PM2.5对室外体育锻炼群体的危害及对策研究*

李加鹏

(福建中医药大学体育部，福建 福州 350122)



PM2.5对室外体育锻炼群体的危害及对策研究*

李加鹏

(福建中医药大学体育部，福建 福州 350122)

PM2.5的组成成分复杂多变且易受季节、气候的影响，长时间暴露在PM2.5高浓度区域内极易诱发机体在心血管系统、呼吸系统、免疫系统、泌尿生殖系统产生炎症性病变，严重者引发细胞突变诱发癌症.针对室外体育锻炼的群体特征结合PM2.5组成成分、浓度变化规律以及致病机理，提出在合理的时间段内采取中低强度的运动形式进行锻炼，采取主动防护措施，远离PM2.5高浓度区域，在节能减排的基础上实现监控资源信息共享和完善法律法规建设，增强室外体育锻炼群体的健康安全意识，最大限度地减少PM2.5对室外体育锻炼群体的危害.

PM2.5；室外体育锻炼群体；危害；预防

前言

目前我国城市空气中可吸入颗粒污染物超标情况严重，华北、东北地区尤为突出，2015年11月北方地区开启室内供暖后，辽宁、吉林等地出现持续的污染天气，多地区达到六级严重污染度.依据PM2.5的监测报告，11月8日，沈阳多地PM2.5超过1000μg /m3，局地PM2.5指数超过1400μg /m3[1].联合国环境规划署在2012年公布的《全球环境展望5》的数据中指出，全球每年有与颗粒物污染有关的过早死亡病例近200万；《美国国家科学院院刊》(PNAS)的研究报告中称，因为空气环境的污染人类的平均寿命很可能已经缩短了5年半[2].室外体育锻炼特别是PM2.5处于高浓度时间段，高浓度地段或靠近PM2.5产生源的锻炼群体则完全暴露在其内，机体受到的侵害程度最大，在吸入后能长期附着在肺壁上，随着时间的推移可以渗透到肺部组织的深处引起肺炎、肺气肿、哮喘乃至肺癌，进一步导致心肺功能受影响引发功能性减退、衰竭，使得高污染区域内呼吸道疾病患者数量急剧增多、心肺病死亡人数暴涨的现象发生，与其锻炼健身的目的相反而对机体有害无利.

1　PM2.5的组成及来源

1.1PM2.5的组成

2013年2月全国科学技术名词审定委员会正式把PM2.5的中文名称命名为细颗粒物，从物理学角度是指空气动力学直径≤2.5μm的大气颗粒物[3]，与大气中的大颗粒物相比，PM2.5具有单颗粒直径小，分布的面积广，悬浮停留时间长，易受天气因素影响，受风向作用输送距离远，易附带有毒、有害物质等的特性.其组成成分复杂，常富集空气中的硝酸盐、硫酸盐、元素碳(EC)、有机碳(OC)、钠盐(Na+)、铵盐等[4]，另外还包含有毒有害物质，如Pb、As、Cr以及多环芳烃(PAHs)等物质，它能较长时间悬浮于空气中，浓度越高，就代表空气污染越严重，对机体的损害程度越高.近年来大量流行病学研究资料表明，大气中的PM2.5与当前老年人的日死亡率呈正相关，相比酗酒、肥胖等其它心血管疾病，PM2.5对社会的危害更大[5～7].

1.2PM2.5的来源

2　致病机理

国际癌症研究机构(IARC)负责人克里斯托弗·怀尔德在法国里昂的报告中明确指出，PM2.5为致癌物.由于其颗粒的微小特征，在机体进行呼吸时PM2.5可通过呼吸气流到达呼吸系统的末端，随着气体的交换慢慢沉积在呼吸道管壁上，对器官黏膜的功能构成影响如降低气管膜的分泌功能，阻碍杀菌、抗毒功效，部分还会渗透过气血屏障继续破坏其它脏器等[1,3,4]；另外一方面，由于大气中的PM2.5还携带由人为因素排放的放射性物质和有毒物质，在进行气体交换时这些物质可以直接通过脉管系统，随着血液循环系统直接或间接地引发心血管系统的病变，严重者可诱发心肌产生氧化应激反应和前炎性反应，产生心肌缺血症状，从而增加了心血管疾病的发病机率与心血管疾病的死亡率，以往的研究也表明：机体长期处于PM2.5浓度较高的环境内时，其死亡风险几率便会大幅上升[9].

