大氣污染控制工程課件：Project 1-2 顆粒物對公眾健康的影響

1、 顆粒顆粒物與人體健康的關系是環(huán)境、氣物與人體健康的關系是環(huán)境、氣象、醫(yī)學工作者研究的前沿課題之一，其粒象、醫(yī)學工作者研究的前沿課題之一，其粒徑小、在大氣中停留時間長、可被吸入人體、徑小、在大氣中停留時間長、可被吸入人體、含有有毒有害物質(zhì)等特點造就了其對人體健含有有毒有害物質(zhì)等特點造就了其對人體健康的潛在威脅?？档臐撛谕{。一、顆粒物概述一、顆粒物概述二、二、顆粒物顆粒物的的粒徑分布與粒徑分布與人體健康人體健康三、三、顆粒物的化學組成與人體健康顆粒物的化學組成與人體健康四、四、顆粒物顆粒物濃度濃度對健康的對健康的具體具體影響影響五、總結(jié)五、總結(jié)我國我國顆粒物污染現(xiàn)狀顆粒物污染現(xiàn)狀正面臨正面臨以

2、顆粒物為主的綜合性大氣污染以顆粒物為主的綜合性大氣污染除南方少數(shù)城市外除南方少數(shù)城市外PMPM2.52.5濃度均不達標，北京等濃度均不達標，北京等城市偶爾出現(xiàn)嚴重污染城市偶爾出現(xiàn)嚴重污染目前的空氣質(zhì)量標準與發(fā)達國家仍有一定差距目前的空氣質(zhì)量標準與發(fā)達國家仍有一定差距顆粒物來源顆粒物來源人為源人為源l 燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)過程排放的煙燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)過程排放的煙塵、粉塵塵、粉塵l 交通運輸中車輛排放的尾氣等交通運輸中車輛排放的尾氣等揚塵揚塵l 大風將外地的塵土從高空輸送到大風將外地的塵土從高空輸送到本本地地l 各種源頭的塵土各種源頭的塵土在風力和機動車跑在風力和機動車跑動等外力作用下形成動等外力

3、作用下形成其他原因（自然原因）其他原因（自然原因）l 植物花粉和孢子植物花粉和孢子l 各種生物氣溶膠各種生物氣溶膠顆粒物濃度變化規(guī)律顆粒物濃度變化規(guī)律以北京市為例以北京市為例月份因素月份因素l春、冬季濃度高春、冬季濃度高 春季：降水少，多沙塵； 冬季：采暖用煤；天氣條件不利擴散l夏季濃度低夏季濃度低 對流性天氣及降水多圖片來源： 荊俊山,傅剛,陳棟. 北京市大氣懸浮顆粒物TSP和PM10的季節(jié)變化特征J. 中國海洋大學學報(自然科學版),2008,(04):539-541.l夜間濃度高夜間濃度高 夜間易發(fā)生逆溫夜間易發(fā)生逆溫, ,使地面產(chǎn)生的顆粒物不使地面產(chǎn)生的顆粒物不易擴散而積累；柴油車夜間

4、進城，排放尾氣比一般車輛大易擴散而積累；柴油車夜間進城，排放尾氣比一般車輛大l白天濃度白天濃度低低 日照升溫，大氣狀態(tài)不穩(wěn)定，利于日照升溫，大氣狀態(tài)不穩(wěn)定，利于擴擴 散散顆粒物濃度變化規(guī)律顆粒物濃度變化規(guī)律以北京市為例以北京市為例時刻時刻因素因素圖片來源：王淑英,張小玲. 北京地區(qū)PM10污染的氣象特征J. 應用氣象學報,2002,(S1):177-184.顆粒物濃度變化規(guī)律顆粒物濃度變化規(guī)律以北京市為例以北京市為例天氣因素天氣因素與與相對濕度相對濕度有較好的相關性，與溫度相關性不大有較好的相關性，與溫度相關性不大風向風速風向風速影響很大影響很大東南風：顆粒物濃度高（天津、唐山污染氣團）東南風

