雾霾究竟是什么?
雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节(这也是2013年1月份全国大面积雾霾天气的原因之一),是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。雾的存在会降低空气透明度,使能见度恶化,如果目标物的水平能见度降低到1000米以内,就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结(或凝华)物的天气现象称为雾。
霾(mái),也称灰霾(烟雾)。 空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊。将目标物的水平能见度在1000~10000米的这种现象称为轻雾或霭。形成雾时大气湿度应该是饱和的(如有大量凝结核存在时,相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大,因而雾看起来呈乳白色或青白色和灰色。
雾霾天气是一种大气污染状态,雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化,阴霾天气现象出现增多,危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。
2013年,“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月,4次雾霾过程笼罩30个省(区、市),在北京,仅有5天不是雾霾天。有报告显示,中国最大的500个城市中,只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准,与此同时,世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。
因此我们知道,如果用简单的话来表述,雾是由水汽所产生的,而霾是由颗粒凝集而成的,虽然都是一定程度上造成了能见度的下降,但是雾对于我们来说,是像仙境一样怡人的,而霾对于我们则是让人不愉悦的,有伤害的天气。
而形成雾霾天气的最主要颗粒物,包括pm2.5,pm10等。
在过去的时候,我们常用“可吸入颗粒物”来体现空气质量的优良状态,而这其实往往是pm10,或者有些时候是pm10和pm2.5的总和,实际是不确切的,而当我们更细致地去研究不同pm10和pm2.5的时候,才发现真正致病的元凶。
细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5,它是造成雾霾的最主要成分,也是对人体危害最大的颗粒。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中,其在空气中含量浓度越高,就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质(例如,重金属、微生物等),且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
PM10指的是直径约10微米的颗粒物,对人体的危害程度取决于颗粒物的理化性质及其来源。颗粒物成分是主要致病因子,颗粒物的浓度和暴露时间决定了颗粒物的吸入量和对机体的危害程度。颗粒物的粒径和状态与其在呼吸道内沉着滞留和消除有关。PM10中粗粒子主要是人为源产生的原生粒子及自然界尘粒,易沉降,而且容易被阻留在鼻腔和口腔内,而细粒子主要是污染气体经过复杂的多相化学反应转化,或者由高温下排放的过饱和气态物质冷凝,再经碰撞、凝聚、吸附而形成。
我们可以把肺当做一种滤网,实际上真正能在鼻腔、口腔沉降,而容易被排出体外的是pm10,因为pm10的颗粒较大,很容易在过程当中被纤毛过滤掉。而pm2.5因为颗粒太小,所以才能穿过重重的阻碍进入到肺泡当中。而真正进入肺泡当中的颗粒,才更容易产生危害。这是因为进入肺泡的不止是颗粒本身,而是颗粒上所携带着的各种病毒和细菌,甚至是各种生物理化因子,长期存留在肺泡当中产生持续的刺激,最终导致疾病的发生。
雾霾真的能导致肺癌吗?
