国大气细颗粒物质(PM2.5)与心脑血管疾病的暴露-反应关系，为制定相关大气质量标准提供科学依据。

[1] Martinelli N，Olivieri O，Girelli D.Air particulate matter and cardiovascular disease：A narrative review[J].Eur J Intern Med，2013，24(4)：295-302.

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[3] 孙惠乐，刘燕，梁晓梅．空气污染对日门诊量的影响[J]．环境与健康杂志，2003，20(5)：289-291．

[4] 杨敏娟，潘小川．北京市大气污染与居民心脑血管疾病死亡的时间序列分析[J]．环境与健康杂志，2008，25(4)：294-297．

[5] Atkinson RW，Fuller GW，Anderson HR，et al.Urban ambient particle metrics and health：A time-series analysis[J].Epidemiology，2010，21(4)：501- 511.

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[7] Madrigano J，Kloog I，Goldberg R，et al.Long-term exposure to PM2.5 and incidence of acute myocardial infarction[J].Environ Health Perspect，2013，121(2)：192-196.

[8] Loxham M，Cooper MJ，Gerlofs-Nijland ME，et al.Physicochemical characterization of airborne particulate matter at a mainline underground railway station[J].Environ Sci Technol，2013，47(8)：3614-3622.

[9] Clancy L，Goodman P，Sinclair H，et al．Effect of air-pollution control on death rates in Dublin，Ireland[J]．Lancet，2002，360(9341)：1210-1214．

[10] Klepeis NE，Omoto J，Ong SL，et al.Small proportions of actively-smoking patrons and high PM2.5 levels in southern California tribal casinos：Support for smoking bans or designated smoking areas[J].BMC Public Health，2012，12：819.

(本文编辑 郭怀印)

自然基金应用基础研究(No.2013011059-8)

1.山西警官高等专科学校(太原 030021)；2.山西省大同市第五人民医院

王剑芳，E-mail：1411916809@qq.com

R.541 R256.2

A

10．3969/j．issn．1672-1349．2015．10．011

1672-1349(2015)10-1183-02

2015-02-20)