高校"捕手"最早對(duì)PM2.5展開(kāi)追蹤（附照片）
持續(xù)發(fā)生的霧霾天氣，讓更多人了解了PM2.5，也讓空氣污染治理這個(gè)重大問(wèn)題，引起了上下一致的關(guān)注。其實(shí)在大學(xué)校園里，有一群人早就開(kāi)始了對(duì)PM2.5的追蹤，有些人甚至和PM2.5打了幾十年交道。復(fù)旦大學(xué)上海市大氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們，就是其中一群。
十多年前，一些科學(xué)家意識(shí)到了PM2.5的污染問(wèn)題，于是從1999年開(kāi)始，在復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)系設(shè)立了大氣污染實(shí)驗(yàn)室。他們?cè)谖鞅钡叫陆貐^(qū)設(shè)了4個(gè)采樣點(diǎn)，在沿海城市，例如青島、上海，還有黃山、天山等地區(qū)，甚至東海中也設(shè)了10多個(gè)采樣點(diǎn)，以研究大氣中氣溶膠顆粒物的化學(xué)成分和氣溶膠顆粒含量問(wèn)題。當(dāng)他們?cè)?000年提出PM2.5這個(gè)課題時(shí)，是國(guó)內(nèi)最早提出這一概念的團(tuán)體之一--那時(shí)，PM2.5尚未進(jìn)入公眾視野。
當(dāng)這群"捕手"2004年左右提出汽車尾氣是PM2.5的主要來(lái)源時(shí)，不少人質(zhì)疑，認(rèn)為汽車尾氣對(duì)于PM2.5的影響并沒(méi)有那么大，甚至提出空氣中的細(xì)顆粒物只和沙塵有關(guān)。但是課題組對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)的顆粒物進(jìn)行了定性分析，從這些采樣點(diǎn)可以看到，沙塵從西到東，從北到東南。"我們?cè)诟呱接^測(cè)，在鐵塔上觀測(cè)，我們還結(jié)合一些衛(wèi)星資料，有些地方還結(jié)合航測(cè)的資料，同時(shí)我們進(jìn)行數(shù)值模擬……"中國(guó)PM2.5細(xì)小顆粒的面目也在這些采樣和研究中揭開(kāi)了面紗。
課題組發(fā)現(xiàn)中國(guó)的霧霾中，PM2.5及以下的顆粒物是占了主要成分，而且和美國(guó)、歐洲曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的霧霾災(zāi)害有所不同的是，中國(guó)的霧霾中，細(xì)小顆粒物的成份非常復(fù)雜，既有沙塵傳輸?shù)臍馊苣z，又有人為二次污染形成的氣溶膠。課題組還聯(lián)合了公共衛(wèi)生等學(xué)科的學(xué)者，研究了霧霾對(duì)公眾健康以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。
"我們研究的方位，不僅覆蓋了從納米級(jí)的新粒子形成到上千公里的顆粒物的長(zhǎng)程傳輸?shù)却髿饧?xì)顆粒研究前沿領(lǐng)域，還包括顆粒物主要污染源的主要排放及指紋特征"，實(shí)驗(yàn)室副主任楊新教授這樣告訴記者，"霧霾的問(wèn)題不僅是環(huán)境問(wèn)題，更是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和公共衛(wèi)生問(wèn)題"。
不久前，復(fù)旦大學(xué)大氣顆粒物污染防治實(shí)驗(yàn)室被評(píng)為上海市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室整合了上海大氣環(huán)境領(lǐng)域的主體研究力量、研發(fā)先進(jìn)的大氣顆粒污染物監(jiān)測(cè)儀器、探索大氣顆粒物污染防治的措施和技術(shù)，為上海市大氣顆粒污染防治及空氣質(zhì)量管理提供有效的技術(shù)支撐和決策依據(jù)，并在全國(guó)PM2.5污染防控中起到引領(lǐng)和示范作用。
PM2.5究竟可以通過(guò)空氣凈化器防護(hù)嗎？
PM2.5在室內(nèi)應(yīng)該是可以通過(guò)空氣凈化器防護(hù)的，不同的空氣凈化器，工作的原理各不相同。復(fù)旦大學(xué)的這一重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也研制了一種PM2.5處理器。室內(nèi)PM2.5去除率可達(dá)90%，不過(guò)現(xiàn)在還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)小型化家用的目標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)室研制的PM2.5處理器的大致工作原理是將顆粒物霧化，增加顆粒物重量后使其沉降，以此減少空氣中顆粒物的含量。已經(jīng)完成的樣機(jī)體型龐大，是個(gè)高約3米、直徑1.5米的圓筒狀機(jī)器，每小時(shí)能處理約100立方米室內(nèi)空氣，PM2.5去除率達(dá)到90%。當(dāng)然室內(nèi)和室外PM2.5的含量差別很大，在重度污染時(shí)，室內(nèi)的PM2.5含量比室外低50%左右，在非重度污染時(shí)，這一數(shù)字還會(huì)上升到70%左右。