在这之前,我们需要知道一点。从70年到现在,肺癌在中国的发病率在持续下降着,而到近年来维持到了一定的水平,没有明显的增长。根据globocan在2012年的数据,大概现在的发病率大约是十万分之50,也就是千分之0.5左右。我们在讨论污染、转基因等等这些让我们嗤之以鼻的话题同时,需要知道,一切仍在向好的方向发展。
2013年10月17日,世界卫生组织下属的国际癌症研究机构(International Agency
for Research on Cancer,IARC)发布报告,首次明确将大气污染确定为人类致癌物,其致癌风险归为第一类——“对人类是致癌物”。报告指出,有充足证据显示,大气污染与肺癌之间有因果关系。此外,大气污染还会增加患膀胱癌的风险。
所以说,我们其实本不用特别多的证据来支持这两者之间的相关性,但是我要说的是,我们应当要做的,并不是偏激地看待这些研究的结果,而是应当理智地分析,我们应当如何看待我国自身的问题。
欧洲的九个国家进行了这样一个荟萃分析,相当于是把各个国家的研究放到一起,在更大的样本上研究到底空气中的pm2.5等物质对于肺癌的发生有没有相关性。数据来源于9个欧洲国家的17个队列研究,涉及三十多万人群。研究者对调查对象的基线地址进行了地理编码,应用土地使用回归模型对空气污染进行评估,包括可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、粗颗粒物、炭黑、氮氧化物等。研究中,312,944名研究队列成员共计4,013,131人年数据。在平均长达12.8年的随访中,2095例队列成员被确诊为肺癌患者。研究分析显示,肺癌风险与PM10和PM2.5均相关;这两种污染物的增加量与肺癌当中一个亚型,叫做腺癌的发生有相关性,危险度分别为:PM10环境增高10ug/m3,pm2.5增加5ug/m3,人口患肺癌的风险是原来的1.51 倍和 1.55 倍,但是对于整体的肺癌来说,空气污染导致的肺癌患病风险大约提高20%。研究结果并未显示出肺癌与氮氧化物、临近街道交通流量等其他因素的关联。该系列研究的大量数据,提供了大气颗粒物污染致癌的直接人群证据。
上面这个是欧洲的研究,我们再来举一个美国的例子。
美国癌症协会的有一项大型队列研究,从1982年起,对172个大城市的一百二十多万30岁以上成年人进行随访调查,并采集雾霾的相关数据。为了避免研究的偏移,研究者也同时对空调使用、社会经济地位情况、人种、职业情况等混杂因素进行了控制,简单说就是,这一系列因素都有可能结果造成影响,只能通过统计的方法消除它们的影响。通过进行大量数据分析的结果,研究者发现,PM2.5和PM10与肺癌的发生率和死亡率有明确的相关性。研究发现,全国数据分析及城市数据结果分析均确证了PM2.5与死亡率的关联。很多研究针对室外空气污染物尤其是颗粒物的质量浓度进行了评估分析。
上述美国的队列研究中,美国科学家Pope等对188699个调查对象进行了26年的随访,这些调查对象均不吸烟。研究人员对PM2.5浓度数据及人群肺癌死亡数据进行了统计,研究结果显示,在严格的不吸烟人群中,室外空气污染相关的患病风险升高:PM2.5浓度每升高10μg/m3,将导致15%-27%的肺癌死亡率增加。美国的研究让科学家能够初步识别出大气污染物中的主要毒性成分及其可能的作用方式,为机制研究提供了流行病学证据支持。
因此我们在上述的研究当中似乎可以得到一个结论,PM2.5提高5-10ug/m3,肺癌的发病率上升20%左右。
世界卫生组织制定的国际PM2.5的标准是25ug/m3,而我国因为国情以及我国人口对于环境污染的耐受情况,制定的标准相对宽松,为75ug/m3,那么也就是说,从25ug/m3升到75ug/m3,增加了50ug/m3,患病风险也许增加大概100%?也就是说,在我国的健康标准下生活的时候,我们面临的患病风险依然比国外的居民增加了一倍的肺癌风险?
不是这样的。
我们这样计算是不正确的。朋友们,在这个问题上,我来和大家讲一讲如何来科学地看待科学研究的问题。
科学研究也没你想得那么“靠谱儿”
没错,从欧洲和美国两项如此大型的研究看来,PM2.5,也就是雾霾的主要成分与肺癌的确存在着相关性,不过我们应当如何看待这样的结果?
首先,我们要知道这两项大型的研究,无论如何,都叫回顾性研究。回顾性研究就存在一个没法回避的问题,就是两组之间的偏移。举个例子,假设有人研究说,常吃海鲜的人皮肤比不吃海鲜的黑,发到朋友圈当中以后,很多人就会给老朋友赶紧转发,告诉他们不要吃海鲜了!吃海鲜皮肤会黑!可是我们再仔细想想这个问题,真的是这样吗?
