西安市大气污染物影响人群健康的现状

韩璐瑶 金发光

大气环境是一项影响人们生活质量的主要因素，伴随着经济的快速发展，大气污染问题日益突出，并成为一项引起全社会关注的民生问题。纵观世界历史进程，发达国家的快速发展大部分伴随着工业化的发展，工业化促进社会发展是为社会服务，但其伴生品-大气污染却降低了人们的生活质量。近代世界历史上出现过多次严重大气污染事件，最著名的就是英国伦敦雾霾事件，仅在短短4 d时间内造成4 000多人死亡，2个月后又有8 000多人陆续丧生。发达国家在其发展过程的不同阶段都出现过严重的大气环境污染事件。

20世纪末伴随着我国改革开放政策的实施，特别是近年来，伴随着工业化、城市化的快速发展，人口、资源、环境与城市承载力不匹配问题逐渐显现，大气环境污染问题也日益凸显。关中地区位于西北部，年平均降雨量比较低，在大气污染治理上有着先天的劣势。现就关中地区大气污染较重城市——西安作为研究对象，从西安市的地理位置、污染现状、污染研究方法及对人群健康的影响等方面对大气污染与人群健康效应做一综述。

一、西安市环境污染概况

1. 西安市地理位置与大气污染的关系： 西安市作为关中平原城市群核心城市，人口密集，工业与交通发达。同时，西安市地处关中平原中部，南有秦岭山脉，北有黄土高原，南北两侧地势较高，风在不同程度上受到地形阻挡而减弱，大气污染物扩散能力弱，垂直扩散能力也只有在对流旺盛的春夏季随着对流加深才有明显的清除作用[1]，这加剧了西安市的空气污染程度，使得西安市具有重要的空气污染对健康影响的研究意义。

关中地区是以重工业为主的产业结构体系，能源利用率低、废气处理率低，区域性大气复合污染问题频发，影响的范围和区域污染的程度，已经严重威胁了人民群众的身体健康和生态安全，成为全国大气污染严重的地区之一，并被纳入全国大气污染重点防治区域“三区十群”[2]，所以解决西安大气污染问题刻不容缓。

2. 西安市大气污染现状： 大气污染物一般分为6种，即粗颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)。20世纪末西安市大气污染主要为燃煤导致的污染，田宝印等[3]统计研究发现，20世纪末由于长期的工业用煤及生活燃煤导致西安市大气污染中二氧化硫超国家一级标准2～9倍。自1997年西安市实行“煤改气”工程以来，二氧化硫等燃煤造成的大气污染物浓度较前明显下降，但总体仍高于国家标准。进入新世纪后，根据中国环境监测总站的数据显示，2000年6月～2008年12月西安市的主要空气污染物为可吸入颗粒物(PM10)。西安市可吸入颗粒物污染源大致可分为4个方面[4]：工业排放与燃烧源、机动车源、城市垃圾与农业源、城市建设源。随着节能减排等多项治理措施的实施，工业排放与燃烧源造成的污染逐年降低，而随着小康社会的进一步发展，我国私家车保有量逐年上升。据不完全统计，西安市的机动车数量由1991年的11.2万辆增至2013年的172多万辆，在20余年的时间内, 增加了15倍多，由机动车源造成的污染逐年攀升[5]。王华等[5]研究发现2001年后，西安市大气污染情况逐步减轻，颗粒物污染和二氧化硫污染稳定下降，二氧化氮污染出现上升态势，随着二氧化硫污染逐步下降和二氧化氮污染持续上升，到2010 年，两者的比值首次低于1，说明西安市大气环境污染类型正在由还原型( 煤炭型) 污染逐渐转变为氧化(汽车尾气型)污染[1]。根据2018年陕西省城市空气质量分析报告显示，近三年关中地区在采取空气质量联防联控措施后，颗粒物(PM10、PM2.5)和二氧化硫浓度在逐年下降，而二氧化氮和臭氧浓度在逐年上升，由此可看出，近年来关中地区对煤烟型污染的控制已取得明显成效，但复合型污染逐步显现，机动车尾气、有机污染物排放等影响比重相对增加。

二、大气污染物与人群健康的研究现状

1. 相关关系的研究方法： 大气污染与人群健康效应的研究始于19世纪80年代[6]，其研究方法也在逐步完善和改进。大气污染对人群健康的危害具有时间效应及时间累加效应，并在一段时间内具有一定的趋势，目前对大气污染与人群健康效应的研究多采用时间序列的广义相加模型分析研究[7-8]，其他研究方法包括病例交叉分析[9]、横断面研究和队列研究，用这些方法来评价大气污染对人群健康的影响。

