百科解读可吸入颗粒物PM10

时间:2015-12-18 15:49:24  来源:摘自百度百科  作者:  点击:


    悬浮颗粒物是指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称,其粒径范围约为0.1-100 微米。其中,有些颗粒物因粒径大或颜色黑可以为肉眼所见,比如烟尘。有些则小到使用电子显微镜才可观察到。通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为可吸入颗粒物,又称为PM10。
    可吸入颗粒物可以被人体吸入,沉积在呼吸道、肺泡等部位从而引发疾病。颗粒物的直径越小,进入呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道,5微米直径的可进入呼吸道的深部,2微米以下的可100%深入到细支气管和肺泡。
    可吸入颗粒物是在环境空气中长期飘浮的悬浮微粒,对大气能见度影响很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放,比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物,它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。
    可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。≤2.5微米的细粒子,例如Pb、Mn、Cd、Sb、Sr、As、Ni、硫酸盐、多环芳烃等含量较高,[2]  在空气中持留时间长,易将污染物带到很远的地方使污染范围扩大。对环境的有害影响还有散射阳光、降低大气的能见度等。可吸入尘同时在大气中还可为化学反应提供反应床,是气溶胶化学中研究的重点对象,已被定为空气质量监测的一个重要指标。 字串9
一、相关分类
    对颗粒物尚无统一的分类方法,按尘在重力作用下的沉降特性可分为飘尘和降尘。习惯上分为:
    尘粒:较粗的颗粒,粒径大于75微米。
    粉尘:粒径为1~75微米的颗粒,一般是由工业生产上的破碎和运转作业所产生。
    亚微粉尘:粒径小于1微米的粉尘。
    炱:燃烧、升华、冷凝等过程形成的固体颗粒,粒径一般小于1微米。
    雾尘:工业生产中的过饱和蒸汽凝结和凝聚、化学反应和液体喷雾所形成的液滴。粒径一般小于 10微米。由过饱和蒸汽凝结和凝聚而成的液雾也称霾。
    烟:由固体微粒和液滴所组成的非均匀系,包括雾尘和炱,粒径为0.01~1微米。
    化学烟雾:分为硫酸烟雾和光化学烟雾两种。硫酸烟雾是二氧化硫或其他硫化物、未燃烧的煤尘和高浓度的雾尘混合后起化学作用所产生,也称伦敦型烟雾。光化学烟雾是汽车废气中的碳氢化合物和氮氧化物通过光化学反应所形成,光化学烟雾也称洛杉矶型烟雾。
    煤烟:煤不完全燃烧产生的炭粒或燃烧过程中产生的飞灰,粒径为0.01~1微米。 字串6
    煤尘:烟道气所带出的未燃烧煤粒。
    粉尘由于粒径不同,在重力作用下,沉降特性也不同,如粒径小于10微米的颗粒可以长期飘浮在空中,称为飘尘,其中10~0.25微米的又称为云尘,小于0.1微米的称为浮尘。而粒径大于10微米的颗粒,则能较快地沉降,因此称为降尘。
二、对人体的危害
    PM10对人体的危害程度取决于颗粒物的理化性质及其来源。颗粒物成分是主要致病因子,颗粒物的浓度和暴露时间决定了颗粒物的吸入量和对机体的危害程度。颗粒物的粒径和状态与其在呼吸道内沉着滞留和消除有关。
