超细粒子

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什么是超细粒子?

超细粒子(UFPs)是指直径小于 0.1 微米(有时称为 PM0.1)的空气中的颗粒物质。有些超细粒子甚至小到 0.003 微米。

由于粒径小,它们可以被吸入肺部,并通过肺部进入血液,因此被认为是至危险的颗粒污染物之一。

单击此处了解颗粒大小为何重要。

超微粒子是至危险粒子之一,因为它们体积小,可以被吸入肺部并通过肺部进入血液。

纳米级的小尺寸和行为使得目前的空气质量监测技术很难监测到 UFP。这种尺寸还导致空气中的 UFP 在空气中的移动方式与 PM2.5 和 PM1 等细颗粒不同,其移动方式更类似于气体而非其他颗粒的随机模式。

与 PM2.5 和其他颗粒物不同,目前还没有官方标准来测量或管制空气中的超微粒子,不过据估计,任何时候空气中 90% 以上的颗粒物都是超微粒子。1

尽管缺乏管制,但越来越多的研究表明,超微粒子的浓度往往比其他颗粒污染物高得多,而且与 PM1、PM2.5 或 PM10 等细颗粒物或粗颗粒物相比,超微粒子可能与更广泛的不良健康影响有关。



超细粒子的来源是什么?

超细粒子至通常通过自然或人为来源的燃烧排放。人类活动被认为是造成超细粒子最多的原因,因为超细粒子在城市中普遍存在,而全球工业化和人口增长对城市空气污染产生了至显著的影响。

由于全球工业化和人口增长,人类活动被认为是造成 UFPs 的最大原因。

环境国际》杂志 2019 年的一项研究发现,白天的 UFP 浓度往往较高,这与车辆交通流量的变化和繁忙道路附近的

UFP

浓度密切相关,进一步表明人类活动对 UFP

影响非常大:

  • 火山熔岩和火山灰
  • 野火产生的烟雾
  • 海雾中的气溶胶

由于这些来源的临时性,火山和海洋来源的 UFPs 并不被认为是特别严重的问题。全球风流会迅速将这些 UFP 吹散到低浓度

,对人类健康几乎不构成威胁,但大面积火山喷发除外,其烟雾可传播数千英里。

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即使短期暴露于野火烟雾中的

UFPs 也可能显著增加罹患

心肺

疾病的风险。

疾病。

人为来源

至常见的 UFPs 人为来源包括

  • 汽车尾气
  • 柴油废气
  • 天然气和生物燃料排放6
  • 飞机排放物
  • 工厂和工业排放
  • 发电厂排放物
  • 垃圾焚烧
  • 香烟、雪茄和吸烟7
  • 室内烹饪8
  • 有控制的焚烧
  • 室内吸尘9
  • 细菌
  • 病毒
  • 使用打印机和复印机等办公设备

由于车辆交通和工业活动在世界各地不断发生,因此长期排放新的微粒会对健康造成极大的威胁。

此外许多人为来源的 UFPs 在大城市地区更为普遍,对目前生活在城市中的 44 亿人(约占估计的 80 亿人口的 55%)构成重大危险。

超细粒子的许多人为来源在大城市地区更为普遍,给目前生活在城市中的 44 亿人带来了重大危险。

超细粒子如何影响我们的健康?

我们仍在研究超细粒子对健康的全面影响,以区分超细粒子与其他类型空气污染的具体危害。

不过,超细粒子会对全身组织造成氧化应激,从而导致全身性伤害,并深入肺部组织、血液、大脑和几乎所有其他器官,这一点基本上是毋庸置疑的12

UFPs 会造成全身伤害,深入肺组织、血液、大脑和几乎所有其他器官。

2020 年,《实验与分子医学 》上的一篇评论文章发现,大量证据表明,接触 UFP 会增加以下疾病的风险:13

  • 肺部炎症
  • 高血压
  • 缺血性心脏病
  • 动脉粥样硬化(斑块堆积或动脉 "硬化)
  • 心脏病发作
  • 心力衰竭
  • 慢性咳嗽
  • 神经损伤
  • 脑损伤
  • 认知功能丧失
  • 消化问题
  • 糖尿病
  • 增加罹患多种癌症的风险
  • 皮肤损伤

超细粒子会影响室内空气质量吗?