但是空氣凈化裝置的工作原理各不相同，在選擇的時(shí)候要注意工作的原理，有些凈化裝置會(huì)產(chǎn)生臭氧，甚至是次生污染物。反而會(huì)帶來(lái)負(fù)面的影響。
PM2.5的監(jiān)測(cè)方法
PM2.5的監(jiān)測(cè)方法。我國(guó)各城市對(duì)PM2.5的監(jiān)測(cè)時(shí)間并不相同，采用的監(jiān)測(cè)方法也不統(tǒng)一，不同的監(jiān)測(cè)方法測(cè)得的結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。大大降低了各城市之間PM2.5的檢測(cè)研究非常必要。目前細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)方法包括濾膜稱重法、光散射法、壓電晶體法、電荷法、β射線吸收法以及微量震蕩天平法。其中，濾膜稱重法是我國(guó)《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法。
各種測(cè)量方法根據(jù)的是顆粒物的不同性質(zhì)與質(zhì)量的直接或間接關(guān)系，在某一方面有一定的長(zhǎng)處，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)某方面的特點(diǎn)，在選擇測(cè)量方法時(shí)一定要注意揚(yáng)長(zhǎng)避短。采用衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)大氣氣溶膠檢測(cè)，可以克服很多地面監(jiān)測(cè)的不利因素，對(duì)細(xì)顆粒物的監(jiān)測(cè)具有廣泛前景。
為什么關(guān)注PM2.5，而不是3或1
楊新
PM是英文顆粒物（particle matter）的縮寫，2.5是指小于等于2.5微米，不過(guò)因?yàn)轭w粒物的形狀是不規(guī)則的，很難用直徑來(lái)衡量，所以這個(gè)2.5微米是指空氣動(dòng)力學(xué)的粒徑。人的頭發(fā)直徑約為70-100微米，2.5微米相當(dāng)于頭發(fā)絲的1/30。
國(guó)際上選擇關(guān)注PM2.5的原因來(lái)自這樣兩方面：
第一、我們空氣中懸浮的顆粒物的粒徑分布范圍，基本上是從10個(gè)納米到100微米。PM2.5是大氣顆粒物中粒徑比較小的一部分，由人類排放的污染物形成的細(xì)顆粒大部分屬于這一類。
第二、2.5微米涉及到健康效應(yīng)--勞動(dòng)保護(hù)領(lǐng)域，粒徑在2.5微米的顆粒物被稱為可吸入肺顆粒物，因?yàn)樵谶@個(gè)粒徑范圍以內(nèi)的顆粒物可吸入肺并與肺泡結(jié)合，這會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生很大的危害，當(dāng)然具體危害還得考慮顆粒物的具體的理化性質(zhì)，故而環(huán)境領(lǐng)域采用PM2.5（即細(xì)顆粒物）這一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量顆粒物污染程度。
顆粒物小于10個(gè)微米，就可以進(jìn)入人的呼吸道，主要是上呼吸道，而當(dāng)小于2.5微米的時(shí)候就可以進(jìn)入支氣管，再小一點(diǎn)，就可以達(dá)到支氣管末端。顆粒物小于1微米的時(shí)候可以到達(dá)肺泡，小于0.1微米的時(shí)候可以穿透肺泡進(jìn)入人體的血液循環(huán)。所以相對(duì)于PM10來(lái)說(shuō)，PM2.5顯然對(duì)于人體的健康影響更大。
除了PM2.5以外，還有總懸浮顆粒物"TSP"和可吸入顆粒物"PM10"兩個(gè)指標(biāo)，我國(guó)在很早之前就在環(huán)境指標(biāo)中引入這兩個(gè)指標(biāo)了。
