PM2.5空氣污染對健康的威脅:如何保護我們的呼吸?

PM2.5空氣污染對健康的威脅:如何保護我們的呼吸?

空氣污染是一種我們所熟悉的環境健康風險。當棕色霾氣籠罩在城市上方、廢氣在繁忙的公路上滾滾而過,或者煙囪中升起煙柱時,我們知道自己在看什麼。有些空氣污染看不見,但其刺鼻的氣味會提醒您。

它是對全球健康和繁榮的重大威脅。空氣污染以各種形式每年在全球造成超過650萬人死亡,這一數字在過去二十年間有所增加。

什麼是空氣污染?

空氣污染是由人為和自然來源的有害物質混合而成。

車輛排放、加熱住宅的燃油和天然氣、製造和發電的副產品,特別是燃煤發電廠,以及化學生產的煙霧是人為空氣污染的主要來源。

自然界也會釋放有害物質到空氣中,比如野火產生的煙霧(這些經常是由人類引起的)、火山噴發的灰燼和氣體、以及土壤中分解有機物釋放的氣體,例如甲烷。

與交通相關的空氣污染(TRAP)包含了人為空氣污染的大多數元素:地面臭氧、各種形式的碳、氮氧化物、硫氧化物、揮發性有機化合物、多環芳烴和細顆粒物質。

臭氧是一種大氣氣體,當它在地面層時常被稱為煙霧。當汽車、發電廠、工業鍋爐、煉油廠和其他來源排放的污染物在陽光下化學反應時,就會產生臭氧。

有害氣體,包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx),是機動車排放和工業過程的副產品。

顆粒物質(PM)由硫酸鹽、硝酸鹽、碳或礦物粉塵等化學物質組成。化石燃料燃燒產生的車輛和工業排放、香煙煙霧和燃燒有機物質,如野火,都包含PM。

PM的一個子集,細顆粒物質(PM 2.5)比人類頭髮細30倍。它可以深入吸入肺部組織,導致嚴重的健康問題。在美國,PM 2.5導致的健康影響占空氣污染健康影響的大部分。

揮發性有機化合物(VOC)在室溫或接近室溫時揮發——因此被稱為揮發性。它們被稱為有機物,因為它們含有碳。油漆、清潔用品、殺蟲劑、一些家具,甚至是如膠水等工藝材料都會散發VOC。汽油和天然氣是VOC的主要來源,在燃燒過程中釋放。

多環芳烴(PAH)是含有碳和氫的有機化合物。在環境中普遍存在的100多種PAH中,有15種列入《致癌物質報告》。除了燃燒外,許多工業過程,如鐵、鋼和橡膠產品製造以及發電,也會產生PAH作為副產品。PAH也存在於顆粒物質中。

空氣污染與氣候變化

空氣污染和氣候變化通過大氣中的複雜相互作用相互影響。空氣污染與氣候變化緊密相連,因為這兩個問題主要來自相同的來源,如燃燒化石燃料的排放。兩者都是對全球人們健康和環境的威脅。閱讀更多:空氣質量對健康的影響。

空氣污染如何影響我們的健康?

當1970年制定國家環境空氣質量標準時,空氣污染主要被視為對呼吸健康的威脅。1993年,NIEHS(美國國家環境健康科學研究所)研究人員發表了具有里程碑意義的「六城市研究」,該研究確立了細顆粒物質與死亡率之間的關聯。

空氣污染暴露與人類細胞的氧化壓力和發炎相關,這可能為慢性疾病和癌症奠定了基礎。2013年,世界衛生組織(WHO)的國際癌症研究機構將空氣污染分類為人類致癌物。

空氣污染與健康影響的研究不斷進步。公共衛生關注現在包括癌症、心血管疾病、呼吸系統疾病、糖尿病、肥胖症以及生殖、神經和免疫系統障礙

癌症

  • 一項對超過57,000名婦女的大型研究發現,住在主要道路附近可能會增加婦女患乳腺癌的風險。
  • NIEHS的姐妹研究發現其他空氣中的有毒物質,尤其是甲苯二甲酸甲酯(用於噴霧產品和油漆去除劑)也與乳腺癌風險增加有關。
  • 職業接觸苯,一種工業化學品和汽油成分,會導致白血病,並與非霍奇金淋巴瘤有關。
  • 2000-2016年的長期研究發現,肺癌發病率與對煤炭能源的依賴度增加有關。

