Transcript 环境污染与人体健康
环境污染与人体健康的 热点问题 北京大学深圳研究生院 栾胜基 1 主要内容: 基于科学的认识,看待我们面临的风险 室内外空气环境污染与人体健康 1、灰霾天气与细颗粒（PM2.5 ）的影响 2、室内装饰材料的挥发物的影响 室内外电磁场环境污染与人体健康 1、工频电磁场的认识 2、电磁场对人体健康的影响 对环境风险的认识 2 健康的定义 健康——不仅是躯体没有疾病，还要具备心理健康和良好 的社会适应。（WHO） 研究环境与健康，实际上就是回答以下两方面的问题： 1 环境中的什么污染物作用于人体后会引起人体什么样 的健康变化 2 是如何引起这些变化的 例如，研究大气颗粒物的健康影响必须弄清 1 大气颗粒物是否影响人体健康 2 大气颗粒物会对人体产生哪些健康影响 3 大气颗粒物上的什么组分引起人体的健康变化 4 这些变化对人体健康的影响有多大 3 大气环境的三个基本概念： 气溶胶、细颗粒、灰霾 粒径范围在0.01-100微米。沙尘、碳气溶胶（黑 碳和有机碳气溶胶）、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气 溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。大气气溶胶的 自然来源有火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微 粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌 、微生物、植物的孢子花粉、流星燃烧所产生的 细小微粒和宇宙尘埃等；人为源的气溶胶主要包 括煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质以及机动车 产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。大气气 溶胶粒子的寿命通常只有约一周。 4 气溶胶中的细颗粒 定义 细颗粒物又称细粒子、细颗粒。大气中粒径 小于2.5μm，（即PM2.5)的颗粒物(气溶胶)。 10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2.5μm 以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入 人体到达肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机 体容易处在缺氧状态。而且这种细颗粒物一旦进 入肺泡，吸附在肺泡壁上很难掉落，这种吸附是 不可逆转的。 细颗粒的来源主要有天然和人为两种，但危害较 大的是后者，其中很多是二次颗粒物，如由二氧 化硫氧化生成的硫酸盐颗粒、氮氧化物转化而成 的硝酸盐颗粒等。 5 核心问题：排放与影响的关系 输送（物理过程）与转化（化学过程） SO2 + OH● HSO3 HSO3 + O2 HO2● + SO3 SO3 + H2O H2SO4 H2SO4 + 2 NH3 (NH4)2SO4 SO2 + H2O H2SO3 H2SO3 + O3/H2O2 H2SO4 H2SO4 + 2 NH3 (NH4)2SO4 沉降 自然界排放 人为排放源 影响 6 NHx的转化 Transport and conversion NH3 + HNO3 NH4NO3 NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 NH3 + H2O NH4+ + OH- 沉降 自然排放 人为排放 effects NH4+ + O2 NO3- + 2H+ + H O 7 2 8 灰霾（Haze）定义 所谓霾（或灰霾），即“大量极细微的 干尘粒等均匀地浮游在空中使水平能见 度小于10.0 km的空气普遍浑浊现象，使 远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微 