蘭州市大氣顆粒物理化特性及其對人群健康的影響.pdf

1、城市大氣污染尤其是顆粒物污染長期以來威脅著人類的健康，而在我國，隨著城市化進(jìn)程的加快，經(jīng)濟(jì)的快速增長，大氣污染問題尤為嚴(yán)重。大量研究表明大氣顆粒物，尤其是細(xì)顆粒物能導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)等損傷，其毒性作用與顆粒物粒徑及化學(xué)組成密切相關(guān)。為此，本論文選擇蘭州市這個以大氣污染聞名的城市為研究對象，收集蘭州市近二十年大氣污染資料，同時連續(xù)監(jiān)測2005～2007年不同粒徑顆粒物濃度，分析其變化特征；采集蘭州市不同功能區(qū)(工業(yè)區(qū)、交通繁忙區(qū)、郊區(qū)

2、)、不同季節(jié)、不同粒徑顆粒物樣品，分析測定顆粒物中水溶性離子和20種無機(jī)元素；用GAM模型探討大氣污染物對呼吸系統(tǒng)疾病和心腦血管疾病日入院人數(shù)的影響并通過毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)初步探討顆粒物對人群健康影響的生物學(xué)機(jī)制，取得了一些有意義的研究成果。 (1)蘭州市主要大氣污染物PM10、SO2、NO2，近二十年來總體呈現(xiàn)逐年遞減趨勢，且冬春季高于夏秋季節(jié)，采暖期高于非采暖期；PM10在12月至次年1月和3～4月出現(xiàn)明顯高峰，說明燃煤和揚(yáng)塵均對P

3、M10有較大貢獻(xiàn)；SO2和NO2年變化呈典型的U型曲線，其中NO2變化相對比較平緩，說明冬季燃煤對SO2貢獻(xiàn)比NO2大，NO2主要來源于汽車尾氣，部分來源于燃煤。不同粒徑顆粒物的污染特征表現(xiàn)為粗顆粒物TSP、PM10的最高峰在3～4月份，以春季風(fēng)沙活動期污染最重，采暖期次之，非采暖期最輕；細(xì)顆粒物.PM2.5、PM1.0最高峰出現(xiàn)在12月份，以冬季采暖期污染最重，風(fēng)沙期和非采暖期差異并不明顯。 (2)蘭州市不同粒徑顆粒物中水溶性

4、離子均以SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+離子為主，不同功能區(qū)SO42-、NO3-、NH4+季節(jié)變化基本相似：冬季>春季>秋季>夏季；Ca2+、Mg2+則呈現(xiàn)出春季濃度最高，冬季次之，夏季最低。水溶性離子對細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度貢獻(xiàn)較粗顆粒物大，即顆粒物粒徑越小，水溶性離子的貢獻(xiàn)越大，其中Ca2+、Mg2+、K+等礦質(zhì)元素在粗顆粒物TSP中富集較高，二次氣溶膠離子SO42-、NO3-、NH4+-則正好相反，在細(xì)顆粒物PM2.5富集較高，

5、而在TSP和PM10富集相對較低。顆粒物中NO3-/SO42-的比值均在0.2～0.5之間，工業(yè)區(qū)和交通繁忙區(qū)在夏季NO3-/So42-值最大為0.49，冬季最小為0.21，說明冬季燃煤對大氣污染的貢獻(xiàn)要大于機(jī)動車尾氣，而在郊區(qū)四季NO3-/SO42-比值相差并不大，平均為0.34，說明燃煤和汽車尾氣對SO2和NO2的貢獻(xiàn)相近。 (3)不同功能區(qū)、不同粒徑顆粒物中無機(jī)元素主要包括Ca、S、Fe、Mg、K、Zn、Pb、P、Mn、N

6、a及Ba等十一種元素，且污染水平有明顯差異，在西固工業(yè)區(qū)污染最重，城關(guān)交通繁忙區(qū)次之，榆中郊區(qū)最輕；不同功能區(qū)顆粒物中無機(jī)元素季節(jié)變化特征相似，榆中郊區(qū)為春季最高，秋冬季次之，夏季最低，而城關(guān)區(qū)和西固區(qū)均呈現(xiàn)冬季最高，春季次之，夏季最低。典型地殼元素Ca和Mg呈現(xiàn)類似季節(jié)變化，春季最高，夏季最低，污染元素中，燃煤的標(biāo)識性元素S、Zn、As均呈現(xiàn)出冬季最高，春秋季次之，夏季最低的季節(jié)變化，來源于工業(yè)污染的元素Mn、Cd、Ni、Cu、V等季

7、節(jié)變化并不明顯，考慮與工業(yè)污染全年持續(xù)排放有關(guān)，Pb主要來源于汽車尾氣，因此季節(jié)變化也不明顯，但污染水平較高。 (4)蘭州市大氣污染物對呼吸系統(tǒng)疾病的影響均表現(xiàn)出明顯的滯后效應(yīng)，PM10基本在滯后3～5d時相對危險度(RR)達(dá)到最大值；SO2在滯后1～3d(上呼吸道感染6d)時RR達(dá)到最大值；NO2大多數(shù)在2～4d時RR達(dá)到最大值，且具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著性；PM10、SO2和NO2日平均濃度每增加10μg/m3，總呼吸系統(tǒng)疾病

8、全人群日入院人數(shù)的RR分別為1.002(95％CI：1.000～1.003)、1.005(95％CI：1.000～1.010)、1.011(95％CI：1.002～1.019)；污染物對不同疾病的影響程度不同，從強(qiáng)到弱依次為：肺炎>上呼吸道感染>COPD，而且女性及65歲以上的老年人群對污染物較男性和65歲以下人群更加敏感。 (5)蘭州市不同大氣污染物對心腦血管疾病別、年齡別及不同性別日入院人數(shù)RR的影響并不相同，三種主要污染物

9、對總心腦血管疾病在滯后2～4d時RR達(dá)到最大值，且具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著性；PM10對缺血性心血管疾病在滯后2d時RR達(dá)到最大值，SO2和NO2對缺血性心血管疾病的影響為即時效應(yīng)；PM10對高血壓在滯后7d(老年人群為2d)，SO2和NO2則主要在滯后2～4d時RR達(dá)到最大值：PM10對腦卒中在滯后6d(男性人群為2d)，SO2和NO2則主要在滯后3～4d(女性人群為7d)時RR達(dá)到最大值；PM10、SO2和NO2日平均濃度每增加10μ

10、g/m3，總心腦血管疾病全人群日入院人數(shù)的RR分別為1.001(95％CI：1.000～1.003)、1.007(95％CI：1.003～1.012)、1.008(95％CI：1.001～1.016)。 (6)蘭州市不同功能區(qū)細(xì)顆粒物PM2.5對RAW264.7細(xì)胞具有細(xì)胞毒性，郊區(qū)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡能力較弱，工業(yè)區(qū)與交通繁忙區(qū)較強(qiáng)；且細(xì)胞凋亡能力表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性，各功能區(qū)均呈現(xiàn)出冬季最強(qiáng)，春季和夏季次之，秋季最弱；對于細(xì)胞死亡，呈