近年来,随着我国经济的不断发展,环境问题日益严峻,尤其是大气污染。2013 年1 月,我国东部地区出现了持续时间长、雾霾强度大的污染事件,尤其是北京出现了长达26 天的雾霾天气,引起了全社会的广泛关注[1, 2]。雾霾是发生在大气近地面层中的一种灾害天气,细颗粒物(PM2.5)是造成雾霾污染事件的主要污染物。
PM2.5 的来源广泛、结构复杂,给大气环境和人体健康带来巨大危害。2014 年,北京市环保局对大气细颗粒物的来源解析表明,机动车、燃煤、工业生产和扬尘是构成PM2.5 的主要来源,贡献占比分别达到 31.1%、22.4%、18.1% 和14.3%;同年,天津市环保局对细颗粒物的来源进行了解析,结果表明,扬尘、 燃煤、机动车和工业生产为主要来源,贡献占比分别达30%、27%、20% 和17%;2015 年上海市公布了大气细颗粒物来源解析的结果,移动源、工业生产、燃煤和扬尘对PM2.5 的贡献分别为29.2%、28.9%、 13.5% 和13.4%。从以上解析结果可以看出,不同城市细颗粒物来源解析各不相同,但机动车尾气对城市大气细颗粒物的贡献越来越突出。
1 机动车保有量及排污量我国机动车保有量增势迅猛,据《中国机动车污染防治年报2013》统计[3],2012 年我国机动车保有量达到2.24×108 辆,年均增长率达8.5%,而汽车保有量达到1.08×108 辆,年均增长率达18.5%。与往年相比,汽车保有量已经超过摩托车保有量,占主导地位。按照车辆用途分类,客车占比达到82.5%,货车占比约为17.5%;按照燃料分类,汽油车占比达到 82.5%,柴油车占比达16.1%,燃气车占比达1.4%; 按照排放标准分类,国Ⅰ前、国Ⅰ、国Ⅱ、国Ⅲ和国Ⅳ标准的汽车占比分别为7.8%、14.9%、15.7%、 51.5% 和10.1%; 按环保标志分类,“黄标车” 占 13.4%,“绿标车”占86.6%。
机动车产生的尾气中含有多种有害物质,不同类型机动车产生的主要污染物各不相同。据统计,2012 年全国机动车产生的CO 为3471.7 万t、HC 为438.2 万t、NOx 为640.0 万t、PM 为62.2 万t。汽车是污染物总量的主要贡献者,其排放的NOx 和PM 超过 90%,HC 和CO 超过70%。其中,汽油车产生的污染物主要为碳氢化合物(CH)和一氧化碳(CO)等,柴油车产生的污染物主要为氮氧化物(NOx)和细颗粒物(PM2.5)等;摩托车产生的污染物主要为碳氢化合物等。另外,按照排放标准分类,占汽车保有量 7.8% 的国Ⅰ前标准汽车,其排放的四种主要污染物占排放总量的35.0% 以上,而占保有量61.6% 的国Ⅲ及以上标准汽车,其排放量还不到排放总量的30.0%。
2 机动车尾气污染物对人体的危害大量医学研究表明,长期接触汽车废气可使呼吸系统免疫力下降,导致慢性气管炎、支气管炎及呼吸困难等发病率升高、肺功能降低,并影响人体的整体免疫功能,甚至会诱发癌变,对人体造成较严重伤害。
2.1 尾气对呼吸系统的影响机动车排放的尾气与人体的呼吸带非常接近,尤其与儿童的呼吸带最为接近,导致人体的呼吸系统成为其对健康危害的主要靶器官。相关研究表明,长期接触汽车尾气可直接刺激人体呼吸道,使呼吸系统的免疫力下降,导致暴露人群慢性支气管炎、支气管炎及呼吸困难的发病率大大升高,肺功能下降等症状。
刘美娟等[4] 于2002 年4 月随机抽取了鞍山市轻、中、重污染区小学和幼儿园各一所,对校内所有学生的健康状况及室内外环境进行了调查,结果表明:重污染区儿童持续咳嗽和持续咳痰的发生率高于轻污染区儿童的发生率(P<0.05)。同时,随着住房与交通干线距离的接近,该地区儿童呼吸系统疾病的发生率逐渐升高。王少利等[5] 根据北京市环境监测的结果,在污染程度和类型不同的A、B 和C 三个区域各选择三所小学的5749 名学生作为研究对象,对其呼吸系统的健康状况进行调查,结果表明:在大气环境质量较好的A 区,儿童各呼吸系统疾病和症状的发生率均小于污染严重的B、C 区,差异具有显著性 (P<0.05);而在污染类型不同的B、C 区,儿童各呼吸系统疾病和症状的发生率相当(P>0.05),且咳嗽、 感冒时咳嗽、咳痰、感冒时咳痰以及咳嗽、咳痰等症状在B、C 区儿童发生的危险性高于A 区儿童,最终得出结论认为,学龄儿童中一些呼吸系统症状的增加与北京市城区大气污染有关。