带蓝色”……一种“视程障碍现象” ——中国气象局《地面气象观测规范》 “在排除降水、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟 幕、吹雪、雪暴等视程障碍后，一般相对 湿度小于80％时的大气混浊视野模糊导致 的能见度恶化是灰霾造成的，相对湿度大 于95%时的大气混浊视野模糊导致的能见 度恶化是雾造成的，相对湿度介于80-95% 之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度 恶化是灰霾和雾的混合物共同造成的，但 其主要成分是灰霾” ——广东省气象局《广东省灰霾天气预警信号发布细则》 9 灰霾的组成成分非常复杂，包括数百种大 气颗粒物。其中有害人类健康的主要是直 径小于10微米的气溶胶粒子，如矿物颗粒 物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶 粒子等，它能直接进入并粘附在人体上下 呼吸道和肺叶中。由于灰霾中的大气气溶 胶大部分均可被人体呼吸道吸入，尤其是 亚微米粒子会分别沉积于上、下呼吸道和 肺泡中，引起鼻炎、支气管炎等病症， 10 阶段；能见度显著下降； •2000以来，API指数优良 年比例很高；但灰霾状况 没有明显改善。 API优良天数 能见度，千米 100 0 •目前处于历史上灰霾高发 2001 2002 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 年霾日天数，天 深圳市灰霾天数及能见度年际变化 200 22 21 20 150 19 50 2003 18 17 16 15 14 13 12 11 10 年份 400 200 350 180 300 160 250 140 120 200 100 150 80 API优的天数 60 100 灰霾天数 50 20 0 0 2004 2005 2006 2007 2008 API良的天数 40 2009 11 观测点位 关外城区代表点 —文汇中学，宝安区 市区西部代表点 —大学城，南山区 市区东部代表点 —洪湖公园，罗湖区 东部滨海代表点 —大梅沙，盐田区 文汇中学 洪湖公园 大梅沙 大学城 12 深圳灰霾日区域传输来源 •灰霾日的东北风和北风频率显著加强，且1~2 m的微风频率加强得最多，利于污 染物的区域传输和累积。 •改善深圳灰霾日污染状况必须重点关注 本地及东北及北向的上风向邻近地区的 污染排放。 13 我们目前的风险有多大 据世界卫生组织公布的《空气质量标准 》，臭氧、可吸入颗粒物(PM10、PM2.5) 、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、挥发 性有机污染物、铅、苯并(a)芘、汞和二恶 英11种污染物对人体均有较高程度的健康 危害。 14 今年美国太空总署公布的全球PM2.5数值图 （2001-2006） 全球PM2.5最高的地区就在中国！ 世界卫生组织认为，PM2.5小于10 μg/m3是安全值，我国的这些地区全部达到80 μg/m3 甚至更高。珠三角地区的污染状况不容乐观。 15 细粒子与健康： 流行病学的研究结果 2002年美国纽约大学药学院的研究表明，烟尘等 细颗粒物和肺、心脏病所导致的死亡有关，其所 指的细颗粒物即为PM2.5，其主要来自化石燃料 的燃烧，特别是以煤为燃料的火力发电站、以及 上业机械和汽车。该研究对于长期生活于污染空 气下易于诱发肺癌之说，己获得确定的证据。通 过对1982年至1998年期间所得到的50万例数据分 析表明：空气中的可吸入颗粒物每增加10 ug / m3，肺癌致死的危险就增加8%，心脏病死亡率 则增加6%，总死亡率增加4%，研究并没有发现 死亡率和总悬浮物以及粗颗粒相关。 