与其他颗粒污染物一样,室外空气中的超细粒子可以通过建筑物的裂缝和渗漏以及门窗和住宅或建筑物围护结构的其他开口进入室内空间

在野火或火山爆发等超标粒子浓度较高的时期,这对较旧或建筑质量较差的房屋来说尤其成问题。

2019 年在美国科罗拉多州进行的一项研究发现,在没有风等自然通风源的情况下,室内颗粒物浓度可能比室外浓度高出 4.6 倍。14

厨房或生物质燃料燃烧等室内来源产生的 UFP 也可能积累到危险的高浓度,尤其是在密闭的节能住宅中,并可能带来额外的健康影响。

2007 年的一份综述 室内空气》(Indoor Air)一文中发现,儿童时期暴露于高浓度的室内 UFPs 可导致肺部损伤和炎症,从而增加儿童患终身哮喘的风险。15

儿童时期接触高浓度的超细粒子会造成肺部损伤和炎症,从而增加儿童患终身哮喘的风险。

减少超细粒子的小窍门

以下是个人和组织可以采取的一些有助于减少超细

粒子

的行动

  • 选择有助于减少车辆通行的通勤方式,如步行、骑自行车、乘坐公共交通工具或合乘。
  • 购买电动汽车或氢动力汽车,以取代内燃机汽车。
  • 在家庭或工作场所安装太阳能系统 ,帮助减少电网压力。
  • 用节油或电动交通工具取代柴油动力车队
  • 减少或避免任何类型的室内燃烧,包括香味蜡烛壁炉中的木材
  • 使用 厨房抽油烟机以帮助减少烹饪后的微粒污染物以及其他烟雾和气体污染物。
  • 将室内吸尘限制 在每周一次或根据需要,或使用带有 HEPA 过滤器的吸尘器
  • 减少或戒掉 香烟、雪茄或电子烟产品。

是否应对超细粒子进行监管?

在对超细粒子制定新的标准和法规之前,对于工厂、制造设施和汽车制造商等主要超细粒子排放者(其车辆产生的废气中充满了超细粒子),几乎没有办法对其排放进行强制控制。

一些组织对区域性的 UFP 排放进行了独立研究,以便更好地了解 UFP 的来源、模式和对健康的影响,并为未来的监测技术和监管做出贡献。

2014 年,湾区空气质量管理区(BAAQMD)完成了一项关于美国旧金山湾区(拥有近 800 万人口)UFPs 的研究。16

该报告指出,即使 UFPs 略有增加,也会使因心脏和肺部疾病住院的人数增加近 20%,并使因这些疾病死亡的风险增加 2%以上。这份报告表明,管制和减少非食品添加剂涉及重大利害关系。

一份关于旧金山湾区的报告发现,即使是UFP的小幅上升,也会使因心脏和肺部疾病住院的人数增加近20%。

美国过敏、哮喘和免疫学学会 2016 年发表的一份报告也认为,UFPs 对人体造成的显著危害,包括对 DNA 的破坏和过敏致敏风险的增加,值得特别关注。

2016 年美国环境保护局 (EPA) 的一次研讨会也得出结论,美国汽车制造商在全氟碳化物监测方面的投资有助于更好地分离导致全氟碳化物排放的内燃机机制,为更高效的技术完全减少全氟碳化物排放铺平道路。18

全氟碳化物

的能力方面已经取得了一些进展。 监测 UFPs。

19 利用离心力将 UFP 从其他空气传播物质分离出来,旋风采样已成功测量了含有病毒颗粒的生物气溶胶,如严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2)。

但随着功效的提高,气旋采样也许能够快速、准确地测量其他非自由基,同时揭示暴露的细微差别。

利用气旋采样,2020 年在中国城市进行的一项研究发现,一天中接触的 UFP 有所不同(从 0.13μg/m3到 240.8μg/m3),通勤时接触的 UFP 为 高。

2020 年,一项针对中国城市高中生的研究利用这种气旋采样技术,提出了个人接触 UFP 的两种主要模式:20

  • 一天中,UFP 暴露量的变化很大,从 0.13 微克/立方米(μg/m3)到 240.8 微克/立方米(μg/m3)不等。{{3043236}UFP 浓度主要出现在室内,尤其是医院、家庭厨房或距离道路不足 10 米(32.8 英尺)的卧室。
  • 上下班途中接触到的 UFP 为 {{3043236}。与一天中的其他时间相比,学生在往返于家和学校之间或离开学校就餐时接触到的 UFP 浓度要高得多。

更多类似的研究有助于针对室内外的至重要UFP来源进行监管,如烹饪区或繁忙的道路,并有助于保护那些经常往返于受UFP影响的室内和室外空间的人们。

外卖

UFP 是{{3043231}危险和普遍的空气污染物之一,对健康的影响多种多样。然而,目前还没有控制 UFP 排放的监管标准。

21

个人和组织都可以采取措施,通过改变与交通、能源使用和日常生活习惯相关的行为,帮助

减少和

完全防止 UFP 排放。

文章资源

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[19] Kumar P, et al. (2021). An overview of methods of fine and ultrafine particle collection for physicochemical characterisation and toxicity assessments. Science of the Total Environment. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.143553

[20] Zhou Y, et al. (2020). Personal black carbon and ultrafine particles exposures among high school students in urban China. Environmental Pollution. DOI: 10.1016/j.envpol.2020.114825

[21] Brugge D. (2019). Ultrafine particles are an emerging environmental health risk. Union of Concerned Scientists. 

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