Gauderman 等[6] 对美国加州南部1678 名儿童进行了为期四年的列队观察,结果发现:空气中NO2 与PM2.5 的高低与儿童肺功能的降低程度有明显关系。 Van Vliet 等[7] 在荷兰进行的一项横断面研究表明,在距离高速公路两侧100m 内学校的学生发生慢性咳嗽、 呼吸困难、支气管炎和鼻炎等呼吸道症状的概率明显高于对照人群,且与学校周围机动车辆密度和可吸入颗粒物浓度呈正相关关系。
机动车尾气除了对儿童的呼吸系统的影响严重之外,还对经常暴露于机动车尾气带的交通警察有较大影响。顾珩等[8] 于2001 年选择了大气污染较严重的太原市和大气质量相对较好的青岛市100 多名男性外勤交通警察作为研究对象,探讨了长期暴露于城市大气污染物对交通警察呼吸功能的影响,结果表明: 1996—2000 年太原市大气中SO2 、TSP 的年均浓度均高于青岛市,1998—2000 年太原市大气中NOx 的年均浓度高于青岛市,而太原市交通警察肺功能测定指标包括肺活量、用力肺活量、第1 秒时间用力肺活量、25% 用力肺活量时呼气流速、50% 用力肺活量时呼气流速均低于青岛市交通警察,说明交通警察的肺功能和呼吸系统健康状况均受到影响。黄励等[9] 于 2002 年测定了南宁市主要道路空气污染物水平,发现NO2 的平均浓度分别超过了《环境空气质量标准》 (GB3095—1996)NO2 二级标准中年均浓度0.034 倍、 日均浓度0.098 倍,同时发现南宁市交通警察中咳嗽、 咳痰、咽部疼痛、咽部异物感、鼻塞、气喘等呼吸系统症状的出现率显著高于对照组(P<0.01,P<0.05),结果表明,机动车尾气可增加交通警察呼吸系统疾病的发病率。朱娅玲等[10]、赵晓红等[11] 分别对北京、 兰州的研究也得出了相似结论。
呼吸功能是评价空气污染对呼吸系统映像和反映肺部疾患的早期效应指标,当呼气流速降低时,提示人体呼吸系统小气道发生病变;当用力肺活量及第1 秒时间用力肺活量降低时,提示人体呼吸系统大气道或肺组织弹性发生病变。临床研究表明,人体大、小气道长期发生病变可引起慢性支气管炎、哮喘、肺气肿等肺部差异,而儿童和外勤交警这两类人群最容易接触到机动车尾气,是呼吸系统疾病的高发人群,应当给予足够的重视。
2.2 尾气对免疫系统的影响免疫系统对大气污染的影响十分敏感,是机体对环境因素发生反应的第一道防线,研究表明,机动车产生的尾气首先影响和破坏免疫系统的防御功能,使机体抵抗能力下降。低浓度的环境污染物长期反复作用于人体,可以使机体的免疫功能受到损害,导致免疫球蛋白水平发生改变。有研究证明,长期居住在不同程度大气污染环境中的儿童,在未出现临床症状之前,其免疫功能已有不同程度的下降。
近年来国内外不少学者针对大气污染与免疫球蛋白的分泌水平的关系进行了不少的研究。肖纯凌等[12] 选择重污染区和轻污染区的6 ~ 8 岁儿童作为研究对象,对其免疫球蛋白水平进行了定量分析,结果表明,重污染区儿童的IgA(免疫球蛋白A)、IgM(免疫球蛋白M)水平较轻度污染区低,有显著差异,说明大气污染对儿童体液免疫功能有影响,可使IgA、 IgM 水平下降;而IgG(免疫球蛋白G)、IgE(免疫球蛋白E)水平则是重污染区较轻污染区高。IgG 水平明显增高可能是长期生活在污染的环境中使人体免疫系统产生了代偿作用。有研究[13] 对不同大气污染区儿童的健康状况进行调查,结果显示,重污染区小学生唾液中分泌型免疫球蛋白A(sIgA)含量为 72.25μg/mL,显著低于轻污染区的91.86μg/mL;而血清中IgE 含量,重污染区为103.24μg/mL,高于轻度污染区64.26μg/mL,这表明机体抗体下降,对呼吸道的易感性增加,提示重污染区大气中含有较多的致敏因子,更易引起哮喘等过敏性疾病的发生。