16 室内空气污染与健康的研究热点 白血病（血液病）——室内装饰装修（苯、 甲醛、VOCs、氡等） 过敏性疾病（哮喘、鼻炎等）——室内尘 螨、真菌、生物变应原等 生育健康——室内空气污染 空调病、军团菌病——室内空气污染 17 从环境的角度看健康 不适 已知污染物 颗粒物、POPs、 EDs、重金属 功能异常 风险评价 （代价） 健康效应 环境政策 损伤 疾病/死亡 18 从健康的角度看环境 气象 生活方式 疾病的预 防、治疗 识别环境因 素的病理 环境因素 疾病 未知化合物 已知污染物 19 风险和危害如何降低？ 室内环境化学的形成 室内环境化学(Indoor Environmental Chemistry; Indoor Chemistry)是一个刚刚形成或者正在 形成的环境化学分支 分散的研究工作已持续了二十多年 进入二十一世纪以来，这个领域有了迅 猛发展 20 新学科形成的迹象 大量学术论文的发表，包括多篇综述和评论 少数大学开始讲授室内环境化学课 少数研究所已设置室内环境化学研究室或研 究组 较新的大气化学专著包括室内环境化学 21 室内外环境的主要区别 室内缺乏短波长光照，因此光化学反应较弱 室内外空气交换 –把室外污染物带入室内 –把室内污染物稀释 –缓慢的气相反应无足轻重 室内有多种固体表面，导致非均相反应的主 导地位 22 室内气相反应主要类型 臭氧+不饱和烃 臭氧+氮氧化物 过氧乙酰硝酸酯的热解 自由基反应 23 发生在室内表面的 化学反应 臭氧沉降 二氧化氮沉降 亚硝酸生成 臭氧和油漆的反应 24 可能发生非均相反应的表面类型 建筑物内表面 家具及室内装饰 气溶胶 空气过滤器（滤膜，滤床） 通风管道 25 室内外亚硝酸浓度比较 室内空气样品采自119个南加州地区的民 宅 室内平均浓度远高于室外 –室内：4.6 ppb –室外：0.8 ppb –I/O = 5.8 Lee, K.,et al (1999), Indoor Air’99, Vol. 3, pp141-146 26 亚硝酸生成反应 生成亚硝酸的气相反应速率很低 NO NO2 2 HONO H2O 非均相反应是主要亚硝酸生成途径 3 2 NO2 H2 O HONO H NO surface HONOaq HONO g 27 关注重点 源头控 制技术 健康室内环境的营造 空气净 化技术 良好的 通风系统 28 源头控制 减少室内材料和 家具的甲醛和 VOCs等污染物的 释放 塑料地板 地毯 ） 密度板 漆 地板材料 隔热材料 家具 29 绿色建材的开发 源头控制技术 家具标识系统的建设 30 深圳市 环境模拟与控制实验室 室内环境模拟舱 31 课题技术顾问、哈佛大学公共卫生学 院 Smith教授参观试验现场、与研究 人员交流试验方案(2011.5.12-20) 32 研究人员监测、 记录舱内颗粒物浓度 研究人员调试、 发生颗粒物 33 志愿者完成2小时暴露 志愿者暴露前佩戴 动态心电、血压监测仪 志愿者完成暴露后，重复采集呼出气 及呼出气冷凝液、尿液 34 电磁场环境与健康问题 35 电磁场的基本概念 波长 非电离辐射 静态场 极低频 电离辐射 无线电频率 可见光 紫外光 Leeka Kheifets 电离辐射 36 37 电磁场环境卫生基准 环境卫生基准修订项目 静电场 环境卫生基准 极低频场 环境卫生基准 无线电频率 环境卫生基准 （0赫兹） （< 100赫兹） （100千赫-300千兆赫） 国际癌症研究机构 2001-2002 国际癌症研究机构 2001-2002 环境卫生基准 2002-2007 国际癌症研究机构 2011 环境卫生基准 2012? 环境卫生基准 2002-2006 38 中国的标准 世界卫生组织研究发现，保护公众健康的 工频电场强度暴露限值为5千伏／米，工频 磁感应强度暴露限值为100微特斯拉； 我国对公众的保护限值为电场4千伏／米， 磁场为100微特斯拉。 