3　PM2.5对室外体育锻炼群体的危害

研究表明，PM2.5颗粒物直径在5～10μm之间绝大部分会被上呼吸道阻滞，直径<5μm的颗粒物大部分可以进入到细支气管和肺泡，当直径<2.5μm时，颗粒物几乎全部进入肺泡中.室外体育锻炼群体在进行锻炼时，心肺功能会在短时间内迅速调动起来，主要表现在肺通气、肺换气量、心脏脉搏跳动次数、心泵血量以及流经肺内气血屏障的毛细血管血量急剧增加，相应的对PM2.5的吸入量也会增加，受到的危害也就更大.本研究主要对PM2.5对室外体育锻炼群体的呼吸系统、心血管系统、癌变及泌尿生殖系统、免疫系统、致癌等影响进行分析总结.

3.1PM2.5诱发室外体育锻炼群体的心血管系统病变

一项在东京的调查显示，由汽车排放引起的PM2.5的大气含量每增加10μg /m3，涉及心血管相关疾病的死亡率便会增加12.7%[10]，美国癌症协会与“哈佛六城市研究”的联合研究得出，PM2.5每提高10μg /m3心脏病、冠心病死亡率将提高12%～14%[11].室外锻炼群体的锻炼时间基本为早晚两段，早晨时的心脏交感神经兴奋性较高，冠状动脉张力也较高，再加上PM2.5中的毒性物质的作用，导致中老年锻炼群体在6时至12时的时间段内心血管病发病率最高；室外锻炼群体在进行体育锻炼时，肺部血流量、肺通气量一时间急剧增加，PM2.5中含有的Pb、As、Cr以及多环芳烃(PAHs)等物质通过气血屏障进入到血液中，部分有害物质可引起血液中纤维蛋白原增多，凝血因子含量增加，导致血液粘稠度提高，同时还降低了血红蛋白携带氧的能力，导致机体供氧量不足，严重时产生心脑供氧不足引发心血管疾病；其次血液中纤维蛋白原的增多，外源性凝血因子含量提高，再加上附有重金属部位的血管内壁极易受损，导致皮下的纤维蛋白裸露变粗糙，血液中的血小板、纤维蛋白等就极易附着在血管壁上形成血栓；另外PM2.5中含有的有毒重金属对自主神经系统产生影响，直接作用于肺神经反射弧、心肌离子通道[11]，导致心脏自主神经控制的失衡，出现血压升高、心率加快，大大增加了室外锻炼群体中老年锻炼群体的心脑血管发病及死亡率.

3.2PM2.5诱发室外体育锻炼群体的呼吸系统炎症性损伤

室外锻炼群体特别是处于高PM2.5浓度下锻炼的群体，其呼系统在进行气体交换时会吸入大量含有各类成分的气体到呼吸系统中，相对上呼吸道来讲下呼吸道受PM2.5的危害会更大：PM2.5中的有毒成分如致病细菌、病毒、附着有重金属的尘埃在进入下呼吸道及肺泡时，随着气体交换附着在管壁上后，直接或间接地作用于管网壁及肺泡上的上皮细胞、巨噬细胞，从而导致上皮及其间质增生，加速肺上皮细胞的纤维化，肺泡的自身张力降低或消失，机体静脉血流经纤维化后的肺泡时无法进行气体交换，同时纤维化促使组织增厚，最终导致呼吸系统局部免疫系统能力下降，诱发炎症的产生[12]；另外由于在进行锻炼时机体进行的均为较深度的呼吸，这就加速了含有PM2.5大气的吸入，气体中含有的各种有毒成分进入到肺泡后长时间会引起的肺组织炎症因子的快速释放和生化成分的改变，呼吸道中的分泌物便会增加，咳嗽、肺喘、脓痰等临床症状就会表现出来；再次肺泡的巨噬细胞在颗粒物吸入后会将这些外界颗粒物吞噬掉，同时释放出活性氧自由基，而这些自由基可使血清抗蛋白酶的活性降低，间接地增强了细胞膜的通透性，对PM2.5有毒颗粒的过滤清除能力大大降低，从而易引发肺部呼吸道炎症性损伤或其它生理性病变[1].

