全球大气污染对人体心血管与呼吸系统的影响

第四军医大学预防医学系2011级MPH(西安710032)

梁晓珍 综述 蔡同建 审校

·综 述·

全球大气污染对人体心血管与呼吸系统的影响

第四军医大学预防医学系2011级MPH(西安710032)

梁晓珍 综述 蔡同建 审校

随着人类现代化程度的不断进步，与之相伴的是全球大气污染程度的不断加剧。现在，世界上有大约50%的人口居住在城市和郊区，且暴露在日趋严重的空气污染环境中。在过去十年的研究已证实，环境空气污染对心血管和呼吸系统疾病发病率和死亡率、生存质量和卫生保健系统的经济负担均有负面影响，防治形势十分严峻。因此，回顾当前相关研究成果，分析大气污染对人体心血管与呼吸系统的短期和长期影响，以期为医者的治疗和研究提供可靠的参考依据。

1 引 言

高速的全球城市化进程增加了能源消耗以及化石燃料的污染物排放，包括工业生产以及机动车尾气等。当今，世界上有大约50%的人口居住在城市和郊区，长期暴露在日趋严重的空气污染环境中[1]。大量报道表明，心肺疾病的发生与突然或长期接触颗粒状的大气污染物有着密切的关系，因此城市大气污染是威胁人类健康的首要问题。据WHO估计，2009年大气污染导致全球115万人死亡(相当于近2%的总死亡人数)，还导致了875万残疾调整生命年[2]。流行病学研究表明，严重的大气污染导致了心肺疾病的病死率和死亡率大幅增加，心肺疾病病人频繁入院治疗，有心肺疾病病史的患者病情加重。因此，整体防治形势十分严峻。

目前，大气污染源主要包括已发现的气态(一氧化碳，二氧化氮，二氧化硫和臭氧)及颗粒状的污染物。这些污染源对人体健康都具有负面影响，特别是颗粒状的大气污染物(如可吸入的颗粒物﹤2.5 μm [PM2.5]和超微粒子﹤0.1μm [UFP])对人类健康造成的伤害最为严重，由于颗粒物中含有多种有毒物质且分布广泛，因此这些颗粒物质也成了影响全球大气污染的重要指标。同时，由于大气污染物通过呼吸系统进入人体，进一步影响心血管系统，因此针对因大气污染引发的心血管与呼吸系统疾病的研究也非常活跃，且大体上分为短期效应和长期效应研究。前者主要研究突然剧烈的大气污染对人们健康的影响，着重研究病死率和入院治疗以及包括暴露于大气污染几天后的时间序列分析。后者包括暴露于大气污染数年后的一系列生存分析，评估出了长期暴露在空气污染物中对心血管疾病或呼吸系统疾病患者的影响。因此，本文将回顾和分析上述两类的流行病学研究或临床研究，以期为我国医疗工作者开展针对性治疗和研究提供参考依据。

2 大气污染对心血管系统的影响

2.1 短期效应 一些流行病学研究已经证明了突然暴露在大量的颗粒状大气污染物中和急性心血管疾病的发生有着重要的联系。

美国大气污染相关发病和死亡研究小组对美国20个大城市5千万人的一系列临床结果进行了调查研究，其中平均病死率与患者死亡前一天的空气粒子浓度相关。PM10的含量每升高20μg / m3，则心肺疾病患者病死率就会增加0.6%[3]。

相应的，APHEA-2研究表明人类健康和大气污染之间的联系更为密切[4]。据估计，欧洲29个国家中的4300万人中，PM10每升高20μg / m3，则心血管疾病的日病死率大约会增长1.5%。一份最新的意大利META分析研究收集了意大利15个城市从1996年～2002年900万人的数据，用于研究大气污染造成的短期影响。该研究表明日益增长的心肺疾病死亡率和空气污染物浓度(NO2, CO, SO2和PM10)的上升有密切的关系[5]。最终，基于分析一系列已发布的时间序列研究结果，Pope和 Dockery认为随着平均24h内每10μg / m3的PM2.5的增加，每天心血管疾病的病死率也会增加大约0.4%～1.0%[6]。其他研究也分析了空气污染对心血管疾病死亡率影响，结果发现空气污染更容易引发心血管疾病(局部缺血性心脏病，心率不齐和心衰)[7]。总之，周围颗粒物的短期内的上升能够引发心率失常，高血压发作，加重心衰，引发急性动脉粥样硬化或缺血性心血管并发症。