39 电磁场健康问题回顾 发电20千伏 ~工业化初期，电厂 输电60千伏至765千伏 变电站降压 变压器 升压变压器 长距离输电线路采用高 压输电 电力来自于大型发电厂， 并通过输电和配电系统 输送至住宅、商业所和 工厂 配电降压变 压器 配电线路由配送中间电 压并供应一个地区的 “一次配电”和向个人 住宅配送电力的“二次 配电”构成 ~1998-现在 断路器 仪表 终端用户 115/220千伏 一次配电535千伏 工频电磁场会议2010-5北大 短期 非致癌 ~1987 随后，普遍性 住宅 工作场所 许多终端 二次配电 115-220千伏 目前，住宅磁场 儿童白血病 其它分类 40 国际癌症研究机构和世界卫生组织评估 极低频（ELF） 2002, 2007 国际癌症研究机构分类 致癌物例子 人类致癌物（107） （通常基于人类致癌性的有力证据） 石棉 酒精饮料 苯 氡气 太阳辐射 烟草（吸烟和不吸烟） X-射线和γ位射线 很可能的人类致癌物（58）（通常基于动物致 癌性的有力证据） 生物烟气 柴油机排气 甲醛 多氯联苯（PCBs） 可能的人类致癌物（249）（通常基于人类致 癌性可靠证据，不能排除其它解释） 咖啡 极低频磁场 汽油机排气 玻璃棉 泡菜 不可分类（512） 乙烯基甲苯 茶 染发产品（个人使用） 磁场，静电 很可能对人类不致癌（1） 己内酰胺 极低频磁场分 为2B组 “可能致癌” 1. 有限 的儿 童白 血病 人类 数据 （流 41 行病 装置 磁场（mG）10mG=1 T 0.3米 用户距离 交流电转接器 暴露度分析 婴儿监护器 小型荧光灯 住宅内一些典型 的磁场暴露 数字显示式时 钟 < 0.1 微特斯拉 电炉 或 < 1 mG 变光开关 游戏机 吹风机 手提电脑 液晶电视 微波炉 电浆电视 便携取暖器 Leeka Kheifets 42 流行病学研究 受电磁的影响有多种来源 与来源的距离是暴露度的主要决定因素 电磁影响较为普遍且高度多样化 长期高强度电磁影响较少见 43 许多疾病已进入研究阶段： 1.与低频电磁无关的证据充 分 ·乳腺癌 ·心肌梗死 2.可能无关的疾病 ·成人白血病 ·黑色素瘤 ·睾丸癌 ·前列腺癌 ·抑郁症 3.需要进一步研究的疾病 • 风险评估的主要驱动---儿童白血病 ·神经变性 ·生殖疾病 ·抑郁症 工频电磁场会议2010-5北京大学 44 最新研究:儿童白血病汇总分析 比 值 比 （ 95% ） Kheifets等，英国癌症期刊 2010 7项测量或计算领域研究 了,10,865个案例， 12,853个控制装置 并与Ahlbom和Greenland的进行了比较研究 “......我们的研究结果与以往汇总分析一致 ......，但由于高度辐射个体数量较少，在最近 研究中，相关性较为微弱。” “......关于磁场和儿童白血病的最近研究未改 变以往关于磁场可能是人类致癌物的评估。 ” 45 儿童白血病 中国儿童白血病的现状--《中国肿瘤临床年鉴》2008年 • 中国白血病自然发病率为3-4/10万 人 •每年约新增约 4万名白血病患者，其 中约50％是 儿童，而且以2至7岁的 儿童居多。 • 城市白血病患儿比例占30％。 46 极低频场环境健康准则--WHO 世界卫生组织（WHO）自1996年组织多个国 际专业组织及60多个成员国家参加，开展了全 球性的“国际电磁场计划”。这一计划历时10 年，已经完成了针对300赫（Hz）以下极低频 （ELF）电场和磁场的健康风险评估。WHO极低 频场环境健康准则（EHC）科学专家工作组于 2005年10月正式评定：对于公众通常可遇到的 0～300赫（Hz）的极低频电场和磁场，不存在 实际的健康问题。 47 相关行业、领域国内外研究发展现状、趋势 2002年10月，美国全国环境卫生研究所（NIEHS）更新发布了在美 国能源部（DOE）管理下、在美国国立卫生研究所（NIEHS的分 支机构）监督下完成的“电磁场研究与公众资料传播计划—— 简称EMF RAPID计划”文献。这份耗资4500万美元，历时6年完 成的文献中明确给出了委员会的结论： 现有证据的总体并不显示曝露到这些场会产生人体健康的 危害。特别是，没有结论性和一致性的证据表明，曝露到家庭 的电场和磁场会产生癌症、有害的神经行为效应或生殖与发育 上的影响。在EMF RAPID计划得出结论后，解决了美国的争议 。 48 北京 我们如何面对 环境风险？ 49 我们如何面对 环境风险？ 上海 50 我们如何面对 环境风险？ 