2. 大气污染对呼吸系统的影响： 研究已证实大气PM2.5与呼吸系统疾病、心血管疾病、癌症等多种疾病的发病率和死亡率呈正相关性[10]。人体短期或长期处于大气污染环境中时，空气中的悬浮颗粒物、氮氧化物及硫氧化物等通过呼吸进入人体，损害人体呼吸系统的防御机制[11]，导致支气管炎、哮喘等疾病的发生，同时对人体循环系统产生损害[12]。对于具有呼吸系统基础疾病的人群[10]，老年人[13-15]、小孩[16-17]、孕妇[18]等特殊人群，大气污染对其健康的影响更加显著。Liu等[15]从流行病学研究发现，在65岁的人群中，PM2.5浓度每增加10 g/m3，心血管病(cardiovascular diseases, CVDs)患者急诊就诊的风险增加2.77倍(P<0.05)，呼吸系统急病(respiratory distress, RDs)患者急诊就诊的风险增加了3.94倍。Wu等[19]研究发现大气污染会导致患有基础COPD的患者出现咳嗽、咽痛等呼吸道症状加重，同时在研究中使用了一种新的气道炎症生物标志物(FeH2S)，并证明FeH2S可能更具体地与空气污染暴露有关。Zhou等[20]发现暴露于浓度极高的PM2.5环境下会导致上皮细胞坏死，自噬通量受阻，血红素加氧酶-1(haem oxygenase-1, HO-1)过表达，过表达的HO-1通过减少细胞色素C的释放转移到线粒体，抑制细胞凋亡，最终受损细胞坏死，进而导致周围呼吸道上皮的炎症。熊琪等[21]研究表明PM2.5能够使细胞内高活性分子激增，影响肺泡巨噬细胞的应激性，导致细胞内抗氧化系统和氧化系统平衡被破坏，使得细胞内的生物大分子物质被过度的活性氧自由基攻击，从而产生氧化损伤，导致DNA断裂[22-23]、细胞凋亡甚至癌变，引发组织损伤。Zhou等[24]研究发现低浓度PM2.5对上皮细胞无急性细胞毒性，但PM2.5可诱导ROS-Akt-DNMT3B通路的持续激活从而导致与抑制P53相关的慢性表观遗传改变，进而导致肺癌易发。于燕等[25]通过研究发现西安市大气悬浮颗粒物水平呈现明显的季节性并以采暖期最高;燃煤可能是造成西安市大气悬浮颗粒物致突变性增强的主要原因之一。侯斌等[10]采用时间序列方法研究了2004年～2008年西安主要大气污染物(PM10、NO2和SO2)与每d死亡率的关系，显示PM10、NO2和SO2暴露与心脑血管和呼吸系统疾病死亡的影响较显著，中老年人和男性更为易感，在采暖期和非采暖期，污染物浓度及效应有明显的季节性差异[16]。

3. 大气污染对其他系统的影响： 查阅文献发现，大气污染对人体健康的影响主要体现在呼吸系统，但对其他系统也有不可忽视的危害，比如心脑血管，免疫系统，皮肤结缔组织，生殖系统，神经系统。大量流行病学研究表明PM2.5可通过肺局部氧化损伤、炎症反应，使炎症因子及血管活性分子进入血液循环促使血液黏稠度的升高、局部缺血和血酸的形成，导致心肌梗死、缺血性卒中、心力衰竭、心律失常及房颤等循环系统疾病的发生[26]。Honda等[27]研究发现PM2.5中的有机提取物可抑制脾细胞的增殖，引起脾细胞结构的比例变化，即T细胞的增加和B细胞的减少，从而导致免疫系统的破坏。研究发现，空气细颗粒物暴露对荷瘤肺癌小鼠腹腔巨噬细胞的活性虽然具有上调作用，但同时损伤了巨噬细胞的非特异性免疫和特异性免疫功能[28-29]。徐菲菲等[30]通过流行病学研究发现对于男性空气污染物可导致男性精子DNA及染色体损伤和畸变，从而使精子数量、密度、质量以及活性降低，影响生殖功能。对于女性的影响，空气污染物可影响子宫、卵巢、乳腺、输卵管等生殖器官发育，导致细胞畸形、功能障碍甚至细胞凋亡等，从而削弱女性生育能力。如果在妊娠期，特别是妊娠早期暴露于空气污染物，则与死产、早产、流产、新生儿出生缺陷等不良妊娠结局的发生相关[18]。一项关于华北某市的研究发现，大气PM2.5浓度每升高10 μg/m3，该市居民因神经系统疾病急救人次增加0.75%，PM10浓度每升高10 μg/m3，该市居民因神经系统疾病急救人次增加0.35%，结果显示高浓度PM2.5或PM10的暴露与居民神经系统疾病急救人次的增加呈显著正相关性，暴露-反应关系曲线近似线性[31]。

综上所述，西安市在城市发展过程中伴随而生的大气污染问题持续存在，且由于其地理位置的特殊性，导致西安市大气污染问题进一步加剧，大气污染对人民群众的身体健康也造成了极大影响。但查阅文献发现：①目前对于西安市大气污染与人群健康及呼吸系统与循环系统的死亡率之间关系的大数据统计分析尚且不足，且数据统计模型需要进一步优化，将单污染物污染与多种污染物之间产生的交互效应进行建模分析，同时结合气象数据、当地的工业类型、经济发展状况及同期疾病死亡率进行全面分析；②对于六种大气污染物导致的呼吸及循环系统疾病的具体发病机制尚且不明，研究需更深一步探讨，如从信号调控、自由基介导等过程着手，着重研究对人群影响较大的污染物(如PM10、PM2.5、O3)的某一主要成分的致病机制；③可对西安市每个区县的大气污染物数据、气象数据及同期的死亡数据进行整理统计，结合每个区县不同的工业发展程度及经济状况得出不同区县间的差异，进而可针对不同区县因地制宜的实施环境治理及疾病防护救治措施。