雖然空氣中不同大小的顆粒物均能降低能見(jiàn)度，不過(guò)，更為細(xì)小的PM2.5降低能見(jiàn)度的能力更強(qiáng)。能見(jiàn)度降低本質(zhì)上是可見(jiàn)光的傳播受到阻礙。當(dāng)顆粒物的直徑和可見(jiàn)光的波長(zhǎng)接近的時(shí)候，顆粒對(duì)光的散射消光能力最強(qiáng)。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在0.4-0.7微米之間，而粒徑在這個(gè)尺寸附近的顆粒物正是PM2.5的主要組成部分。理論計(jì)算的數(shù)據(jù)也清楚地表明這一點(diǎn)：粗顆粒的消光系數(shù)約為0.6平方米/克，而PM2.5的消光系數(shù)則要大得多，在1.25-10平方米/克之間，其中PM2.5的主要成分硫酸銨、硝酸銨和有機(jī)顆粒物的消光系數(shù)都在3左右，是粗顆粒的5倍。所以，PM2.5是灰霾天能見(jiàn)度降低的主要原因。
(作者為復(fù)旦大學(xué)上海市大氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任)
霧霾和倫敦?zé)熿F事件并不完全相同
楊新
1952年12月5日發(fā)生的倫敦?zé)熿F事件，和前不久發(fā)生在北京以及中國(guó)廣大地區(qū)的霧霾相比，并不同。
相似之處是都發(fā)生在冬季。冬季的擴(kuò)散條件不好，容易形成逆溫層（簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是地表溫度低、上面溫度高，使得污染物難以擴(kuò)散），北京的那一次逆溫層不到500米，所有的污染物都在近地面，擴(kuò)散不出去，就都沉積在地表附近。倫敦的那次煙霧事件也是在冬季，氣象條件類似，而且那次逆溫層極低，不足500米（也有人說(shuō)150英尺，約76米），且持續(xù)數(shù)天，據(jù)統(tǒng)計(jì)倫敦?zé)熿F事件短時(shí)間內(nèi)就造成了約一萬(wàn)人死亡。
不同之處則是污染物的種類。倫敦那次是煤煙型污染，以二氧化硫?yàn)橹鳌６F(xiàn)在中國(guó)東部地區(qū)基本都是復(fù)合型污染，既包括煤煙污染，也包括通過(guò)大氣化學(xué)過(guò)程形成的二次顆粒物，又有揮發(fā)烴、臭氧等污染。
由于連續(xù)發(fā)生的霧霾天，很多人認(rèn)為現(xiàn)在的空氣質(zhì)量正在惡化，污染愈發(fā)嚴(yán)重。其實(shí)不是這樣，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，近三五年內(nèi)的空氣質(zhì)量都沒(méi)有明顯惡化。之所以公眾感覺(jué)惡化，主要是因?yàn)楝F(xiàn)在我們對(duì)霧霾有了更加準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和描述，也有了相應(yīng)的國(guó)標(biāo)。
已經(jīng)有學(xué)者開(kāi)始研究空氣污染與肺癌發(fā)病的關(guān)系，比如美國(guó)的癌癥研究會(huì)在2002年做過(guò)一個(gè)研究，發(fā)現(xiàn)美國(guó)的PM2.5每升高10微克/立方米可以造成6%的心血管的疾病死亡率增加，對(duì)于肺癌則可以造成8%的增長(zhǎng)。在廣東也有類似的研究，有一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，從七十年代末開(kāi)始，廣東特別是廣州的顆粒物污染開(kāi)始加劇，大概7－10年后，廣州市的肺癌發(fā)病率明顯增加，因此研究者推測(cè)顆粒物的污染是和肺癌的發(fā)病率有相關(guān)性。
PM2.5和疾病發(fā)病率有關(guān)系嗎
陳建民
PM2.5污染危害到底有多大？獲得2012年度泰勒環(huán)境成就獎(jiǎng)的加州大學(xué)伯克利分校公共健康學(xué)院柯克·史密斯教授（Kirk R.Smith）獲獎(jiǎng)的成果就是“發(fā)現(xiàn)在發(fā)展中國(guó)家，家庭空氣污染是造成每年近200萬(wàn)婦女和兒童過(guò)早死亡的原因”，而且無(wú)論室內(nèi)還是室外都有PM2.5，如含有不完全燃燒產(chǎn)生的黑碳、大氣化學(xué)反應(yīng)生成的硫酸鹽等組分。在2012年1月13日《Science》報(bào)道的一篇研究論文中，采用模型模擬計(jì)算結(jié)果表明，控制好黑炭、臭氧等污染物，每年將會(huì)給全球帶來(lái)避免200多萬(wàn)人的死亡，而在我國(guó)每年將避免68.4萬(wàn)人的死亡。
對(duì)PM2.5引起的死亡人數(shù)至今爭(zhēng)議還很大，但PM2.5引起我國(guó)居民呼吸道疾病發(fā)病率上升，如慢性阻塞性肺疾病、肺癌、支氣管哮喘等疾病發(fā)病率不斷攀升確實(shí)是不爭(zhēng)的事實(shí)。