5、：顆粒物濃度高（天津、唐山污染氣團）東北風、北風：顆粒物濃度低東北風、北風：顆粒物濃度低降水降水顯著降低顆粒物濃度顯著降低顆粒物濃度粒徑分布粒徑分布l 以質(zhì)量濃度表征以質(zhì)量濃度表征時時以粒徑大于以粒徑大于1m1m的顆粒物為主的顆粒物為主l 以數(shù)濃度表征以數(shù)濃度表征時時以粒徑小于以粒徑小于1m1m的顆粒物甚至是超細顆粒物（粒徑小于的顆粒物甚至是超細顆粒物（粒徑小于0.10.1微米）為主微米）為主圖片來源：陳義珍,柴發(fā)合,魏強. 北京市冬季氣溶膠粒子尺度譜分布研究J. 安全與環(huán)境學報,2006, 6(01): 80-84.顆粒物在呼吸道內(nèi)的沉降顆粒物在呼吸道內(nèi)的沉降1 1、沉降的主要機制沉降的主要

6、機制碰撞、重力沉淀和擴散碰撞、重力沉淀和擴散粒徑大于粒徑大于1m1m重力沉淀和碰撞為主重力沉淀和碰撞為主粒徑在粒徑在0.10.1到到1m1m之間之間擴散和重力沉淀為主擴散和重力沉淀為主粒徑小于粒徑小于0.1m0.1m擴散為主擴散為主顆粒物在呼吸道內(nèi)的沉降顆粒物在呼吸道內(nèi)的沉降2 2、沉積分布、沉積分布顆粒物粒徑越小，越趨向于在呼吸道末端沉降顆粒物粒徑越小，越趨向于在呼吸道末端沉降超細顆粒物有更高的幾率進入支氣管末端和肺超細顆粒物有更高的幾率進入支氣管末端和肺泡泡圖片來源：Joachim Heyder, Deposition of Inhaled Particles in the Human R

7、espiratory Tract and Consequences for Regional Targeting in Respiratory Drug Delivery. Proceedings of the American Thoracic Society, 2004, 1: 315-320.顆粒物在呼吸道內(nèi)的沉降顆粒物在呼吸道內(nèi)的沉降3 3、在肺部與大氣粒徑分布不同、在肺部與大氣粒徑分布不同 在肺部氣道，顆粒物中在肺部氣道，顆粒物中PMPM2.52.5占占9090%以上，以上，超細顆粒物超細顆粒物數(shù)數(shù) 濃度濃度卻卻不不超超過過1515% 顆粒物在呼吸顆粒物在呼吸道內(nèi)道內(nèi)吸濕增長吸濕增長

8、圖片來源：Joachim Heyder, Deposition of Inhaled Particles in the Human Respiratory Tract and Consequences for Regional Targeting in Respiratory Drug Delivery. Proceedings of the American Thoracic Society, 2004, 1: 315-320.呼吸條件的影響呼吸條件的影響吸入吸入氣體氣體流量流量吸入吸入氣體流量增大時，顆粒物沉積的數(shù)濃度氣體流量增大時，顆粒物沉積的數(shù)濃度有有顯著顯著增加增加圖片來源：Fran

9、tisek LIZAL1, Jan JEDELSKY, Jakub ELCNER, Lukas DURDINA, Tereza HALASOVA2,Filip MRAVEC, Miroslav JICHA. Research of Transport and Deposition of Aerosol in Human Airway Replica. Experimental Fluid Mechanics, 2011, 25:02015.呼吸條件的呼吸條件的影響影響呼吸呼吸方式方式若用口呼吸，顆粒物直接進入氣管，加大沉積量若用口呼吸，顆粒物直接進入氣管，加大沉積量呼吸道的幾何結(jié)構(gòu)呼吸道的幾何