当然不是!天大的笑话!如果去深入研究就会发现,吃海鲜的人往往都处于沿海地区,因为长期下海作业,因此风吹日晒久了皮肤自然会黑。所以说吃海鲜和皮肤黑之间只存在“相关性”,而不存在“因果关系”,也就是说,不是因为吃海鲜这件事情,导致的皮肤变黑。
雾霾也是这样,在研究当中,研究者需要把一切可能造成影响的因素抛开。例如雾霾重的城市往往人们的工作压力大,生活节奏紧张,那么是不是因为这些导致的肺癌增加?又或者是不是因为饮食结构、运动状态和空气质量好的山区差别较大,因此导致的肿瘤发生?虽然我们看到研究者列举了非常多的因素,证明他们已经考虑了足够多的因素,我们知道,终究有一些我们不知道的因素是没有办法进行计算的,研究只能得到一个“相关性”,无法证明雾霾就是肺癌的罪魁祸首。
当然,从目前的研究,以及世界卫生组织的规定上看,我们必须承认雾霾确实能够增加肺癌的发生率,这是我们没法回避的一个问题。但是我们要知道的是,我们国家的PM2.5经常会出现300甚至500的情况,那么从发病率的计算上看,会增加1000-2000%的发病风险,就是10倍到20倍!
至少从结果上,我可以明确地告诉大家,这样计算出来的数据是绝对不可靠的。因为这样的计算不是基于科学的推算,而是基于我们的推测。因为我们假设,每增加一点PM2.5,就会增加一点风险,而这个公式是没有上限的。
这是错误的。我们要了解的是,在发达国家,PM2.5一般只会在25-35ug/m3之间浮动,最高的时候也不过50 ug/m3,因此他们研究的内容主要是当25 ug/m3升至35ug/m3的时候会发生怎样的状况,而当进一步提高的时候,是否结果还能呈线性关系(意思就是只要PM2.5一直提高,肺癌发病率就一直会以同样的比例倍增),这是一个非常大的问题,我们国家需要用自己的数据来进行验证。
但是即使当下存在如此多的“致癌物质”和“患病风险”,肺癌的发生率就稳定在了千分之0.5这个级别上,我国并没有因为雾霾而导致发病率远远高于发达国家十倍甚至二十倍,这就说明,虽然我们知道雾霾对人体应当是有伤害的,但是伤害的程度并没有那样夸张。
“我们呼吸的空气已经被一些致癌物质所污染,”国际癌症研究机构负责致癌评估的“专著大纲”主管库尔特・斯特拉伊夫说,“我们现在知道,户外空气污染不仅是公众健康的主要风险,还是导致癌症病死的最主要环境因素。”
按照斯特拉伊夫的说法,大气污染是“最重要的环境致癌物,甚于被动吸烟”。不过,斯特拉伊夫强调,就个人而言,大气污染构成的风险较“低”。
有人会说,这是不是要刻意为雾霾开托?绝非如此,我也恨雾霾,但我也会理智地去对抗它,我首先要知道它有多可怕,我才会知道我应当以怎样的程度还击。例如说,只要吸雾霾就会提高20倍的雾霾发病风险,我宁可不去上班,毕竟是要命啊!但是假设说雾霾能提高1倍肺癌发病率,我还会考虑在有防护的情况下去工作,毕竟对我来说,肺癌的发病率对我只是千分之0.5,而增加1倍也无非就是千分之一,这个概率我是能够接受的,因为我还要生活,我不能因为雾霾就放弃生活的勇气。我的确有无数的可能性出国选择更好的生活环境,但中国是我的祖国,这是我赖以生活的土地,这个社会赋予了我责任和使命,我能够用我的所学来回馈这个社会,我认为这个意义比那一辈子千分之一的患癌风险要重大得多!
