大气污染与中国人群肺癌关联的研究进展

随着城市现代化的迅速发展、人口和工业不断密集，燃煤量和燃油量迅猛增长，大气污染日益严重，空气质量进一步恶化[1]。肺脏是暴露于大气污染的主要器官，大量的流行病学研究发现大气污染暴露和呼吸系统疾病的发生和发展密切相关[2]。目前肺癌成为我国最常见的恶性肿瘤之一，我国每年约有15万人死于肺癌，在一些大城市，肺癌的发病率以每年1.63%的速度增加，死亡率以每年5%左右的速度上升[3]。

1 我国大气污染主要来源和主要污染物

大气污染来源很广泛，主要分为四个方面：①燃料的燃烧；②工业生产；③农业生产；④交通运输。排入大气的污染物种类很多，依据不同的原则，可将其进行分类。依照污染物存在的形态，可将其分为颗粒污染物与气态污染物。

2 颗粒物染物

大气细颗粒物的定义为，大气颗粒物中空气动力学直径≤2.5 μm的粒子俗称PM2.5，当前我国许多城市地区出现大气细粒子污染雾霾事件，PM2.5不仅可以造成公众普遍关注的雾霾天气，还能通过影响太阳辐射吸收和散射而对全球气候产生影响，除了明显能降低大气能见度造成霾污染天气，细粒子被人体吸入肺部，严重危害人群健康。我国PM2.5污染已经较严重且普遍，不仅损害人类健康，甚而还会导致人类健康近期和远期的危害。

2.1大气细颗粒污染特征 大气细颗粒污染特征研究一般包括细颗粒物的污染浓度水平和细颗粒物迁移转化的时空分布特征两方面。当前研究表明，细颗粒物浓度的变化主要决定于气象条件和细颗粒物排放源变化这两大因素引起的。总结所查文献[4]，大气细颗粒物污染特征归纳如下。

2.1.1污染水平 从全球各地区大气细颗粒物污染状况来看，各地均有不同程度的污染，而发达国家与我国相比，欧盟、美国等国家的细颗粒物污染情况相对好一些。Giovanni Lonati等监测发现米兰地区PM2.5的质量浓度范围为5.7～133.4 μg/m3，均有不同程度污染现象。与上述这些国家地区相比，在我国北方的许多工业城市中细颗粒物污染十分严重，大部分地区细颗粒物年均值浓度达到或超过100 μg/m3，明显达到污染水平。

2.1.2时空变化 PM2.5浓度时空变化与污染源排放变化、人类活动和气象条件等因素有关。朱易等研究显示南宁市大气细颗粒物污染水平冬、春季节污染明显高于夏、秋季节。李龙凤等研究结果显示广州街道PM2.5浓度呈现上午高，下午低，夜间21∶00出现峰值的特征。从各地的研究结果可以看出，监测时间长短、污染源排放结构、气象条件等因素是引起观测到各地PM2.5质量浓度季节变化规律不同的重要原因。

王庚辰[5]等对北京市PM2.5质量浓度空间垂直分布进行了研究，发现高度越高检测到的PM2.5浓度越低。研究结果显示，冬季边界层中PM2.5的质量浓度约为近地面的70%～80%，而在夏季则为90%。Zhou[6]等利用CMAQ模型模拟长江三角洲地区大气细颗粒物变化，拟合结果看出细颗粒物在空间区域上差异较小，推断出细颗粒物污染已成为长江三角洲地区区域性问题，而且地区空间变异性较小。

2.2大气细颗粒污染生物效应 大气颗粒物污染物对人体健康的影响具有广泛、长期、慢性作用等特点。大量的环境流行病学实验结果表明，大气颗粒物可导致多种疾病的发病率、死亡率上升，如呼吸道炎症、慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等，并成为促发肺心病、心血管疾病的危险因素。特别是长期接触与肺癌高发有关。Hourberg等认为PM10每上升10～g/m，呼吸系统疾病、心血管病、哮喘患病率分别增长上升3.4%、1.4%、3%，同时肺功能下降幅度为0.1%；每日总死亡率上升1%，危害相当严重。

自80年代以来，国内外学者对大气颗粒物进行了广泛的研究，但以往研究多偏重于TSP及可吸入颗粒物[7]。美国工业卫生会议（ACGIH）于1968年曾提出，对于健康成人而言，≤10.0 gm的颗粒物主要进入肺部（63.7%）和气管（56.6%），少数进入肺泡（7.2%）；而≤2.5 gm的颗粒物绝大部分可以进入肺部（91.8%），其中9.2%进入气管，82.6%进入肺泡。细颗粒物对人体产生危害程度可见一斑。