广州 51 电磁场环境健康问题本身的复杂性 公共卫生问题本身复杂而敏感 涉及多学科（生物学、医学、流行病学、物理学、工程学 等） 公众更多地受风险感受左右 仍存在不确定性（尽管已有评估结论，但研究还需继续） 政府层面的多影响因素（立法授权、管理决定、政治考量 、社会经济价值、风险中人群、卫生状况、压力程度、公 众信任、文化取向等） 语言文字障碍（影响科学信息传播、并增加误解） 加上不确定性的存在，而使语言障碍成倍放大 52 在缺乏有效沟通情况下，环境健康问题的存在周期 （adopted from establishing a dialogue on risks from electromagneticfields，WHO 2002） 53 90年代初，美国曾掀起过一轮关于电磁场 （EMF）对人体有致癌性或“长期健康影响 ”的争议，同时伴随了少数媒体的大肆炒 作，美国为了减少电力线场，曾每年付出 了超出10亿美元的无谓耗费，统计至1997 年，总额已达到230亿美元。 54 影响环境健康问题存在周期的一些 驱动力（原文引自WHO《风险对话与沟通》） 缺乏信任 假设一个“反派角色”(例企业) 错误信息 相信“优势群体”总会不公正对待“弱势群 体” 媒体过度/放大报道 行动者团体及其它高利益驱动团体的介入 公众的情绪性动力 （adopted from establishing a dialogue on risks from electromagneticfields，WHO 2002） 55 什么是“健康风险评估”？ 风险评估是一个国际通用的框架,它提供 了一种结构性复核机制。用于对与来自任 何物理、化学或生物物剂（agent）曝露 有关的健康或环境影响的已有科学信息进 行复核性评估。 基于科学的风险评估不仅可以作为制定曝 露限值的基础，并可为公共政策响应提供 基本依据。 风险评估程序包括4个步骤:危害识别、曝 露评估、曝露-反应评估和风险特性描述。 56 风险评估是风险处理三要素（风险评估、 风险管理和风险交流）的第一环 大背景下的 健康问题 行动评估 风险评估 利益相关人 的参与 实施行动 可选方案的 产生与分析 风险概貌 方案选择 风险评估 风险管理 57 “健康风险总体评估”的四个必要阶 段 危害识别主要解决两个问题:(1)极低频场是否会对人体构 成健康危害；(2)在什么情况下一种确定的危害可能发生。 曝露评估 采用直接技术（例如测量周边和个人曝露）、间 接方法（例如问卷调查和计算估计）确定人群在不同条件 下受电磁场曝露的性质和程度。 曝露-反应评估 是对大多数的可疑不良影响类型(例如神经 反应、神经内分泌系统、神经变性疾病、心血管紊乱、免 疫学和血液系统疾病、生殖和生长发育影响以及癌症等)逐 一予以定量分析、评估。 风险特性描述 是风险评估过程的最后一步，是对可获得科 学证据的评价和整合。用来估计风险的性质、重要性以及 风险中人群的数量；包括对不确定性的识别和定性。 58 专家个人意见 Personalized expertise 流行病学研究 Epidemiologic studies 全面风险评估 Overall risk assessment 人体实验研究 Human laboratory studies 动物研究 Animal studies 细胞研究 Cellular studies 59 极低频环境卫生基准 风险管理建议： • 慢性效应的不确定性成为实施预防措施的依据。 • 减少辐射对健康的益处尚不清楚，减少辐射的费 用应该很低。 • 为使利益相关者收到决策通知，国家主管当局应 实施有效的通信策略。 工频电磁场会议2010-5北京大学 60 基本结论 环境与健康具有科学复杂性，很多问题超 出我们现有的认知，有相当大的不确定性 环境与健康具有社会敏感性，多接触点， 低燃点，处理不当易引发社会群体事件。 正确理解环境与健康的关系，保护自己的 健康权益，但不要草木皆兵。否则会生活 的很累！ 61 谢 谢！ 62 栾胜基 26035218 [email protected] [email protected] 13823126350 63