雾霾的危害可不止是肺癌
上面说了,雾霾虽然能够增加肺癌的发生,但是也并没有我们想得那样夸张。但实际上,雾霾所带来的不仅仅是肿瘤的增加,更多人受到的是雾霾所带来的非肿瘤性疾病困扰。
长期暴露:长期居住在高PM2.5污染浓度的环境中,会导致肺部功能的减弱,引起慢性支气管疾病,甚至过早死亡。对美国哈佛等六个城市进行的队列研究表明,大气污染的长期暴露会显著导致心血管疾病的死亡率增加。有一篇美国的研究表明,美国50个州暴露大气污染16年的近50万成年人的生存数据显示,PM2.5年平均浓度每增高10μg/m3,心血管疾病患者死亡率增加6%。还有研究发现,大气O3浓度增高与心血管疾病的多发有关。此外,大气污染长期暴露还与心律不齐、心衰、心跳骤停的危险度升高有关。同时,我国部分地区也有类似的研究报道。
为什么长期的雾霾还会导致心血管的疾病呢?首先,肺功能降低,本身对心脏的供血就是一个挑战,呼吸较差的情况,需要心脏的搏动更加“勤快”,才能够满足机体的需求,我们知道,冠心病往往就是在紧张激动的时候才容易犯,所以长期处于雾霾的状态,让我们的心脏每天都承受着超负荷的工作,常年累月自然会加重心脏的衰老进程。
另外,PM2.5也会刺激肺产生大量的炎性介质,这些炎性的小分子会进入循环当中,刺激血管内皮发生损伤,而损伤的累积也同样会造成脂类物质“趁虚而入”,在血管内皮下形成斑块,最终形成冠脉的狭窄,导致冠心病。
短期暴露:短期暴露于PM2.5污染中,如几小时或几天,会加重肺部的疾病,引起哮喘、急性支气管疾病,还有可能增加呼吸系统感染的易感性。对于患有心脏病的人群来说,短期暴露于PM2.5污染中会导致心脏病发作和心率失常。健康的儿童和成人在PM2.5污染浓度升高时,可能会感到暂时性的刺激,但不会导致特别严重的影响。同时,老年人和婴幼儿很容易受到短期高PM2.5暴露的危害而出现严重疾病。
从医疗的角度,当每一次严重雾霾来临的时候,都会造成急诊室爆满的情况。我们知道,很多人其实都有着“气道高反应性”的毛病,有些人表现为哮喘,另外一部分人症状比较轻,但是在闻到花粉、汽油甚至雾霾等刺激性气体的时候会一个劲地咳嗽,这都是因为一些过敏原的浓度升高之后,会刺激人体的小气道产生炎症反应,从而刺激机体一直咳嗽,来排出气道因为炎症的刺激产生的分泌物。
因此在雾霾来临的时候,哮喘大发作是十分常见的,并不是因为空气中究竟有多少有毒害的物质,而是因为过敏原可以附着在空气当中的细小颗粒上,然后更容易进到气道内部产生刺激。另外,病毒和细菌也同样会通过附着在颗粒当中侵入人体的肺内,本身只是上呼吸道感染,却因雾霾而被加重为下呼吸道感染,也就是肺炎等疾病。
另外,肺功能瞬时下降也同样对心脏带来了巨大的考验,假设患者既往就存在心脑血管的狭窄,那么在一个急性事件的诱因下,肺功能告急,心功能承担了几倍的负荷量,有的时候当人体的代偿能力无法满足机体的需要的时候,一切就会向不好的方向发展,而产生严重的心肺功能不全,甚至有的时候会出现生命危险。
我们所谓的雾霾防护,首先要保证不要让人因短期暴露在高PM2.5的环境而发生意外风险。
雾霾对于儿童和老人的影响会更大,可喜的是,我们的政府已经充分意识到了这个问题,因此在雾霾最重的时候,会让学校放假,让孩子可以不要在雾霾下的操场奔跑,让孩子不要在小的时候过多地收到雾霾的侵害。同时,老年人的基础疾病较多,器官功能较退化,因此在雾霾的刺激下更容易引发一些旧疾,甚至造成原有疾病的急性发作,从而让全家为此奔波。
另外,至于雾霾对于妇女、胎儿、成人神经系统的影响,并非我的专业,不再赘述。
我希望和朋友们讲的是,雾霾本身的确存在危害,但是忽略PM2.5的浓度而直接谈雾霾的危害是不科学的。我们都知道如果雾霾的浓度无限增加,那必然会造成毒气实验的结果,而我们大部分时间生活的环境都远没有达到那个程度。因此很多时候并不是我们不能谈雾霾,而是很多朋友听到雾霾就被吓破了胆,认为每一口霾都会让自己吸入一份危机。
每年真正雾霾最重的时候并没有几天,我们需要做的,一定是加强防护,特别是对家庭当中免疫能力较为低下的老人和儿童,他们有的时候更缺乏对雾霾充分的认识,更需要我们的保护。因此我们自己首先不要惊慌,其次要让家庭当中的每一个成员对雾霾有正确的、充分的认识。
我们不怕雾霾,我只怕不知道雾霾而已。
只要知道它在,我们就有办法。