我国原福胜、杨文敏等也发现颗粒物提取组分如有机物和重金属是导致细胞遗传毒性的成分。最近国外提出氧化炎性损伤是细颗粒物的致病机制之一。可见细颗粒物对机体的危害涉及多种组分、多种机制。但以往研究多采用有机或金属提取成分进行毒性研究，且采用的颗粒物来源也各不相同，多数颗粒物直接来源于居民油烟飞灰、工业、采矿业等排放的特殊粉尘。细颗粒物体外染毒的毒理研究较为罕见，国外仅有数篇报导其中直接来源于仅见两篇。煤尘为圆球型不透明实体，表面光滑。表面高低不平呈海绵状不规则的球型颗粒为燃油或汽车尾气排放。带有金属光泽的片状颗粒为工业所排放。球型颗粒容易沉降，不规则颗粒机械损伤较大。因此细颗粒物毒性与颗粒本身表面形态特征及其吸附组分有着不可分割的关系。

肺泡是肺部气体交换的主要部位，肺泡上皮细胞是细颗粒物通过巨噬细胞屏障后攻击的主要靶细胞。对多种肿瘤的研究证实，致癌是一多阶段过程。首先是启动阶段，即致癌物在细胞中诱发遗传物质损伤，DNA损伤常常最初发生于此阶段。损伤的DNA如不能完全修复极有可能引起相关基因突变，其是导致肿瘤发生的启动事件。大气颗粒物对人体健康的影响主要表现在其远期危害上，有研究认为细颗粒物含有致突变物如多环芳烃可直接作用于DNA，还有一些物质具有间接致突变作用，如细颗粒物产生活性氧和活性氮等自由基间接作用于DNA，诱导DNA链断裂。以往研究注重于颗粒物上某些组分的作用如有机污染物遗传毒性，而细颗粒物粒径、形态、化学成分均是导致其毒性的因素，因此不能完整体现细颗粒物遗传毒性。单细胞凝胶电泳实验（SCGE）又称彗星实验，可以早期监测多种DNA损伤[8]。细胞因子（cytokine）由活化的免疫细胞和某些基质细胞分泌的小分子多肽，可介导和调节免疫、炎症反应，已知某些细胞因子异常表达与许多疾病（如肿瘤及炎症）关系密切。例如，TNF-α，IL-6属于典型的炎性介质，是反应机体早期炎性反应的敏感指标，具有增强各种炎性介质及使炎性细胞聚集的作用。

国外流行病学调查显示，颗粒物浓度上升与支气管肺部炎症的发生相关。通过动物实验研究，Kevin.E.D[9]发现吸入炭粒引起肺部炎症及基因突变，并认为基因突变归因于炎性作用及其导致的细胞增生，可见颗粒物与炎症密切相关。但是，我国空气细颗粒物的炎性损伤尚未见报道。

任何包含一个未成对电子的原子或原子团，均称之为自由基。在生理状态下，生物体内的自由基处于动态平衡，其浓度极低，不会损伤机体。但是，当机体受到环境中化学或物理因素的作用时，诱导自由基的产生，并使其浓度增高，过多的自由基储存在体内，就会导致对机体的损伤。活性自由基具有较强的化学反应活性，可攻击生物膜及其它生物大分子。自由基损伤作用是多方面的，其中自由基与炎症、肿瘤的关系已基本得到认可。

3 气态污染物

以气体形态进入大气的污染物称为气态污染物，包括气体和蒸汽。气态污染物主要包括一次污染物（包括：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物以及有机化合物）和二次污染物（包括：硫酸烟雾和光化学烟雾）。同时，按其对我国大气环境的危害大小，有三种类型主要污染物，包括氮氧化物、二氧化硫和多环芳烃。虽然气态污染物种类众多且大部明确，我国目前众多的大气污染与肺癌关联的研究并没有针对具体污染物，是今后研究重中之重。

3.1氮氧化物 众所周知PM2.5的第一来源是各种矿物燃料燃烧，第二来源是机动车尾气排放，其排放的中氮氧化物（NOx）也成为大气中气态污染物的重要来源。NOx种类颇多，造成大气污染的主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。自2000年6月起我国已将其中毒性较大的NO2作为法定的大气监测物。利用地理信息系统的空间预测功能，陆应昶等[10]做出了江苏省肺癌死亡和大气污染的空间地理分布图，结果显示大气污染物之中只有NOx浓度和肺癌标化死亡率存在显著正相关性，初步确定是NOx浓度异常是致肺癌的主要因子之一。采用岭回归模型拟合方法，江苏省徐州市1980～1991年大气污染与居民肺癌死亡率关联研究证实，NOx异常浓度与居民肺癌死亡率呈正相关[11]。

