前言
新冠病毒，让我看了几篇《柳叶刀》文章。在此基础上，顺便查了查空气污染相关的内容，特别是PM2.5与人体健康的关系。虽然之前已比较了解雾霾，但仍然有一些疑问。比如：带着这些疑问，我查询了一些文献，包括《美国医学会杂志》、Taylor&Francis期刊、ScienceDaily，从而对PM2.5以及对人群的影响有了更深的了解。现在从以下几个方面来阐述，对于普通人，可以重点看看1、2和第4点。
PM2.5以及产生
PM是particulate matter的缩写，也叫悬浮颗粒或颗粒物，泛指悬浮在空气中的固体颗粒或液滴。其中，空气动力学直径小于或等于10微米 (µm)的颗粒物称为可吸入颗粒物（PM10）；直径小于或等于2.5微米的颗粒物称为细颗粒物（PM2.5）。2.5微米是多大呢？作为对比，人的一根头发丝直径大概是50-70微米，2.5微米大概是头发丝的1/28。
图一：pm2.5_scale_graphic-color
颗粒物的来源比较广泛，如上图所示，PM10主要产生于机械过程，如建筑活动，道路扬尘和花粉等；而PM2.5主要来源于燃料燃烧，另外，维基百科上资料显示，PM2.5还可以由硫和氮的氧化物转化而成，这些气体污染物往往是人类对石化燃料（煤、石油等）和垃圾的燃烧造成，类似的，没有安装废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物的主要来源。
图二：Airborne-particulate-size-chart
【纵轴】biological contaminants-生物污染物、types of dust-灰尘的类型、 particulate contaminants-颗粒污染物、gas molecules-气体分子。【横轴】pollen-花粉、mold spores-霉菌孢子、house dust mite allergens-屋尘螨过敏原、bacteria-细菌、cat allergens-猫过敏原、virus-病毒、heavy dust -沉重的灰尘、setting dust-沉淀灰尘、suspended atmospheric dust-悬浮大气尘、cement dust-水泥粉尘、fly ash-煤灰、oil smoke-油烟、smog-烟雾、 tobacco smoke-香烟烟雾、soot-煤烟、gaseous contaminants-气态污染物。从这张图中，我们可以明显地看到，某一个类型污染物其典型代表的颗粒物所属粒径范围。如：气态污染物、香烟烟雾、病毒等，其粒径都在1微米以下。
PM2.5会造成哪些不良后果
颗粒物的大小决定了它们最终在呼吸道中的位置，较大的颗粒物往往被纤毛和黏液过滤，无法通过鼻子和咽喉。但是，小于10微米的可吸入颗粒物（PM10），可以穿透这些屏障到达支气管和肺泡。而小于2.5μm的细颗粒物（PM2.5），更容易吸附有毒害的物质，如一些重金属铅、锌、砷、镉等，由于体积小，PM2.5具有更强的穿透力，可直接抵达细支气管壁，并干扰肺内的气体交换。更小的微粒（直径小于等于100纳米，0.1微米）会通过肺部传递影响其他器官。PM由肺然后到其他器官的影响，可以参考下面这张图（*1-参考资料来源，参见文末）。
发表在《美国医学会杂志》的一项研究（*2）表明，PM2.5会导致动脉斑块沉积，引发血管炎症和动脉硬化，最终导致心脏病或其他心血管问题。最小的颗粒物（直径小于等于100纳米，合0.1微米）带来的危害更为严重。有证据表明这些颗粒物可以穿过细胞膜到达其他器官，包括大脑。有研究指出，这些微粒可能引发脑损伤（包括失智症）。这项始于1982年的研究证实，当空气中PM2.5的浓度长期高于10 μg/m3，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10 μg/m3，总的死亡风险会上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。另外一篇《美国医学杂志》上的文章（*3）研究了接触细颗粒物的水平和深静脉血栓形成（DVT）之间的关系，研究结果表明暴露在细颗粒物中和血栓风险之间存在线性关系。国内方面，北京大学医学部公共卫生学院与环保组织联合发布的报告《危险的呼吸2：大气PM2.5对中国城市公众健康效应研究》（*4）给出了一个结论：2013年在中国31个省会城市和直辖市，因长期暴露于PM2.5污染带来的长期人群健康损害所致的缺血性心脏病、脑血管病、肺癌和慢性阻塞性肺疾病致超额死亡人数总数为256693例，其95%可信区间高限值达366309例。