Polosa[14] 认为,随着城市化进程的加剧和交通运输的发展,由机动车尾气带来的交通污染是过敏性疾病的主要危险因素,由机动车排出的颗粒物污染可以介导过敏性炎症,增强IgE 应答和提高气道敏反应。机动车尾气颗粒物进入肺部后,肺泡巨噬细胞将整个颗粒物吞噬,并释放出一系列细胞因子和前炎症因子,如肿瘤坏死因子(TNF-α)、核转录因子(NFKB),而前炎症因子或沉积与肺部的颗粒物进一步作用于肺上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞,使其分泌黏附因子及细胞因子,这些分泌黏附因子及细胞因子使各种炎症细胞聚集,从而引发炎症反应。
2.3 尾气对心脑血管的影响心脑血管虽然不是大气污染物直接接触的靶器官,但大量流行病学和毒理学研究均表明,大气污染可对机体心脑血管产生不良影响。
赵茜等[15] 于2000 年对西安市4 个不同交警执勤点位附近的大气质量进行了监测,同时对该地区630 名交警人员的心电图进行了测试,结果表明:交警执勤点位附近NOx 浓度为0.01 ~ 0.02mg/m3 ,O3 浓度为 0.09 ~ 1.08mg/m3 ,CO 浓度为2.6 ~ 2.7mg/m3 ,而对交警心电图测定后发现,窦性心律不齐、窦性心律过缓伴不齐以及左心室高电压等心电图异常有143 例,占受检人数的22.7%,明显高于对照组(P<0.01); 年龄<29 岁、>39 岁和警龄<10 年的交通警察心电图异常也明显高于对照组(P<0.01),这说明长期暴露于机动车尾气污染可导致心血管系统异常改变。
李海斌等[16] 根据河南省某市交通道路口的分布选择了有代表性的三个路口与无车辆行驶的交警机关单位作为空气质量检测对象,同时对该市300 名男性交警进行血压测量,结果表明,三个交通路口大气可吸入颗粒物水平、氮氧化物水平、CO 水平及烃类物质的最低值分别为0.160±0.050mg/m3 、0.462±0.111mg/m3 、 2.82±1.56mg/m3 、0.085±0.029mg/m3 ,而交警机关单位上述污染物的浓度分别为0.094±0.033mg/m3 、 0.028±0.090mg/m3 、1.55±0.31mg/m3 、0.055±0.020 mg/m3 ,低于三个交通路口,而对281 名内、外勤交警的健康调查显示,外勤交警血压异常率50.9% 高于内勤30.4%,外勤警收缩压为145.6±5.89mmHg、舒张压为98.5±5.12mmHg(1mmHg=0.133kPa),均高于内勤(P<0.05),说明长期接触交通污染环境能引起交警血压的改变。
3 结论(1)汽车是机动车排污的主要贡献车型。其中,汽油车产生的污染物主要为CH 和CO,柴油车产生的污染物主要为NOx 和PM2.5 等,摩托车产生的污染物主要为CH。
(2)长期暴露于机动车尾气中的部分人群发生呼吸系统、免疫系统、心脑血管系统疾病的概率大大增加,尤其是儿童与交通警察。
4 展望我国经济发展迅速,国内机动车保有量增长较快,机动车尾气的大量排放不断加重了大气污染,对人体健康产生了诸多危害。尽管我们在机动车尾气对人类健康危害方面开展了大量工作,但是研究工作还不系统、不全面,缺乏深入的学习和研究。只有充分认识到现阶段工作的不足,才能在今后的研究工作中找准重点,突破难点,才能真正地解决机动车尾气给人体健康带来的问题。
除此之外,我们应当在控制机动车尾气产生方面提出切实可行的措施,尤其是发展公共交通,加强城市交通管理,完善机动车检验维修制度,控制机动车保有量增长,淘汰黄标车、老旧车,开发新能源车辆,划定机动车限行区域等,从而在源头上减少机动车尾气排放,降低机动车给人类带来的危害。
[1] | 穆泉, 张世秋. 2013年1月中国大面积雾霾事件直接经济损失评估[J]. 中国环境科学, 2013, 33(11):2087-2094. |