3.2二氧化硫 作为一种辅助致癌物，二氧化硫（SO2）是另一种主要的大气污染物，主要来源于燃煤污染，其在空气对流很弱或存在大气逆温时污染情况更严重。天津市、厦门市、山东省个地市合肥市、乌鲁木齐市、广州市和浙江海宁市等多地研究均发现了肺癌标化死亡率与SO2之间的显著相关关系。通过Eviews软件拟合北京市城区1982～2006年大气污染资料和居民肺癌死亡资料的分布滞后模型，张国钦等[12]发现SO2水平与滞后7年的肺癌死亡率的相关关系最强。

3.3多环芳烃 作为多环芳烃类化合物（PAHs）的代表，以苯并（a）芘[（B）a]是其中高活性的致癌致突变物质，是颗粒物致癌毒性的主要成分之一。运用大气传播模型，ZHANG等[13]估测了我国近地水平的多环芳烃浓度水平，通过调整人群暴露水平呼吸率和易感性等混杂因素后发现，多环芳烃吸入暴露的肺癌总人群归因分值为1.6%，大约相当于可导致2003年我国居民肺癌发病率上升0.65/10万。

4 结论与展望

国内现有流行病学研究关于大气污染与肺癌发病死亡率的关联研究结果显示两者相关性大小与统计学显著性不尽相同，且在不同的研究中同一种污染物与肺癌的关系也存在着较大差别。这可能归因于各地的大气污染水平与组成污染与健康数据的准确性研究方法一致性的差异。同时，潜伏期的存在及其长短差异因素也应纳入其中。即便如此，绝大部分研究均初步得出了大气污染与肺癌正相关的结论。

本研究主要局限性有以下几方面。①此类研究在我国均属于生态学研究，存在固有的生态学偏倚和不可避免的混杂因素。②本研究涉及的关联研究系上世纪90年代成果，监测污染物和人群社会经济背景与现阶段差异显著，不具備足够代表性。因而对这些研究结果的利用和评价需要持慎重态度。③本研究并未考虑各污染物之间以及污染物与气象等因素之间的交互效应，存在较大的片面性。④肺癌存在不同分型或类别，与大气污染的关系可能存在某些差异。

因此，考虑以上局限性，为更好的保护居民的身体健康，进一步确认大气污染与肺癌的关联尚需大规模的前瞻性队列研究加以论证。

参考文献：

[1]刘彤.中国大气污染问题及其对策[J].科学导报，2014，（7）.

[2]王海荣，翟海荣，沈娟.大气污染对呼吸系统疾病的影响[J].环境科学与管理，2011，（3）.

[3]武智.中医药治疗肺癌验案二则[J].中国中医基础医学杂志，2014，（6）：842-843.

[4]伏晴艳.上海市空气污染排放清单及大气中高浓度细颗粒物的形成机制[D].上海：复旦大学.2009.

[5]王庚辰，谢骅，万小伟，等.北京地区气溶胶质量浓度及组分随高度的变化[J].环境科学研究，2004，17（1）：37-40.

[6]Zhou Y，Fu JS，Zhuang G，et al.Risk-based prioritization among air pollution control strategies in the Yangtze River Delta，China[J].Environment Health Perspect，2010，118：1204-1210.

[7]陈炀，王宇骏，邢琪等.广州市空气可吸入性颗粒物的污染水平[J].中国环境监测，1999，15（2）：42-45.

[8]衡正昌.单细胞凝胶电泳试验与人群遗传毒性监测[J].环境与健康杂志，2002，19（3）：167-169.

[9]Kevin E D.et a1.Cytokines and particle-induced irdlammalory cell Recruitment[J].Environ Health Perspeet，1997，105（suppl5）：1159-1164.

[10]陆应昶，胡晓抒，赵金扣，等.江苏省肺癌死亡和大气污染情况地理信息系统的相关性[J].中国肿瘤，2003，12（7）：374-377.

[11]楚建军，陈平，李虎，等.大气与肺癌关系的岭回归分析：徐州市1981-1989年大气与肺癌横断面研究[J].环境与健康杂志，1993，10（5）：201-204.

[12]张国钦，王宁，王涛，等.北京市城区居民烟草消费和大气污染对肺癌死亡率的影响[J].环境与健康杂志，2009，26（8）：666-669.

[13]ZHANG Y，TAO S，SHEN H，et al.Inhalation exposure to ambient polycyclic aromatic hydrocarbons and lung cancer risk of Chinese population[J].Proc Natl Acad Sci USA，2009，106（50）：21063-21067.

编辑/罗茗柯

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