據(jù)中國(guó)衛(wèi)生部公布數(shù)據(jù)顯示，肺癌是目前中國(guó)所有癌癥中發(fā)病率、死亡率最高的腫瘤，2008年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)每年肺癌的發(fā)病人數(shù)約70萬(wàn)，2/3患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已失去手術(shù)根治機(jī)會(huì)，以致在1-2年內(nèi)死亡。目前，因肺癌死亡占惡性腫瘤死亡總數(shù)的22.7%，居我國(guó)腫瘤死亡原因首位。
WHO最新評(píng)估結(jié)果表明，大氣PM2.5是我國(guó)排名第4的健康危險(xiǎn)因素，2010年我國(guó)約有120萬(wàn)居民死亡與PM2.5污染相關(guān)。WHO預(yù)測(cè)，到2025年中國(guó)每年新增肺癌病例將超過(guò)100萬(wàn)。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生部2010年4月29日公布的另外一項(xiàng)相關(guān)調(diào)查，與環(huán)境和生活方式有關(guān)的肺癌，發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)，在過(guò)去的30年里上升了很多，近10年發(fā)病率增幅減至1.3%。但在上海，近10年肺癌的發(fā)病率增加了6倍。值得注意的是，在肺癌發(fā)病率明顯上升的同時(shí)，近幾年我國(guó)的吸煙率一直比較平穩(wěn)。城市和農(nóng)村的吸煙率差別不大，城市人口患肺癌的比率卻是農(nóng)村人口的兩三倍，這說(shuō)明肺癌發(fā)病率的上升有可能和大氣環(huán)境污染等因素密切相關(guān)。
(作者為復(fù)旦大學(xué)上海市大氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任)
PM2.5在身體中的路徑圖
闞海東
所謂PM2.5指的是直徑小于等于2.5微米的顆粒物?，F(xiàn)在監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，空氣中的PM2.5顆粒大部分是PM1的顆粒，而PM1的顆粒對(duì)于身體的危害更嚴(yán)重。從PM10到PM0.1，這些不同大小的顆粒物在人體沉積的部位各不相同。呼吸道對(duì)于這些不同大小的顆粒物，也有一套自己的防御和清理機(jī)制，而且不同部位，清除機(jī)制也不太一樣。
比如，PM10大部分會(huì)止步于鼻腔，鼻毛可以說(shuō)是一道屏障，95%以上的10微米以上的顆粒可以被遮擋在外，但是更小則不行。大于5微米的顆粒物通常沉積在上呼吸道，也就是鼻咽區(qū)、氣管和支氣管區(qū)；小于5微米的顆粒物一般沉積在細(xì)支氣管和肺泡；小于2.5微米的，也就是眾所周知的PM2.5，75%都沉積在肺泡內(nèi)。不過(guò)，當(dāng)顆粒特別小的時(shí)候，比如小于0.4微米，雖然也會(huì)進(jìn)入肺泡，但不會(huì)沉積，可以比較自由地隨著呼吸排出體外。
但需要注意的是，有些顆粒物的大小在進(jìn)入呼吸道的過(guò)程中會(huì)發(fā)生改變，有些顆粒物在呼吸道中遇到溫暖、濕潤(rùn)的空氣時(shí)就會(huì)因吸收水分而變大。事實(shí)上，現(xiàn)在大部分PM2.5顆粒遇水都會(huì)膨脹發(fā)生變化。
對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入人體的顆粒物，可以通過(guò)咳嗽、打噴嚏或者擤鼻涕排出體外。當(dāng)然，也可以利用氣管內(nèi)的粘液-纖毛系統(tǒng)，通過(guò)纖毛運(yùn)動(dòng)，把顆粒物推送到咽部，然后或者吞到胃里，或者咳痰咳出去。粘液-纖毛系統(tǒng)清除顆粒物十分迅速，正常情況下，沉積在下呼吸道的顆粒物一兩天內(nèi)就能被清除掉了。
如果顆粒物已經(jīng)進(jìn)入肺泡，那么清除工作就要由肺部的巨噬細(xì)胞來(lái)承擔(dān)了。巨噬細(xì)胞會(huì)先吞下顆粒物，然后經(jīng)過(guò)粘液-纖毛系統(tǒng)排出去，另外它也可能進(jìn)入淋巴系統(tǒng)，或肺部的血液系統(tǒng)，然后在身體里重新分布。有研究提示PM2.5和超細(xì)顆粒物可通過(guò)血腦屏障、嗅神經(jīng)等途徑進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，與缺血性腦血管病、認(rèn)知功能損害等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和損害有關(guān)。