心血管疾病

  • 細顆粒物質可以損害血管功能並加速動脈鈣化。
  • NIEHS研究人員確定了經絕經婦女短期每日暴露於氮氧化物與出血性中風風險增加之間的關聯。
  • 對於一些美國老年人來說,TRAP暴露可能會降低高密度脂蛋白水平,有時被稱為好膽固醇,從而增加他們患心血管疾病的風險。
  • 根據國家毒理學計劃(NTP)的報告,TRAP暴露還會增加孕婦血壓出現危險變化的風險,這種變化被稱為高血壓疾病,是早產、低出生體重以及母嬰疾病和死亡的主要原因。

呼吸系統疾病

  • 空氣污染會影響肺部發育,並與肺氣腫、哮喘和其他呼吸系統疾病的發展有關,如慢性阻塞性肺病(COPD)。
  • 哮喘的流行率和嚴重程度的增加與城市化和戶外空氣污染有關。生活在低收入城市地區的兒童往往比其他人更多患有哮喘。2023年發表的研究將兩種空氣污染物,臭氧和PM2.5,與兒童氣道的哮喘相關變化聯繫起來。
  • PM和氮氧化物與慢性支氣管炎有關。
  • 2020年,COVID-19大流行和美國西部的野火交集成為主要的公共衛生挑戰。在已建立空氣污染與呼吸道感染之間的聯繫的基礎上,一項研究將野火煙霧與額外的COVID-19病例和死亡聯繫起來。

誰最受空氣污染的影響?

空氣污染影響每個人的健康,但某些群體可能受到更大的傷害。全球近9成居住在城市地區的人受到空氣污染的影響。

兒童

NIEHS資助的南加州大學兒童健康研究是關於空氣污染對兒童呼吸健康長期影響的最大型研究之一。該研究的發現包括:

  • 較高的空氣污染水平會增加短期呼吸道感染,導致學校缺席率增加。
  • 在高臭氧社區生活並參加多項戶外運動的兒童更容易患哮喘。
  • 居住在繁忙道路附近的兒童患哮喘的風險增加。
  • 暴露於高濃度空氣污染物的哮喘兒童更容易發展支氣管炎症狀。
  • 居住在污染水平較高的社區可能會導致肺部損傷。

關於婦女和兒童的其他研究

  • 加州大學戴維斯分校環境健康科學中心的NIEHS資助研究人員正在進行生物標本和火災影響(B-SAFE)研究。這個正在進行的項目旨在發現近期野火及其煙霧是否以及如何影響孕婦及其嬰兒。該研究始於2017年,參與者為2018年、2019年或2020年加州北部野火發生時居住在當地的孕婦。
  • 即使在相對較低的水平下呼吸PM 2.5,也可能改變孩子大腦發育的大小,這最終可能增加青少年期認知和情緒問題的風險。
  • 產前暴露於PAH與城市青年的大腦發育效應、反應速度減慢、注意力缺陷和多動症(ADHD)症狀以及其他神經行為問題有關。
  • 在紐約市,產前暴露於空氣污染可能在兒童ADHD相關行為問題中扮演角色。
  • 產前暴露於顆粒物質與低出生體重有關。
  • 懷孕期間暴露於高濃度細顆粒物質的婦女,特別是在第三孕期,患有孩子自閉症的風險可能高達兩倍。
  • 第二和第三孕期暴露於PM 2.5可能會增加這些孩子早期高血壓的機會。
  • 在加州的農業聖華金谷地區,孕期前8週暴露於高濃度一氧化碳、氮氧化物或二氧化氮的婦女更有可能生出患有神經管缺陷的嬰兒。
  • 在俄亥俄州馬里埃塔的一家鐵錳精煉廠附近,血液和頭髮中的錳濃度(作為空氣污染暴露的生物標記)與較低的兒童智商得分有關。