3.3PM2.5对室外体育锻炼群体免疫系统的影响

人体的免疫系统是应对病毒、污染物、细菌入侵以及清除异物减少内环境波动的重要“武器”，但是当免疫系统功能亢进时反而会对自身组织、器官造成伤害.PM2.5中含有的有毒有害物质在进入呼吸系统时，会受到呼吸道粘膜上纤毛的阻挡并在管道壁分泌粘液的作用下得以清除，但仍有部分会到达肺泡，此时的肺泡内巨噬细胞在颗粒物吸入后会将这些外界颗粒物吞噬掉，同时释放出大量的活性氧自由基，可使血清抗蛋白酶的活性降低，间接地增强了细胞膜的通透性，持续吸入的PM2.5有害物质便会通过气血屏障进入到淋巴液中，促使淋巴结快速接受外界淋巴瘤、淋巴细胞性白血病和恶性组织细胞病等及其他恶性肿瘤的淋巴结转移如肺癌、胃癌和乳腺癌等.入侵物质的抗原刺激，产生抗原特异性的免疫反应.在清除异物的同时也会引起淋巴结肿大，良性的淋巴结肿大可自行消失，如果是淋巴结持续性进行性肿大，很可能会诱发淋巴瘤、恶性组织细胞病以及淋巴细胞性白血病，严重的恶性淋巴结肿瘤还会转移诱发诸如癌变的其它临床疾病如乳腺癌、胃癌、肺癌等.

3.4PM2.5对室外体育锻炼群体泌尿生殖系统的影响

汽车等交通工具及化工厂排放气体中含有多种有机多环芳烃类，其颗粒物中还富含各类重金属铅、镍、汞、镉等，这类有毒颗粒会在呼吸过程中直接透过肺的气血屏障进入到血液循环中，在人体肝代谢的作用下部分会排出体外，但也有其中一部分未经肝脏的生物化学转换而随着血液循环进入到人体的生殖系统中，直接或间接地作用于生殖系统产生危害.研究发现PM2.5作用于生殖系统时，会引起睾丸组织内的各种氧化酶活性降低，还会使可以与重金属、自由基等结合的继而转化有害毒物的谷胱甘肽含量降低，导致各类生殖系统疾病的发生，致使生殖能力下降.另外PM2.5中含有多环芳烃等有毒物质，在妊娠过程中可通过母体直接传输给胎儿，严重时会导致胎儿死亡率增加.PM2.5对大鼠睾丸组织影响的相关研究表明，PM2.5对大鼠睾丸组织各倍体细胞的比例以及大鼠睾丸细胞周期都会产生显著的影响[13].

3.5PM2.5对室外体育锻炼群体致癌分析

最近几年内肺癌的高发与PM2.5污染日趋严重密不可分.多项研究表明，交通工具尾气及化工厂排放物中含有的多环芳烃类如烷化剂、多环芳香烃类化合物、氨基偶氮类、亚硝胺类以及各类重金属铅、镍、汞、镉等致畸性和致突变物质，极易导致机体内DNA损伤及恶性肿瘤的产生[14].PM2.5对机体致癌物质主要来源呼吸系统，当室外体育锻炼群体在吸入含有大量致癌物质的大气时，对肺部的影响首当其冲.由PM2.5引发肺癌的具体作用机制主要体现在肺内组织细胞对污染颗粒物的免疫反应致使抑制癌基因减少[15,16]，增加了室外体育锻炼群体癌变几率，使该群体更易感染癌症；另外因外界污染物的入侵导致局部组织的细胞失去对其生长的正常周期的调控，导致局部组织异常增生分裂，再加上免疫系统在清除入侵异物时产生的活性氧自由基会对基因构成损伤，引起细胞突变，也是PM2.5诱发癌变的因素之一.