2.2 长期效应 除了短期大气颗粒污染物会产生以上这些影响外，长期的污染也会增加心血管疾病发病及死亡风险。

Dockery和他的同事们做了一项追踪调查，该调查持续了14～16年，并以美国6个城市8000多名成年人为对象。该研究发现污染程度最重的城市的病死率是污染程度最轻城市的1.26倍。这再一次证明了大气污染是心血管疾病病死率上升的元凶，其中与PM2.5污染的关系最为密切。PM2.5中每上升10μg / m3就伴随着心血管病死亡危险性升高1.19倍。Miller和他的同事们发现在过去的6年里，长期的大气污染使心血管疾病发生的风险增长了24%，使心血管疾病相关的死亡人数增长了76%[8]。此外，有研究表明，长期的空气污染可导致动脉粥样硬化。例如，Kunzli和他的同事们在洛杉矶近800位居民中进行了一项颈动脉内部的厚度测量。在PM2.5中，每增长10μg / m3，颈动脉内部的厚度就会增长近6%，而在潜在的混杂变量调整后，颈动脉内部的厚度增加程度就会下降至4%。通过分析5组双盲随机试验，该小组还发现动脉粥样硬化的恶化与空气污染密切相关[9]。总之，以上一系列研究表明，长期暴露在颗粒状物质的大气污染中对心血管有极大的负面作用。

3 大气污染对呼吸系统的影响

3.1 短期效应 针对已有的流行病学和病理学研究分析表明，在呼吸系统对大气污染的急性暴露期，污染物不仅会降低正常肺功能，而且会进一步加重支气管哮喘、COPD等疾病的病情。

Chang等人曾对台湾台北的2919名年龄在12～16岁的学生做过一项调查，以研究不同的PM10、SO2、CO以及NO2含量对肺功能的不同影响。CO浓度每增加百万分之一会导致FVC减少69.8ml，FEV1减少73.7ml，并会有一天的滞后反应。SO2浓度每增加十亿分之一会导致FVC减少12.9ml，FEV1减少11.7ml，同样也会有一天的滞后反应。如果暴露于O3和PM10中数天，其浓度变化会对FVC和FEV1产生较小却重要的负面影响[10]。而一组研究人员在希腊雅典研究了年龄在儿童和青少年，由于暴露在PM10和SO2下而进入急诊室就诊数量。当PM10和SO2的含量每增加10μg / m3，与哮喘相关的就诊量就会分别增加2.2%和6.0%[11]。在中国香港实施的一项生态学研究调查了2000～2004年期间空气污染物与因慢性阻塞性肺病而入院之间的关系，发现因慢性阻塞性肺病而入院与污染物水平之间存在显著相关性。SO2、NO2、O3、PM10和PM2.5浓度中10μg /m3的增加产生的相对入院风险分别为1.007、1.026、1.040、1.024和1.031。此影响始于暴露日，并持续至第5天，并且在冬季比在夏季更为明显。

3.2 长期效应 当呼吸系统暴露于大气污染物时，不仅会有上述急性期的研究结论，对于长期暴露也存在慢性的、负面的影响。

对于肺功能的长期影响，Gauderman等人曾进行过一项预测研究，研究对象为美国加利福利亚州12个社区中1759名年龄在10～18岁的孩子，社区内NO2、酸性蒸汽、PM2.5以及元素碳的含量均不相同。在对混杂因子进行控制后，作者发现，与污染较少地区的孩子相比，生活在PM含量较高的环境中的孩子，其FEV1(约100ml)有很明显的减少。即使是没有患支气管哮喘孩子也受到了明显的影响。对于年龄小于18岁的孩子，生活在污染较严重社区，其FEV1< 80%的比例要比生活在污染较轻的社区的孩子的比例小5倍(PM2.5的平均含量分别为29.0μg /m3和6.0μg /m3)[12]。

对于哮喘的长期影响，美国加利福尼亚州在具有不同O3水平的12个社区内对3535名无哮喘病史的儿童开展了一项随访超过5年的前瞻性研究。随访期内，265例儿童患上哮喘。在O3含量浓度高的社区内，做过三种或三种以上运动的儿童，患哮喘的风险比没有作任何运动儿童的风险率要高3.3倍。在O3浓度含量低的社区内，运动项目的数量不是患哮喘的风险因素。同样，仅在O3浓度含量高的区域里，滞留户外时间才是患上哮喘的一种直接风险因素。