研究方法探寻
可能有人会问，这些颗粒物的短期和长期影响，科研人员是怎么跟踪和评估的呢？污染导致了几百万人死亡，这个数据科学吗？我把看文献过程中总结的几点记录如下，大家可自行评估、参考。
在来自《美国医学杂志》的参考文献2中，其分析是基于美国癌症协会（ACS）收集的数据，该数据是癌症预防研究（CPS-II）的一部分。研究招募了约120万成年人，参与者需要填写一份详细的调查问卷，用以评估危险因素，其中包括年龄，性别，种族，体重，身高，吸烟史，教育程度，婚姻状况，饮食，饮酒，职业暴露和其他特征的问题。
在随后的若干年里，ACS会持续跟进和研究参与者的生命状态，一旦有报告的死亡情况需要通过死亡证明予以核实。这项研究持续进行了16年，研究期间完成了至少93%的死亡确认，并获得了死亡证明或死亡原因代码。然后研究人员使用一个叫做“Cox比例风险模型”的方法，模型拟合涉及两个阶段。在第一阶段，使用标准的Cox比例风险模型对生存数据进行建模。在第二阶段，使用线性随机效应回归模型，确认特定健康响应的估计值与微粒空气污染有关。当然，模型还需要考虑其他风险因子的影响，包括年龄，性别，吸烟情况，职业暴露等。（感兴趣的可自行研究论文）
国内的研究相对来说更加理论化一些，在参考资料4《危险的呼吸2：大气PM2.5对中国城市公众健康效应研究》中，研究人员以当年的年平均PM2.5浓度作为基线情景，然后设置了三个对比组，包括“2017年情景、国标情景和WHO情景”。然后以WHO情景为本底，采用细颗粒物暴露造成的全球疾病负担估算中所采用的“整合风险函数”方法计算国标情景、2017情景和基线情景下，相对于本底情景，各城市缺血性心脏病、脑血管病、慢性阻塞性肺疾病和肺癌死亡率的相对危险度。
相对来说，国外的研究属于流行病学研究范畴，跨度的时间也很长，数据更有说服力；国内更多的是采用倒推法，是根据已有数据、算法模型推演出的结果。
普通人如何防护
国内多次的大型污染事件，已经让大部分人意识到颗粒物污染带来的危害。身处京津冀地段，也能感受到近几年在政府部门强力干预下天气变好的趋势。但我发现，有一部分人可能仍然没有意识到这一块，包括家庭中二手烟对家人的影响，空气污染指数达到多少是对身体有伤害的，甚至还有一小部分人在空气质量不好时去跑步，更别说如果没有新冠肺炎这件事口罩的普及率很低，等等。
从上面的图二中我们可以看到，香烟产生的颗粒物直径在0.1-1微米之间，这个粒径的颗粒物可以直接穿过肺泡进入到血液循环中，危害非常大。
来自ncbi上的一篇论文（*5）统计了中国吸烟所致的死亡率，论文中给出了一组数字：在2005年全中国共有673000例死亡（95%可信区间）可被归因于吸烟。其中80%为男性死亡，吸烟相关死亡的根本死因为：癌症268200例（214500-321900），心血管疾病146200例（79200-213100），呼吸系统疾病66800例（20300-113300）。而2012年中国卫生部发布的《中国吸烟危害健康报告》中报导说每年因吸烟导致死亡的人数已超过100万。
所以别吸烟，以及尽量不要被二手烟污染。特别是小孩和老人，让他们尽量远离烟。
我们大部分人手机里都有实时的空气污染指数，手机自带或者独立App，比如墨迹天气。但这个里面有两个问题：
一是大部分的手机自带或者独立污染指数App，用的都是《中国AQI标准》（*6），和《美国AQI标准》（*7）以及《世界卫生组织-空气质量准则》（*8）相比，国内的标准仍然采用的是过渡期标准。这样就会出现相同的污染物质和污染值，基于中国的AQI等级计算出来的空气质量是“良”、“轻度污染”，基于美国的AQI等级计算出来的则是“轻度污染”、“不健康”。
还有一个问题就是，中美两国AQI标准里，最主要的就是PM2.5的限值不同。在美国标准里，PM2.5大于35.4（μg/m3）就是轻度污染了，而国内PM2.5浓度大于75（μg/m3）才算轻度污染。
所以，在这里给三点小建议：
3、记得装一款可以设置美国AQI标准的空气监测软件，并设置为“美国AQI标准”，同时除了看AQI外，看一下对应的PM2.5值。
目前国内使用的空气质量标准在PM2.5的要求上和世界卫生组织（WHO）的空气质量准则值相比，无论是24小时平均或者年平均，相差都比较大。