    PM10中粗粒子主要是人为源产生的原生粒子及自然界尘粒,易沉降,而且容易被阻留在鼻腔和口腔内,而细粒子主要是污染气体经过复杂的多相化学反应转化,或者由高温下排放的过饱和气态物质冷凝,再经碰撞、凝聚、吸附而形成。PM2.5?小于2.5微米的颗粒,又称为可入肺颗粒,能够进入人体肺泡甚至血液系统中去,直接导致心血管病等疾病。PM2.5的比表面积较大,通常富集各种重金属元素。如As、Se、Pb、Cr等。和PAHs、PCDD/Fs、VOCs 等有机污染物,这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质危害极大。已知的PM2.5健康影响包括增加重病及慢性病患者的死亡率。使呼吸系统及心脏系统疾病恶化,改变肺功能及结构,改变免疫结构等方面。 字串8
    2000年12月份英国专家研究结果还表明,大气中SO2、氮化物和CO等污染物的含量与人类日死亡率并没有紧密的联系,细颗粒物反而是导致人类死亡率上升的主要原因。
三、导致疾病
    可吸入颗粒物被人吸入后,会累积在呼吸系统中,引发许多疾病。对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统,诱发哮喘 病。 越细小的颗粒物对人体危害越大,粒径超过10微米的颗粒物可被鼻毛吸留,也可通过咳嗽排出人体,而粒径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部,甚至可以进入肺泡、血液。在肺部沉积率最高的是粒径为1微米左右的颗粒物。
    这些颗粒物在肺泡上沉积下来,损伤肺泡和粘膜,引起肺组织的慢性纤维化,导致肺心病,加重哮喘病,引起慢性鼻咽炎、慢性支气管炎等一系列病变,严重的可 危及生命。颗粒物对儿童和老年人的危害尤为明显。
    可吸入颗粒物还具有较强的吸附能力,是多种污染物的“载体”和“催化剂”,有时能成为多种污染物的集合体,是导致各种疾病的罪魁祸首。 
    据有关资料显示,空气中弥漫着的可吸入颗粒物非常小,能够直达并沉积于肺部,直接参与血液循环,对人体的危害相当大。人体若吸入大量的可吸入颗粒,可以导致呼吸系统病症,例如气促、咳嗽等,并加重已有的呼吸系统疾病,损害肺部组织。而包括患有慢性肺炎、心脏病、感冒或哮喘病患者的老年人及儿童则是最易受可吸入颗粒物影响的人群。

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四、“三致”效应(致癌、致突变、致畸)
    PM10内含有各种直接致突变物和间接致突变物,可以损害遗传物质和干扰细胞正常分裂,同时破坏机体的免疫监视,而引起癌症和畸形。PM10的化学组分或活性氧直接损害遗传物质而导致癌基因激活、抑癌基因失活、遗传物质改变,进一步可能导致肺癌[10]。
    许多研究利用一些短期遗传毒性实验(Ames实验、UDS实验、微核实验等)从基因、DNA、染色体不同水平说明颗粒物具有潜在的致突变及致癌性。有研究发现[26],PM10中的许多有机成分均能损伤DNA,以多环芳烃最明显,并且致癌作用与免疫毒性往往是一致的。
    国外研究认为[27,20],接触颗粒物可导致上皮细胞和巨噬细胞内的细胞因子增加,污染物作用于细胞产生的一些细胞因子如生长因子,可能导致细胞周期失去正常调节,从而使细胞分裂增加,进一步形成肿瘤。颗粒物可通过影响细胞间隙通讯功能的改变而导致细胞进一步恶化。宋健等[28]研究认为柴油机排出的颗粒物可抑制细胞间隙的通讯功能,具有致癌作用。
五、减少对人体危害的措施
    室内可吸入颗粒物主要来源于厨房,比如做饭炒菜所用燃料的不完全燃烧及油烟等。此外,建筑材料中常用来作保温材料的石棉,由于长期老化磨损等原因,可释放出一定量的可吸入颗粒物,引发呼吸道的疾病。而饲养宠物的家庭也要注意了,动物或禽类的皮毛等微粒扩散到室内,也会影响人体的健康。 字串1
    人的呼吸系统类似一个高效分级采样器。通过人的呼吸,颗粒物可按粒径大小沉积在呼吸道的各个部位之中,粒径大于10微米以上的颗粒物大部分被阻挡在上呼吸道(鼻腔和咽喉部位),而颗粒小于10微米能穿透咽喉部进入下呼吸道。特别是粒径小于5微米的颗粒物能沉积在呼吸道深部肺泡内,对人体危害更大。颗粒物在呼吸道中的沉积,主要有三种方式,即惯性碰撞、重力沉降和扩散作用的综合结果。