10、結(jié)構(gòu)如因為兒童呼吸道較短，顆粒物更容易在呼吸道末如因為兒童呼吸道較短，顆粒物更容易在呼吸道末端沉降端沉降顆粒物中的化學組分顆粒物中的化學組分以北京為例以北京為例PM PM 2.52.5中含量豐富的組分有中含量豐富的組分有NONO3 3- -，SOSO4 42- 2-，NHNH4 4+ +，K K+ +，OCOC，ECEC，Si Si，ClCl，CaCa和和FeFe等。等。其中，含碳組分和水溶性離子組分的質(zhì)量濃度之和其中，含碳組分和水溶性離子組分的質(zhì)量濃度之和超過超過PMPM 2.5 2.5質(zhì)量濃度的質(zhì)量濃度的50 %50 %；與揚塵有關的地殼元素約占與揚塵有關的地殼元素約占8 %8 %金屬成分

11、對人體健康的影響金屬成分對人體健康的影響健康效應健康效應粒徑越小，金屬含量越高粒徑越小，金屬含量越高 與肺功能異常與肺功能異常、學齡前兒童的支氣管炎和哮喘入院學齡前兒童的支氣管炎和哮喘入院率等有關率等有關作用作用機制機制過渡金屬通過芬頓反應形成活性氧過渡金屬通過芬頓反應形成活性氧 VS VS不溶性的硅、錳、鈦不溶性的硅、錳、鈦導致導致活性氧的產(chǎn)生活性氧的產(chǎn)生炎癥反應病理改變含碳成分對人體健康的影響含碳成分對人體健康的影響有機碳有機碳OC元素碳元素碳EC形成形成一次有機氣溶膠、二次有機氣溶膠又稱黑碳，主要來自于化石燃料或生物質(zhì)的不充分燃燒對健康的影響對健康的影響導致心肺疾病、缺血性心臟病以及肺部

12、疾?。粨p害心臟副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)能力引起冠心病患者的全身炎癥和血管斑塊形成；增加哮喘患者和兒童急性呼吸道炎癥的風險；降低肺功能；損害心臟的副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)能力作用機制作用機制一氧化氮/一氧化氮合酶( NO /NOS) 系統(tǒng)功能紊亂形成DNA 加合物，誘導突變產(chǎn)生二次無機氣溶膠對人體健康的影響二次無機氣溶膠對人體健康的影響健康效應健康效應流行病學研究顯示硫酸鹽流行病學研究顯示硫酸鹽和硝酸鹽和硝酸鹽顆粒跟多種健康顆粒跟多種健康效應相關效應相關作用作用機制機制危害危害健康健康的因素的因素是是其其酸性酸性，它們損害肺泡巨噬細胞，它們損害肺泡巨噬細胞的功能，包括活性、表面黏附力、流動性、細胞內(nèi)的功能，包括活

13、性、表面黏附力、流動性、細胞內(nèi)pHpH值以及活性氧和某些細胞因子的產(chǎn)生和釋放值以及活性氧和某些細胞因子的產(chǎn)生和釋放對呼吸系統(tǒng)的影響對呼吸系統(tǒng)的影響對心血管系統(tǒng)的影響對心血管系統(tǒng)的影響對胎兒健康的影響對胎兒健康的影響對免疫系統(tǒng)的影響對免疫系統(tǒng)的影響引發(fā)癌癥引發(fā)癌癥對呼吸系統(tǒng)的影響對呼吸系統(tǒng)的影響短期暴露短期暴露導致哮喘、大葉性肺炎等下呼吸道疾病癥狀的導致哮喘、大葉性肺炎等下呼吸道疾病癥狀的加劇加劇大氣顆粒物濃度大氣顆粒物濃度變化變化呼吸系統(tǒng)疾病就診量呼吸系統(tǒng)疾病就診量粗顆粒物濃度上升約10 g/m3就診量增加1.94% （香港）(Qiu et al, 2012)細顆粒物濃度上升10 g/m3就診