而对于COPD而言，1993年～2004年期间在丹麦实施的一项研究对57,053位个人进行了调查，发现1,786(3.4%)人患有慢性阻塞性肺病。作者发现对混杂因子包括吸烟进行控制后，慢性阻塞性肺病和在交通产生污染物中的暴露之间呈正相关。慢性阻塞性肺病发生率与35年的平均NO2浓度(RR=1.08；95% C1：1.02-1.14，且四分位差为5.81μg /m3)相关[13]。

特别重要的是长期暴露于大气污染对肺癌的发病率也具有显著的影响。一项涵盖美国50个州500,000成年人的前瞻性研究表明PM2.5浓度每增加10μg /m3则癌症发病率增加14%[14]。在一项涉及多个欧洲国家的研究中，不抽烟者和吸烟者不同类型肺癌发生的5%和7%都可以归结于污染而引起[15]。另外通过对数个队列研究以及病例对照研究的分析结果指出，空气污染的慢性暴露可使肺癌的发病危险平均增加20%～30%[16]。

4 结 语

通过以上分析表明，大气污染广泛地威胁人类的健康和生命。医疗工作者应当充分认识污染物影响在临床实践中的重要性，正确地评估病人在家里、工作场所以及住宅区域的污染暴露情况。如果在短期或中期内无法降低污染物的排放，最好能够建议病人采取保护措施来降低室内外污染物的影响，降低此类暴露的不利影响。此外，当环境污染物浓度增加已加重现有病情时，内科医生不应只是对标准治疗方案视情况进行调整，同样，作为普通民众也应该运用自己的知识来促进采取措施，从而降低城市和农村的污染物等级。

[1] Salvi SS, Barnes PJ. Chronic obstructive pulmonary disease in non-smokers[J]. Lancet, 2009,374(9691):733 43.

[2] World Health Organization. Global health risks. Mortality and burden of disease attributable to selected major risks. Geneva: World Health Organization; 2009.

[3] Dominici F, McDermott A, Daniels D. Mortality among residents of 90 cities. Special Report: Revised Analyses of Time-Series Studies of Air Pollution and Health. Boston, Mass: Health Effects Institute; 2003:9-24.

[4] Analitis A,etal. Short-term effects of ambient particles on cardiovascular and respiratory mortality[J]. Epidemiology,2006,17(2):230-3.

[5] Biggeri A, Bellini O, Terracini B. Meta-analysis of the Italian studies on short-term effects of air pollution MISA 1996-2002[J]. Epidemiol Prev,2004,28(4-5 Suppl):4-100.

[6] Pope CA, Dockery DW. Health effects of fine particulate air pollution: lines that connect[J]. J Air Waste Manage Assoc,2006,56:709-42.

[7] Peters A，Cooperative Health Research in the Region of Augsburg Study Group. Exposure to traffic and the onset of myocardial infarction[J]. N Engl J Med,2004,351(17):1721-30.

[8] Miller KA.Long-term exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women[J]. N Engl J Med,2007,356(5):447-58.

[9] Künzli N.Ambient air pollution and atherosclerosis in Los Angeles[J]. Environ Health Perspect,2005,113(2):201-6.

[10] Chang YK, Wu CC, Lee LT,etal. The short-term effects of air pollution on adolescent lung function in Taiwan[J]. Chemosphere,2012,87(1):26 30.

[11] Samoli E, Nastos PT, Paliatsos AG,etal. Acute effects of air pollution on pediatric asthma exacerbation: Evidence of association and effect modification[J]. Environ Res, 2011,111(3):418 24.

[12] Gauderman WJ, Avol E, Gilliland F,etal. The effect of air pollution on lung development from 10 to 18 years of age[J]. N Engl J Med,2004,351(11):1057-67.

[13] Andersen ZJ, Hvidberg M, Jensen SS,etal. Chronic obstructive pulmonary disease and long-term exposure to traffic-related air pollution: A cohort study[J]. Am J Respir Crit Care Med,2011,183(4):455-61.

[14] Burnett RT, Thun MJ. Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution[J]. JAMA,2002,287(9):1132-41.

[15] Vineis P, Hoek G, Krzyzanowski M,etal. Lung cancers attributable to environmental tobacco smoke and air pollution in non-smokers in different European countries: a prospective study[J]. Environ Health, 2007,6:7.

[16] Laden F, Schwartz J, Speizer FE,etal.Reduction in fine particulate air pollution and mortality: Extended follow-up of the Harvard Six Cities study[J]. Am J Respir Crit Care Med,2006,173(6):667-72.

(收稿：2015-02-27)

空气污染物 心血管疾病 呼吸系统疾病

R543

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2015.07.069