    颗粒物作用于人体分两方面,一是物理方面的作用,细小的颗粒物通过呼吸道进入人的肺部壁上产生刺激作用,出现黏液从而引起肺部疾病,尤其是心脏病患者,当呼吸困难时,可引起心脏的不舒服,有时导致死亡。二是化学方面的作用,微粒上附着大量有害物质,通过呼吸道直接吸入到肺部造成对人体的危害。
    要减少颗粒物对人体的危害,从自身出发,要有意识做到以下几点:
1. 提高个人的环保意识,多参加植树造林活动,增加绿地面积,尽量减小裸露的地面。
2. 城市施工时应注意防止造成大量的扬尘。
3. 驾车的朋友,提倡使用绿色燃料,使用高效润滑油,减少汽车尾气的排放。有调查显示PM2.5的排放主要来自柴油车。
4. 日常生活中,尽量少用煤作为燃料。用电比使用天然气、液化石油气及煤气等燃料相对便宜,改用微波炉、电饭煲等做饭可减少厨房的空气污染。

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5. 在室内,要经常保持清洁卫生,吸烟者不要在室内吸烟,适当养些绿色花草以保持室内空气的清新。
6. 在日常抖被子时,有很多漂浮物浮起来,在太阳下可以看到很多细小的颗粒,这种时候最好让小孩子走开。
7. 喜欢晨练的中老年人,应避开早晨6~8时空气污染高峰期,上午9时以后锻炼为宜;且不要到公路边锻炼,应选择绿色植物多、空气质量好、环境较为安静的公园内。冬季由于室外温度低,为防止中老年人心脑血管病的发生,选择上午10时后锻炼为宜。
8. 大型商场或公共娱乐场所,由于周末、节假日时人员众多,空气质量极差,易造成呼吸系统的疾病(冬季为甚),故不宜久留。
9. 雾天和灰霾天气,是PM2.5浓度相对较高的时候,最好少出门,门窗关上。
可吸入颗粒物与人类住宅高度
    大家知道,地心引力与可吸入颗粒物的直径是成正比关系的。也可以说地球引力对可吸入颗粒物的影响是这样的:因为物质的重力影响,距离地表面越近则可吸入颗粒物的直径就越大,从而对人体吸入的概率和侵害就会减少。另外,地磁对人类的生命延续也是有着重要作用的,地球磁场对人类的作用力越大,人类的生命力就越顽强。
    经研究表明,大量的有毒有害气体和可吸入颗粒物大部分主要集中在离地表20米以上的空间。高层建筑以及超高层建筑已经不适合人类居住。人类最佳的居住空间应是离地面20米(最好为10米)以内。就其可吸入颗粒物来说,离地面越近可吸入颗粒物的直径就越大,人体吸入的概率也就越小。我们知道,有毒气体的质量是很小的,其基本与空气相混合,很容易被人体吸入。那么对于我们人类来说,其居住的空间离地面越高,可吸入颗粒物对人体的伤害作用也就越大。另外,人类净化生活用水较净化空气容易,而分离空气中的有害气体和细小的可吸入颗粒物一直是科学界的难题。
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    针对居住在高层建筑中的人员情况调查表明,其主要体现有毒气体以及大量可吸入颗粒物对人体造成的疾病和心理不良影响表现为:
    ⑴居住在高层住宅中的人群普遍出现恐慌、烦躁、压抑、懒惰以及性情暴躁等不良状态。
    ⑵生命期缩短、多病。现实中,居住在底层住宅中的老年人寿命普遍较高。
    ⑶与生命相关的运动量相对减少。
    ⑷高层住宅中老年人的身体健康状况欠佳。
    也许将来会随着科学技术的不断提高,人类可以净化空气中的有毒有害气体成分,其高层住宅建筑不再是人类所担心的问题。但是,科学技术还远远没有达到。要多长时间呢?也许在本世纪末或更长的时间,也有可能是我们人类永远解决不了的科学难题。那么当今人类住宅层高度还是选在20米以下为宜,这才是人类最佳的居住环境。
    上面已经说过,可吸入颗粒物的直径、密度、质量等,都与地心的引力有着密切的关系。地表层的每一高度范围都存在直径大小不一样的空间污染物颗粒,住宅建筑越高,可吸入颗粒物就越小,也就越容易被人体吸入。根据这个问题,人类住宅高度的最佳选择应该是六层以下的住宅建筑。
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