14、量增加5.5% （維也納，65歲以上老人）(Manfred et al, 2004)對呼吸系統(tǒng)的影響對呼吸系統(tǒng)的影響長期暴露長期暴露顆粒物長期濃度變化顆粒物長期濃度變化影響影響PM10濃度升高10 g/m3兒童支氣管炎增加2.17%（中國）(伍燕珍, 2009)PM2.5濃度升高10 g/m3兒童支氣管炎增加3.74%（中國）(伍燕珍, 2009)幼兒患肺炎增加12%（世界）(Sumi et al, 2013)PM10達重度污染兒童肺功能明顯下降，成人患COPD增加50%（太原）(金銀龍, 2002)長期暴露于較高濃度的顆粒物中，可能導致肺功能下長期暴露于較高濃度的顆粒物中，可能導致肺功能下降

15、、肺病發(fā)病率和死亡率提高降、肺病發(fā)病率和死亡率提高對心血管系統(tǒng)的影響對心血管系統(tǒng)的影響大氣顆粒物濃度變化大氣顆粒物濃度變化心血管疾病發(fā)病率變化心血管疾病發(fā)病率變化P M1 0濃 度 每濃 度 每 升升 高高10g/m3心血管疾病的死亡率增加0.68%（20個美國城市）(Sarnat et al, 2001)心血管疾病死亡率增加0.4%（中國）(謝鵬, 2009)心血管疾病住院率增加1.30%（歐洲）(謝鵬, 2009)心血管疾病住院率增加0.7%（美國）(謝鵬, 2009)PM2.5濃度濃度每每升升高高10g/m3心肺病死亡率危險性增加9.3%（美國）(周鑫, 2010)心血管疾病死亡率升高0

16、.53%（中國）(謝鵬, 2009)缺血性心臟病的患病風險將增加4.5%（美國）(周鑫, 2010)心血管疾病住院率增加2.81%（加拿大多倫多）(謝鵬, 2009)對心血管系統(tǒng)的影響對心血管系統(tǒng)的影響（具體研究）（具體研究）案例一：案例一：(Sullivan et al, 2007)(Sullivan et al, 2007)較低濃度水平下，較低濃度水平下，顆粒物顆粒物濃度升高一定值，并不導致與血濃度升高一定值，并不導致與血栓和炎癥相關的血液栓和炎癥相關的血液指標指標變化變化對心血管對心血管健康的影響健康的影響需通過需通過一定時間的一定時間的延滯延滯才會顯現(xiàn)，而才會顯現(xiàn)，而短期內(nèi)并不會產(chǎn)生顯

17、著短期內(nèi)并不會產(chǎn)生顯著影響影響案例二：案例二：( (BaccarelliBaccarelli et al, 2011) et al, 2011)人體所處人體所處大環(huán)境大環(huán)境的背景顆粒物濃度值對血壓的的背景顆粒物濃度值對血壓的影響影響大于大于個個體體對顆粒物的吸入水平的影響對顆粒物的吸入水平的影響對胎兒健康的影響對胎兒健康的影響案例一案例一紐卡斯爾紐卡斯爾(Pearce et al, 2012)黑煙濃度升高，導致胎兒黑煙濃度升高，導致胎兒的出生體重顯著降低的出生體重顯著降低與胎齡無顯著相關性與胎齡無顯著相關性案例案例二二馬薩諸塞馬薩諸塞(Kloog et al, 2012)PMPM2.52.5增

18、加增加10 10 g/mg/m3 3，胎兒體重降低，胎兒體重降低13.8 g13.8 g增加增加早產(chǎn)的早產(chǎn)的幾率幾率60年代年代90年代年代黑煙濃黑煙濃度度/ / g/mg/m3 35005002020平均平均BW/gBW/g3227322733073307胎齡胎齡/ /周周39.539.53939對免疫系統(tǒng)的影響對免疫系統(tǒng)的影響PMPM2.52.5可以直接損傷肺泡巨噬細胞，造成肺部免疫可以直接損傷肺泡巨噬細胞，造成肺部免疫能力的下降能力的下降細顆粒物導致過敏性疾病的發(fā)生細顆粒物導致過敏性疾病的發(fā)生案例案例上海上海 (高知義高知義, 2010)PMPM2.52.5暴露水平交警比居民高暴露水平交