老年人

  • 阿爾茨海默病和相關癡呆症是老齡化人口的公共衛生挑戰。華盛頓大學的NIEHS資助研究人員確定了空氣污染與癡呆症之間的聯繫。這項精心進行的研究增加了大量證據,表明環境空氣細顆粒物質增加了癡呆症的風險。相反,2022年發表的多年研究顯示,空氣質量的改善與老年婦女患癡呆症風險的降低相關。研究人員還表示,這種癡呆症風險的下降相當於使受試婦女年齡減少近2年半。
  • 空氣污染與患有多種神經系統疾病的風險增加有關,包括帕金森病、阿爾茨海默病和其他形式的癡呆症。該研究分析了63萬美國老年人在2000-2016年的17年間的醫院入院數據,並結合按郵政編碼估計的PM 2.5濃度進行研究。
  • 對於老年人來說,長期暴露於TRAP可能會顯著加速身體殘疾。這種風險在種族少數族裔和低收入人群中更為明顯。
  • 骨質疏鬆症對婦女的影響大於男性。一項大型研究將高濃度空氣污染物與經絕經婦女腰椎的骨損傷相關聯。該研究擴展了之前將空氣污染與骨損傷聯繫起來的發現。
  • 營養素可能會抵消空氣污染的一些有害影響。2020年的一項研究發現,通過食用某些魚類獲得的歐米茄-3脂肪酸可能有助於保護老年婦女免受PM 2.5相關的大腦萎縮。

鄉村居民

NIEHS資助的一項研究發現,華盛頓州鄉村地區的PM 2.5濃度與西雅圖市區相當。在這項研究中,隨著區域PM 2.5的增加,鄉村兒童出現的哮喘症狀也增加,如活動受限、更多的喘息和夜間醒來。

NIEHS支持一個翻譯研究項目「解決空氣污染和哮喘」(1MB),可能導致患哮喘的兒童健康狀況得到改善。他們發現某些農業實踐導致了空氣質量差和兒童哮喘。該團隊結合了高效率顆粒空氣(HEPA)淨化器和基於家庭的教育計劃,以減少兒童在家中的污染物暴露。

在美國鄉村地區,大規模畜牧養殖業可能會通過排放污染物如氨氣影響區域空氣質量。一項研究發現,在這些地區患有哮喘的兒童出現急性肺功能問題。

不同的基因

您的基因在呼吸健康中扮演角色。NIEHS資助的研究發現,那些擁有特定基因變體(使他們更容易患有肺部炎症)的人,如果住在主要道路附近,患哮喘的機會更大。

NIEHS和社區參與

NIEHS支持社區參與研究過程,並鼓勵建立社區能力的協作方法來解決環境健康問題。社區參與研究和公民科學是兩種協作研究方法。

例如,NIEHS幫助加利福尼亞州帝國縣的居民通過一個由40個社區運營的監測網絡追踪空氣污染。在該縣,長期的空氣質量改善與兒童肺功能的顯著提高相關。

在另一個例子中,NIEHS資助接收者開發了社區級策略和公共政策,用於減少TRAP暴露:

  • 使用高效率顆粒空氣(HEPA)過濾。
  • 建立土地使用緩衝區和植被障礙。
  • 改善城市設計,如花園、公園和街邊樹木。
  • 創建積極的旅行選擇,如自行車和步行路徑。

貿易、健康、環境(THE)影響項目將研究人員和社區團體聚集在一起,為受貿易相關污染影響的社區尋找解決方案,如港口和有卡車運輸的道路。

改善空氣質量的重要性

空氣污染與出生結果作為全球公共衛生問題相互關聯。研究人員分析了來自所有有人居住的大陸的室內外空氣污染數據以及關鍵的懷孕結果。他們的發現表明,減少PM2.5暴露的努力可能導致全球低出生體重和早產嬰兒數量的顯著減少。減少空氣污染對低收入和中等收入國家出生的兒童特別有益。

在南加州的兒童中,環境二氧化氮和PM 2.5的減少與哮喘病例的減少有關。

NIEHS資助的一項研究發現,幾種B族維生素的混合物可能保護DNA免受PM 2.5空氣污染的改變。

隨著洛杉磯地區污染水平的下降,支氣管炎症狀有所減少。

改善空氣質量可能會提高認知功能並降低患癡呆症的風險,這是由NIH和阿爾茨海默症協會部分支持的研究所發現的。

當化石燃料發電廠關閉時,附近的空氣污染會減少。一項研究發現,在關閉的煤炭和石油動力廠位置附近5公里內,早產嬰兒的發生率下降。

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