4　室外体育锻炼群体的PM2.5预防对策研究

4.1锻炼时选择合理的时间段

在对室外体育锻炼群体的调查中发现，该群体的锻炼时间段主要集中在清晨(5:30～8:30)和傍晚(18:00～21:00)，两时间段内约占调查者总数的85.3%，由此可见室外体育锻炼群体的锻炼时间相对集中.在对大气颗粒污染物PM2.5的监测中发现，整体来看大气PM2.5浓度具有日变化的规律，即在白天的早晚时间段浓度均高于其它时间段，日变化规律在夏季表现尤为突出；季节性规律主要表现在冬季PM2.5浓度高于其它季节，且冬季的夜晚浓度高于白天，夏季夜晚浓度低于白天，形成PM2.5浓度变化规律的主要原因是人为因素与气象因素相互作用的结果[9].在其它外加因素不变的情况下依据PM2.5的浓度变化规律合理地选择锻炼时间段，尽可能将运动时间集中在PM2.5浓度的低时间段或低谷期如下午的13:00～15:00，夏季在19:00～21:00，尽量避开PM2.5的高浓度时间段，以减少室外体育锻炼群体PM2.5气体的呼入，最大限度地降低PM2.5对机体的危害.

4.2锻炼时的运动强度与运动形式

室外体育锻炼群体的年龄段分布相对集中，其中60岁以上年龄段约占48.4%，45～59岁年龄段约为23.7%，18～44岁年龄段约占18.6%，其余年龄段约为9.3%，统计发现45岁以上的中老年人室外锻炼群体比例高达72.1%，中老年群体身体抵抗力较青壮年差，易受PM2.5颗粒污染物的影响产生病变或诱发其它并发症.针对年龄段分布的情况，结合中老年人身体素质特点，锻炼时的运动强度以中低强度为主，心率运动强度监测不宜超过150次/min，以120～130次/min为宜.运动形式主要采用传统的健身项目如：太极拳、气功、保健按摩操和八段锦，也可进行诸如快步走、慢跑、游泳、登山、散步、骑自行车等其它低运动强度的运动形式.需要特别注意的是要根据老年人自身的健康状况，本着安全第一的思想，因人而异、循序渐进、持之以恒的原则进行体育锻炼，尽量避免做身体对抗性强、速度快、负重大的运动项目.

4.3锻炼时远离排放源及PM2.5高浓度区域

按正常呼气换气比例来讲，室外体育锻炼群体在PM2.5污染物高浓度区域锻炼时会比低浓度区域的污染物吸入量高，因此合理避开PM2.5的高浓度区或污染排放源是减少PM2.5污染物吸入的最有效途径之一.故室外体育锻炼群体在选择锻炼场所时尽量避开如化工厂、电厂附近及交通繁忙的路边街道、易扬尘区等，尽量选择在公园、树林或者在绿色植被较多的景区广场，并结合PM2.5在不同季节不同时间段的浓度变化如雾霾天、沙尘天气主动变换练习区域，远离PM2.5的高浓度区域，在吸入源头方面减少PM2.5对机体的影响.

4.4锻炼时主动采取防范措施

防止PM2.5的有效措施就是减少吸入量，如在PM2.5的高浓度区域时佩戴适合自己的专业防尘口罩，其中级别不低于KN90、KN95，并及时更换滤片，防止过长时间使用后过滤能力降低；其次主动清除肺内PM2.5污染物，在日常生活中适当服用清肺降火的茶饮，如桐参茶、桔梗茶、桔梗汤、蜂蜜水等，以达到祛痰止咳、润肺除燥、健脾补肾、清火滤肺尘的功效，增强机体的排毒能力，及时有效地清除肺内PM2.5颗粒物等有害物质；再次适量补充机体所需的维生素，如维生素A有助于维持免疫系统功能正常，临床医学上经常用于呼吸道感染、肺气肿症状的治疗；最后主动防范措施还包括的机体体表的清洗，多开窗通风，不吸烟特别注意防范二手烟的吸入等等.

4.5健全大气PM2.5的检测与社会公共信息资源的共享

针对PM2.5的危害与现状，实时地监测与信息发布势在必行.早在2012年10月《环境空气质量标准》[17]颁布后国内就已建成195个PM2.5监测站点的调试工作，其中138个站点正式发布数据[18,19]；经过三年的进一步发展与健全，截止2015年1月全国共有338个地级市共设置1436个PM2.5监测点位，将全部开展空气质量新标准监测，所有点位与中国环境监测总站空气质量信息发布平台联网，自2016年1月1日起，以上各地都要按照新标准监测和评价环境空气质量，并向社会逐点实时发布监测结果.另外一方面针对室外体育锻炼群体的活动地点和社会公共信息平台，通过广播电视、报纸、网络、公共场所播报、手机等多媒介系统，实现PM2.5信息的共享，以简明扼要的信息内容告知民众，并结合实时的PM2.5状况是否适合室外锻炼给出建议性参考等.