19、警比居民高54%54%交警體內(nèi)免疫細胞數(shù)目、各亞群比例和免疫球蛋白交警體內(nèi)免疫細胞數(shù)目、各亞群比例和免疫球蛋白水平有顯著差異水平有顯著差異引發(fā)癌癥引發(fā)癌癥大氣顆粒物上吸附的多環(huán)芳烴化合物和重金屬大氣顆粒物上吸附的多環(huán)芳烴化合物和重金屬等物質(zhì)均有致癌作用等物質(zhì)均有致癌作用案例一案例一美國美國(Yoshio et al, 2012)PMPM1010濃度濃度與多種與多種癌癥發(fā)病率和死亡率呈顯著癌癥發(fā)病率和死亡率呈顯著相相關，關，其中包括皮膚癌、肺癌、甲狀腺癌、喉癌其中包括皮膚癌、肺癌、甲狀腺癌、喉癌和膀胱癌，尤以和膀胱癌，尤以皮膚癌和肺癌皮膚癌和肺癌相關程度相關程度最高最高案例案例二二美國美國(Mi

20、chelle et al, 2011)PMPM2.52.5濃度每上升濃度每上升10 g/m10 g/m3 3，因肺癌死亡的死亡，因肺癌死亡的死亡率上升率上升1527%1527%高濃度顆粒物會危害人體健康高濃度顆粒物會危害人體健康細粒子更容易在呼吸道末端沉降，對人體危害細粒子更容易在呼吸道末端沉降，對人體危害更大更大顆粒物中的不同化學成分對人體危害不同顆粒物中的不同化學成分對人體危害不同目前有關顆粒物對人體危害的研究大多停留于目前有關顆粒物對人體危害的研究大多停留于統(tǒng)計學階段，沒有深入研究機理統(tǒng)計學階段，沒有深入研究機理有關顆粒物對人體健康的有關顆粒物對人體健康的長期危害長期危害和和低濃度低濃度

21、顆顆粒物對人體健康的影響的研究還粒物對人體健康的影響的研究還較少較少韋思嘉背景（污染現(xiàn)狀、顆粒物來源、遺傳算法、濃度變化規(guī)律、粒徑分布和化學組成情況）、ppt美化蔡潤龍顆粒物粒徑分布與在人體內(nèi)的沉降情況、word文檔整理、組長桂 超顆粒物化學組成與對人體危害的機理、ppt展示思路及提綱周焱雯顆粒物對人體健康的影響、ppt具體內(nèi)容常 興顆粒物對人體健康的影響、展示本組工作量基本平均分配，每位同學都盡職盡責，閱讀了大量參考文獻，其中英文文獻23篇1 郝瑞彬,劉飛. 我國城市揚塵污染現(xiàn)狀及控制對策J. 環(huán)境保護科學,2003,06:1-3+6. 2 荊俊山,傅剛,陳棟. 北京市大氣懸浮顆粒物TSP和

22、PM10的季節(jié)變化特征J. 中國海洋大學學報(自然科學版),2008,(04):539-541.3 王淑英,張小玲. 北京地區(qū)PM10污染的氣象特征J. 應用氣象學報,2002,(S1):177-184.4 王琳琳,王淑蘭,王新鋒,徐政,周聲圳,袁超,于陽春,王韜,王文興. 北京市2009年8月大氣顆粒物污染特征J. 中國環(huán)境科學,2011,(04):553-560.5 陳義珍,柴發(fā)合,魏強. 北京市冬季氣溶膠粒子尺度譜分布研究J. 安全與環(huán)境學報,2006, 6(01): 80-84.6 朱春, 張旭. 車用柴油機排放細顆粒物和超細顆粒物特征與人體健康效應J. 環(huán)境與健康雜志, 2010,

