空气中颗粒物对人体的危害
空气中的颗粒物是空气中固体和液体颗粒物的总称。按其粒径大小，可分为粗分散系(粒径 >10μm)和胶体分散系(0.001～10μm) 。其中， 空气动力学当量粒径小于10μm 为可吸入颗粒物（PMl0），由于粒径较小，易于直接进入呼吸道和肺中，危害人体健康。直径小于 2. 5μm 的颗粒物质为细颗粒物(PM2.5)，大部分有害元素和化合物都富集于细颗粒物上，硫酸盐、硝酸盐、铵盐、含碳颗粒、金属颗粒、矿物质等是细颗粒物的主要成分。细颗粒物粒径越小 ，其在大气中的存留时间和被人体吸收的比率则越大，对人体健康的影响也越大。
那么，空气中的颗粒物，特别是可吸入颗粒物和细颗粒物是通过怎样的途径进入人体，对人体健康造成危害的呢？
一般来说，空气中的颗粒物可以通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入人体。其中，呼吸道吸入是最主要也是危害最大的途径之一。粒径越小的颗粒物对人体危害越大，粒径超过10微米的颗粒物可被鼻毛吸留，也可通过咳嗽排出人体，而粒径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部，甚至可以进入肺泡、血液。粒径0.5～2μm 的高密度颗粒物最易被吸入并在肺泡区沉着。Churg等用电镜对10例温哥华居民的肺脏解剖标本分析发现，沉积在肺实质内的粒子96%为PM2.5，提示肺脏对此粒径范围的颗粒物具有较高的选择滞留性。PM2.5沉积于肺泡区后，通过对肺粘膜的直接刺激作用，作为异物引起炎症反应或作为致敏原导致过敏反应等，引起肺泡和粘膜损伤、支气管及肺组织炎症、慢性纤维化，加重哮喘，甚至导致肺心病等。此外，吸附于颗粒表面的可溶性毒性物质则可进入血液，对肺组织、心脏乃至全身各器官造成损害。
人类在漫长的进化过程中为了抵抗物理、化学、生物因素对人体的侵害，在体内形成了大量的屏障结构，主要包括气血屏障、血脑屏障、血睾屏障、滤过屏障、血胎盘屏障等，这些屏障结构是人体的保护性机制， 对维持机体健康和正常机能起着十分重要的作用。人体的屏障结构由多层细胞或组织构成，如：气血屏障位于肺泡与肺泡毛细血管之间， 由肺表面活性物质的液体层、肺泡上皮细胞层、上皮基膜、肺泡与毛细血管之间的间隙、毛细血管的基膜和毛细血管内皮细胞六层组成；血脑屏障由毛细血管的内皮细胞及其之间的紧密连接、毛细血管的基膜、神经胶质细胞的突起组成；血睾屏障由毛细血管的内皮和基膜、毛细血管与曲精小管之间的结缔组织、曲精小管的基膜、曲精小管的支持细胞及其之间的紧密连接构成；滤过屏障位于肾小囊，由毛细血管内皮细胞，非细胞性基膜，上皮细胞足突之间的裂隙膜构成等。由于由多层细胞构成，细胞之间联系紧密，仅有数纳米或数十纳米的间隙，它们只能允许少量小分子物质通过，如：滤过屏障只允许分子量在7万以下的物质通过，而大分子物质如激素分子、药物、毒素等则不能通过，被阻止于屏障结构之外。机体通过这些屏障结构维持自身的稳定和功能的协调。