至于這些顆粒物在人體中的代謝途徑和代謝的比例，目前所有的研究都是基于理論推論，最佳方式其實(shí)是將顆粒物進(jìn)行標(biāo)記，然后再測(cè)量在人體中的路徑，以及代謝的比例。但是因?yàn)檫@一研究對(duì)人體危害關(guān)系，因此至今沒(méi)有研究。
(作者為復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室副主任)
PM2.5和肺癌等疾病的關(guān)系究竟如何
闞海東
無(wú)論是世衛(wèi)組織的PM2.5指導(dǎo)值還是美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，最關(guān)鍵的基礎(chǔ)性研究都是基于美國(guó)兩個(gè)經(jīng)典的前瞻性隊(duì)列研究，即哈佛六城市研究和美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)（ACS）研究。正是這兩個(gè)研究推動(dòng)了美國(guó)對(duì)于PM2.5的關(guān)注，并且從上世紀(jì)70年代開(kāi)始就立法控制空氣污染。
1973年底，哈佛大學(xué)在美國(guó)東部6個(gè)城市，選擇了8000居民，對(duì)大氣中PM2.5濃度對(duì)居民死亡的影響進(jìn)行了14至16年的跟蹤觀測(cè)。后來(lái)，美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)研究人員收集了16年的資料，涉及50萬(wàn)美國(guó)人死亡原因風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)空氣中PM2.5每增加10微克/立方米，心肺疾病死亡率增加6%，肺癌死亡率增加8%。WHO、EPA、歐盟和世界銀行對(duì)于PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)制修訂、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估都基于這兩個(gè)經(jīng)典研究。
我國(guó)關(guān)于PM2.5對(duì)健康影響的研究結(jié)果與發(fā)達(dá)國(guó)家基本一致。我國(guó)已有PM2.5與健康相關(guān)性的生態(tài)學(xué)研究和干預(yù)研究，但缺乏對(duì)制訂標(biāo)準(zhǔn)最有用的前瞻性隊(duì)列研究。在生態(tài)學(xué)研究方面，曾經(jīng)在廣州、武漢、蘭州、重慶等城市開(kāi)展的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，PM2.5與兒童慢性呼吸系統(tǒng)疾病患病率和肺功能下降呈線性、正相關(guān)關(guān)系。PM2.5的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二氧化硫，二氧化氮。
但是中國(guó)大氣中的PM2.5濃度和成分與美國(guó)存在差異；而且，中國(guó)居民對(duì)PM2.5的易感性（年齡結(jié)構(gòu)、遺傳差異等）也有差別，如歐美國(guó)家高齡老年人口較多，易感人群比例相應(yīng)會(huì)高。值得注意的是，美國(guó)人并沒(méi)有采用世界衛(wèi)生組織的指導(dǎo)值。2006年，他們修訂了PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)，即年均值和日均值分別為15微克/立方米和35微克/立方米。
近年來(lái)已經(jīng)有相關(guān)的研究顯示空氣污染與肺癌發(fā)病之間的關(guān)系。廣東有一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，從七十年代末開(kāi)始，廣東特別是廣州的顆粒物污染開(kāi)始加劇，大概7－10年后，廣州市的肺癌發(fā)病率明顯增加，因此研究者推測(cè)顆粒物的污染是和肺癌的發(fā)病率有相關(guān)性，不過(guò)研究結(jié)果還有爭(zhēng)議。
現(xiàn)在學(xué)者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大氣顆粒物種含有的多環(huán)芳烴的致癌效應(yīng)是肯定的，但是其健康影響和致癌效應(yīng)到底如何，還在研究，因?yàn)槿梭w非常復(fù)雜，同樣劑量的致癌物質(zhì)，對(duì)不同的人會(huì)產(chǎn)生完全不同的效果。抽的煙，還有炒菜產(chǎn)生的油煙里都有多環(huán)芳烴，不吸煙、減少接觸油煙和霧霾天減少出行應(yīng)該能降低得肺癌的風(fēng)險(xiǎn)。