23、27(6): 549-551.7 Joachim Heyder, Deposition of Inhaled Particles in the Human Respiratory Tract and Consequences for Regional Targeting in Respiratory Drug Delivery. Proceedings of the American Thoracic Society, 2004, 1: 315-320.8 Bethesda. Deposition, retention, and dosimetry of inhaled radioactive

24、 substancesR. NCRP: National Council on Radiation Protection and Measurements, 19979 尹景娟, 寧智, 付娟, 盧小珍. 上呼吸道內(nèi)可吸入顆粒物運動及沉降的模擬研究J. 環(huán)境科學, 2010, 31(7): 1476-1482.10 Frantisek LIZAL1, Jan JEDELSKY, Jakub ELCNER, Lukas DURDINA, Tereza HALASOVA2,Filip MRAVEC, Miroslav JICHA. Research of Transport and Deposit

25、ion of Aerosol in Human Airway Replica. Experimental Fluid Mechanics, 2011, 25:02015.11 Andrew Churg, Michael Brauer. Ambient Atmospheric Particles in the Airways of Human LungsJ. Ultrastructural Pathology, 2000, 24: 353-361. 12 牛璨, 白志鵬, 劉雅婷, 張楠, 陰偉. 空氣顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)的沉積機制及影響因素研究進展J. 環(huán)境與健康雜志, 2010, 27(9)

26、:838-841.13 楊復沫, 賀克斌, 馬永亮, 張強, 姚小紅等. 北京大氣細粒子PM 2.5的化學組成J. 清華大學學報(自然科學版), 2002, 42(12): 1605-160814 方鳳滿. 中國大氣顆粒物中金屬元素環(huán)境地球化學行為研究J. 生態(tài)環(huán)境學報,2010,19(4): 979-984.15 Ghio A J. Biological effects of Utah Valley ambient air particles in humans: a reviewJ. Journal of aerosol medicine, 2004, 17(2): 157-164.16

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28、ental particles (PM10)J. Free Radical Biology and Medicine, 2003, 34(11): 1369-1382.18 Prahalad A K, Soukup J M, Inmon J, et al. Ambient air particles: effects on cellular oxidant radical generation in relation to particulate elemental chemistryJ. Toxicology and applied pharmacology, 1999, 158(2): 8

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30、 capacity of heart rate and heart rate variability induced by ambient air pollution in individuals with coronary artery diseaseJ. Particle and fibre toxicology, 2010, 7: 29-29.21 張涌,呂吉元,張明升,等. 大氣細顆粒物有機成分在體染毒對大鼠胸主動脈血管反應的影響及其與NO/NOS的關系J. 中國藥理學通報,2011,27(5): 682-686.22 Rivedal E, Myhre O, Sanner T, et

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32、he toxicological perspective as a basis for health effects risk assessmentJ. Inhalation toxicology, 2003, 15(3): 197-235.24 Sarnat J A, Schwartz J, Suh H H. Fine particulate air pollution and mortality in 20 US citiesJ. N Engl J Med, 2001, 344(16): 1253-4.25 謝鵬,劉曉云,劉兆榮,李湉湉,白郁華. 我國人群大氣顆粒物污染暴露-反應關系的研究

33、J. 中國環(huán)境科學,2009,(10).26周鑫. 顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)中傳輸與沉積的數(shù)值模擬研究D. : 中南大學,2010.27 Sullivan J H, Hubbard R, Liu S L, et al. A community study of the effect of particulate matter on blood measures of inflammation and thrombosis in an elderly populationJ. Environ Health, 2007, 6(3). 28 Baccarelli A, Barretta F, Dou C

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35、eight, but not gestational age, 1962-1992: a cohort studyJ. Environmental Health, 2012, 11(1): 13.30 Kloog I, Melly S J, Ridgway W L, et al. Using new satellite based exposure methods to study the association between pregnancy PM2.5 exposure, premature birth and birth weight in MassachusettsJ. Envir

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