机体的屏障结构能阻止大分子物质的通过，却不能有效拦截纳米级颗粒的通过，纳米颗粒比同种物质的微米级颗粒更易进入血液循环和沉积于各器官组织。研究表明 ，一旦颗粒到达肺间质部位 ，就会穿过肺泡上皮细胞进入间质组织到达血液循环或进入淋巴循环后进而转移到血液中 ，然后分布到全身。Berry等 用 30nm 金颗粒对小鼠进行气管灌注 ， 30min后在肺泡毛细血管的血小板中发现有许多这种颗粒 表明颗粒能穿过肺泡上皮细胞。Oberdorster等让大鼠吸入 C颗粒(30nm) ，24h 后发现肝脏聚集了很多C，说明纳米 C 颗粒能很快进入循环系统 ，并分布到全身。肝脏可能通过肝巨噬细胞摄入纳米颗粒而成为主要的分布部位，纳米颗粒进入血液循环后还可到达另一网状内皮系统脾脏。Takenaka 等给大鼠吸入纳米银颗粒后发现颗粒未被肺泡吞噬细胞吞噬 ，而直接进入肺泡壁，然后进入血液循环。纳米颗粒迅速进入到血液循环后可与血管内皮细胞直接接触诱导炎症或损伤 ，促进血栓形成 ，影响动脉粥样斑块的稳定性，这些发现为吸入的颗粒物质引起心血管系统疾病提供了直接的证据。
此外，还有研究显示吸入PM2.5后，大鼠脑组织的SOD、CAT活性出现显著的剂量依赖性下降趋势，提示PM2.5可引起大鼠脑组织的氧化损伤，是一种神经毒性因子。日本东京理科大学和日本国立环境卫生研究所等机构的研究小组也曾做过一个实验，即把老鼠放在交通要道车流量较大的路旁，结果发现，随着空气中柴油废气浓度的增高，老鼠生成精子的能力也随之降低。当柴油废气在大气中的浓度增加一倍时，老鼠的精子生长能力可下降两成。当废气浓度增加20倍时，其精子生长可降低五成。研究者还发现城市空气污染能导致胎儿出生的异常。空气中的多环芳烃(PAH)等进入血液循环后能通过血胎盘屏障，作用于胚胎，引起死胎、重吸收、胎儿认知障碍、胎儿体重减轻等。上述的研究和发现表明，空气中的颗粒物吸入能造成机体肺外多器官功能的损伤，甚至引起不育、子代发育异常、死亡等。目前虽无直接证据证明是何种空气中的颗粒物进入相应器官导致损害，但空气中的颗粒物能够穿过气血屏障和其它屏障结构进入机体并造成损害是肯定的。
综上所述，空气中的颗粒物可以通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入人体，通过血液循环到达各器官，穿越机体的生理屏障结构，导致机体多器官的损伤。因此，有效净化空气中的可吸入性颗粒，特别是细颗粒物、纳米级颗粒物等，减少这些有害物质的吸入，减轻环境污染造成的人体健康的损害，对提高全民健康水平和生活质量是十分必要的。
那么，空气中的颗粒物，特别是可吸入颗粒物和细颗粒物是通过怎样的途径进入人体，对人体健康造成危害的呢？
一般来说，空气中的颗粒物可以通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入人体。其中，呼吸道吸入是最主要也是危害最大的途径之一。粒径越小的颗粒物对人体危害越大，粒径超过10微米的颗粒物可被鼻毛吸留，也可通过咳嗽排出人体，而粒径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部，甚至可以进入肺泡、血液。粒径0.5～2μm 的高密度颗粒物最易被吸入并在肺泡区沉着。Churg等用电镜对10例温哥华居民的肺脏解剖标本分析发现，沉积在肺实质内的粒子96%为PM2.5，提示肺脏对此粒径范围的颗粒物具有较高的选择滞留性。PM2.5沉积于肺泡区后，通过对肺粘膜的直接刺激作用，作为异物引起炎症反应或作为致敏原导致过敏反应等，引起肺泡和粘膜损伤、支气管及肺组织炎症、慢性纤维化，加重哮喘，甚至导致肺心病等。此外，吸附于颗粒表面的可溶性毒性物质则可进入血液，对肺组织、心脏乃至全身各器官造成损害。