4.6减少PM2.5排放源

PM2.5的排放源主要有两个，分别是自然源和人为源，自然源如火山灰、森林大火、沙尘暴、扬尘、真菌、孢子、细菌、花粉等自然现象很大程度上难以控制；另一方面是人为源，如工业生产、供热、发电等过程中燃煤与燃气的排放物，秸秆，爆竹，烹饪等产生的烟尘，各类交通工具等内燃机燃料燃烧后的尾气排放物等.相对自然源来讲，人为源成为减少PM2.5排放的主要方向，具体措施诸如关闭整改排放污染严重的化工企业，加强绿色出行的宣传，鼓励公共交通、骑行、步行，实行限行限速对交通车辆进行管制等，减少PM2.5的人为排放.

4.7加强PM2.5相关法制法规的建设与监管

目前国内涉及PM2.5的相关法律法规及标准主要有《中华人民共和国大气污染防治法》；《中华人民共和国环境保护法》；《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》；《工业炉窑大气污染物排放标准》；《饮食业油烟排放标准》；《烟花爆竹4项强制性国家标准》等法律法规条文.监管方面部分法规实行强制性措施，如《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》，实行排放不达标不能上路；《烟花爆竹4项强制性国家标准》，实行不达标不能出售，并对焚烧秸秆等空性污染行为实行卫星遥控监测等具体措施.但是现实生活中违规排放现象仍大量存在，再加上全球气候的变化，PM2.5的污染现状及管制仍不容乐观，因此在制定新的法律法规的过程中应设置高标准，处罚从严化，不仅仅限于经济上更多地应与刑法处罚相结合，彻底打消违规排放者的投机心理.

5　结论与建议

1)PM2.5大气污染日趋严重，并呈现季节性、时段性、区域性的变化特征，同时具有影响时间长、波及范围广、社会危害大的特性，节能减排，防控大气颗粒物势在必行.

2)室外体育锻炼群体受PM2.5的影响，在呼吸系统、心血管系统、免疫系统、泌尿系统以及炎症性损伤等方面易产生病变，室外体育锻炼群体的健康安全防范意识亟需加强和提高.

3)针对PM2.5不同成分对机体的产生的不同影响以及相关的致病机理进行医疗卫生方面的对策性研究，在日常生活中采取行之有效的排毒手段与方法，减少PM2.5对室外体育锻炼群体的影响.

4)室外锻炼群体应依据官方PM2.5监测数据，锻炼时采取尽量远离PM2.5污染源健身场所，在PM2.5浓度较低的时间段采用中低的运动强度的运动形式进行锻炼.

5)健全大气PM2.5的检测与社会公共信息资源的共享，对PM2.5预防措施的相关知识进行普及宣传，提高室外体育锻炼群体对PM2.5危害的认识.

6)PM2.5大气污染对地区经济、人身健康、生活环境等影响巨大，相关法规制定与建设应本着高标准、高要求、从严处理查办的思想，做到有法可依、有法必依、执法必严、违法必究.

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The Harm of PM2.5 to Outdoor Sports Groups and Its Countermeasures

LI Jia-peng

(Department of Physical Education，Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fuzhou Fujian 350122，China)

The composition of PM2.5 is complicated and can be easily influenced by the season and climate. Long time exposure in high PM2.5 concentration area is very easy to induce inflammatory lesions in the cardiovascular system, respiratory system, immune system and urogenital system, and even cause cancer. According to the characteristics of outdoor sports groups and PM2.5 composition, concentration variation and pathogenic mechanism, the paper proposes to take motion form of low intensity exercise within a reasonable period of time, take actively protective measures, keep away from the area of high PM2.5 concentration, share the monitor resources and improve the construction of laws and regulations on the basis of energy conservation and emissions reduction, enhance health and safety awareness and maximize the harm reduction of PM2.5 on outdoor sports groups.

PM2.5; outdoor sports groups; harm; prevention

1673-2103(2016)02-0073-06

2016-03-23

福建中医药大学校管资助项目(X2014028)

李加鹏 (1981-) ，男，山东东营人，讲师，硕士，研究方向：体育教育训练学.

G804.7

A