目前各个研究论文中都没有关于环境PM2.5暴露造成人群健康损害的阈值浓度问题。WHO对空气质量准则值的解释，认为年平均浓度在10μg/m3及以下的PM2.5暴露不对人群健康造成损害。但总体上，并没有一个PM2.5阈值可以拿来直接说对人群健康无损害。所以，我个人的建议是按照美国AQI的标准走比较稳妥，对于敏感人群PM2.5浓度值需要小于35.5μg/m3，对于普通人群PM2.5浓度值需要小于55.5μg/m3，在此条件下才适合运动，高于这个值适当减少户外运动时长。如果做一个表，大概是下面这样（以美国AQI为例）。
| PM2.5 24小时浓度均值 |
空气质量指数（AQI） |
空气质量级别 |
对健康影响 |
建议采取的措施 |
| 0-12 |
0-50 |
优 |
基本无影响 |
尽情地跑步 |
| 12.1-35.4 |
51-100 |
中等 |
基本无影响 |
正常地跑步 |
| 35.5-55.4 |
101-150 |
对敏感人群不健康 |
易感人群有症状 |
适当减少跑步和室外运动 |
| 55.5-150.4 |
151-200 |
不健康 |
有影响 |
不建议跑步和室外活动 |
大部分人已经认识到口罩的重要性了，在此就不多说了。像现在流行的N95口罩，对于0.3μm的颗粒物拦截效率达到95%以上。对于大部分场合的污染防治，基本上够用了。之前TK有一篇文章写过口罩，里面有一张图，大家拿过来对照就够了。
虽然污染给我们带来了伤害，但并不是意味着什么也不做。我还看过一个研究，2010年，荷兰的研究人员通过对流行病数据的分析得出结论：在污染环境中的每日出行和曝露会减少人类寿命0.8—40天，然而，额外的锻炼却可以带来3—14个月的寿命延长。虽然这个实验还没有最终定论，但总体上来说，作者想研究的是：运动比污染的影响力要大，而且已有一部分数据支撑这个论点。每个人的体质不一样，所以，避免重污染天气下的室外运动，戴上口罩，其他的请根据自己的情况来调整。
颗粒物最新研究情况
按照当前国内的现状，大部分城市想在最近几年实现PM2.5年平均浓度35μg/m3会比较困难，更别说按WHO的要求达到10μg/m3。但颗粒物对人群的健康影响，已经得到了一致认同。我看了几篇最新的研究论文，ScienceDaily在2020年1月29日和2020年2月14日分别发表了2篇论文（*9&*10），讨论了更小的颗粒物（1微米）对心血管疾病、心脏病的深入影响。也有研究在讨论柴油机排气会增加血凝块的形成和血小板活动-可能导致心脏病和中风。研究越来越细的颗粒物对人体健康的影响，会是接下来的一个方向。
参考资料：
1
https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/10473289.2006.10464485?needAccess=true
2
https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/194704?resultClick=1
3
https://jamanetwork.com/journals/jamainternalmedicine/fullarticle/414214?resultClick=1
4
https://wenku.baidu.com/view/875fdf45c1c708a1284a44ce.html
5
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19129528
6
http://183.203.132.90:85/ribao/doc/W020120410332725219541.pdf
7
https://www3.epa.gov/airnow/aqi-technical-assistance-document-sept2018.pdf
8
https://www.who.int/publications/list/who_sde_phe_oeh_06_02/zh/
9
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200129091444.htm
10
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200214134717.htm
从事过测试和硬件开发、负责过质量管理、带过产品线，在安防公司厮混过，也曾短暂地加入过创业公司打拼，如今在一家环境监测仪器厂家里担任开发经理。爱好运动、每年跑1-2次马拉松、喜欢独处和看书，也喜欢用文字记录自己的日常感悟与管理心得。