人类在漫长的进化过程中为了抵抗物理、化学、生物因素对人体的侵害，在体内形成了大量的屏障结构，主要包括气血屏障、血脑屏障、血睾屏障、滤过屏障、血胎盘屏障等，这些屏障结构是人体的保护性机制， 对维持机体健康和正常机能起着十分重要的作用。人体的屏障结构由多层细胞或组织构成，如：气血屏障位于肺泡与肺泡毛细血管之间， 由肺表面活性物质的液体层、肺泡上皮细胞层、上皮基膜、肺泡与毛细血管之间的间隙、毛细血管的基膜和毛细血管内皮细胞六层组成；血脑屏障由毛细血管的内皮细胞及其之间的紧密连接、毛细血管的基膜、神经胶质细胞的突起组成；血睾屏障由毛细血管的内皮和基膜、毛细血管与曲精小管之间的结缔组织、曲精小管的基膜、曲精小管的支持细胞及其之间的紧密连接构成；滤过屏障位于肾小囊，由毛细血管内皮细胞，非细胞性基膜，上皮细胞足突之间的裂隙膜构成等。由于由多层细胞构成，细胞之间联系紧密，仅有数纳米或数十纳米的间隙，它们只能允许少量小分子物质通过，如：滤过屏障只允许分子量在7万以下的物质通过，而大分子物质如激素分子、药物、毒素等则不能通过，被阻止于屏障结构之外。机体通过这些屏障结构维持自身的稳定和功能的协调。
机体的屏障结构能阻止大分子物质的通过，却不能有效拦截纳米级颗粒的通过，纳米颗粒比同种物质的微米级颗粒更易进入血液循环和沉积于各器官组织。研究表明 ，一旦颗粒到达肺间质部位 ，就会穿过肺泡上皮细胞进入间质组织到达血液循环或进入淋巴循环后进而转移到血液中 ，然后分布到全身。Berry等 用 30nm 金颗粒对小鼠进行气管灌注 ， 30min后在肺泡毛细血管的血小板中发现有许多这种颗粒 表明颗粒能穿过肺泡上皮细胞。Oberdorster等让大鼠吸入 C颗粒(30nm) ，24h 后发现肝脏聚集了很多C，说明纳米 C 颗粒能很快进入循环系统 ，并分布到全身。肝脏可能通过肝巨噬细胞摄入纳米颗粒而成为主要的分布部位，纳米颗粒进入血液循环后还可到达另一网状内皮系统脾脏。Takenaka 等给大鼠吸入纳米银颗粒后发现颗粒未被肺泡吞噬细胞吞噬 ，而直接进入肺泡壁，然后进入血液循环。纳米颗粒迅速进入到血液循环后可与血管内皮细胞直接接触诱导炎症或损伤 ，促进血栓形成 ，影响动脉粥样斑块的稳定性，这些发现为吸入的颗粒物质引起心血管系统疾病提供了直接的证据。
此外，还有研究显示吸入PM2.5后，大鼠脑组织的SOD、CAT活性出现显著的剂量依赖性下降趋势，提示PM2.5可引起大鼠脑组织的氧化损伤，是一种神经毒性因子。日本东京理科大学和日本国立环境卫生研究所等机构的研究小组也曾做过一个实验，即把老鼠放在交通要道车流量较大的路旁，结果发现，随着空气中柴油废气浓度的增高，老鼠生成精子的能力也随之降低。当柴油废气在大气中的浓度增加一倍时，老鼠的精子生长能力可下降两成。当废气浓度增加20倍时，其精子生长可降低五成。研究者还发现城市空气污染能导致胎儿出生的异常。空气中的多环芳烃(PAH)等进入血液循环后能通过血胎盘屏障，作用于胚胎，引起死胎、重吸收、胎儿认知障碍、胎儿体重减轻等。上述的研究和发现表明，空气中的颗粒物吸入能造成机体肺外多器官功能的损伤，甚至引起不育、子代发育异常、死亡等。目前虽无直接证据证明是何种空气中的颗粒物进入相应器官导致损害，但空气中的颗粒物能够穿过气血屏障和其它屏障结构进入机体并造成损害是肯定的。
综上所述，空气中的颗粒物可以通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入人体，通过血液循环到达各器官，穿越机体的生理屏障结构，导致机体多器官的损伤。因此，有效净化空气中的可吸入性颗粒，特别是细颗粒物、纳米级颗粒物等，减少这些有害物质的吸入，减轻环境污染造成的人体健康的损害，对提高全民健康水平和生活质量是十分必要的。