[2] | 张人禾, 李强, 张若楠. 2013年1月中国东部持续性强雾霾天气产生的气象条件分析[J]. 中国科学:地球科学, 2014, 44(1):27-36. |
[3] | 中华人民共和国环境保护部.《中国机动车污染防治年报》[R]. 2013. |
[4] | 刘美娟, 董光辉, 潘国伟, 等. 鞍山市大气污染对儿童呼吸系统健康的影响[J]. 环境与健康杂志, 2006, 23(3):198-201. |
[5] | 王少利, 郭新彪, 张金良. 北京市大气污染对学龄儿童呼吸系统疾病和症状的影响[J]. 环境与健康杂志, 2004, 21(1):41-44. |
[6] | Gauderman W J, Gilliland G F, Vora H, et al.Association between Air Pollution and Lung Function Growth in Southern California Children:Results from a Second Cohort[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2002,166(1):76-84. |
[7] | Van Vliet P, Knape M, Janssen N, et al. Motor Vehicle Exhaust and Chronic Respiratory Symptoms in Children Living near Free Ways[J].Environ Res, 1997, 74(2):122-132. |
[8] | 顾珩, 金银龙, 康家绮, 等. 城市大气污染对交通警察呼吸功能的影响[J]. 环境与健康杂志, 2007, 24(12):996-997. |
[9] | 黄励, 胡衡生, 陈学斌. 南宁市道路空气污染对交通警察呼吸系统的影响[J]. 环境与健康杂志, 2005, 22(4):274-276. |
[10] | 朱娅玲, 王辰, 林英翔, 等. 道路空气污染对交通警察肺功能的影响[J]. 中华劳动卫生职业病杂志, 2006, 24(2):109-110. |
[11] | Zhao X H, Niu J P, Wang Y M, et al. Genotoxicity and Chronic Health Effects of Automobile Exhaust:a Study on the Traffic Policemen in the City of Lanzhou[J].Mutat. Res, 1998, 415:185-189. |
[12] | 肖纯凌, 叶丽杰. 大气污染对儿童体液免疫功能影响的研究[J]. 沈阳医学院报, 2001, 3(4):187-188. |
[13] | Xi S H, Sun W J, Ye L J, et al.Study on the Potential Damage of Air Pollution to Children's Health[J]. Journal of Environment and Health, 2000, 17(l):26-28. |
[14] | Polosa R.The Interaction between Particulate Air Pollution and Allergens in Enhancing Allergic and Airway Response[J]. Curr Allergy Asthma ReP, 2001, l(2):102-107. |
[15] | 赵茜, 马兰, 李军. 交通警察心电变化的探讨[J]. 中国工业医学杂志, 2001, 14(5):309-310. |
[16] | 李海斌, 刘艳芹. 某市交通污染对交通警察血压影响的初步探究[J]. 广西预防医学, 2006, 12(2):72-74. |