157 / 2023-05-01 10:35:36

民用固体燃料燃烧排放大气污染物的个体暴露与健康影响

家用固体燃料燃烧，个人暴露，多粒径颗粒物，多环芳烃，生物标志物

与家用固体燃料燃烧有关的室内空气污染是全球妇女死亡的第二大因素。研究汾渭平原重点城市运城农村家庭固体燃料燃烧对居民污染物暴露及其健康影响可为中国农村能源改革提供理论和实践支持，并为固体燃料燃烧的健康负效应提供定量证据。

本研究首先评估了汾渭平原运城123名使用不同能源取暖(生物质组、煤组、电或不供暖组)的农村居民个人暴露的多粒径颗粒物和气态污染物(PM₁₀、PM_2.5、PM₁、NO₂、CO和O₃)浓度及其与四种尿液生物标志物的关系。发现，电或不供暖组的PM₁₀、PM_2.5、PM₁的个人暴露水平比煤组低5.1% ~ 12%，比生物质组高5.4% ~ 11.2%。与生物质组和煤组相比，对照组（电或不供暖组）CO和O₃的个人暴露水平分别下降了25%、40%和10.8%、20.3%。不同燃料组之间生物标志物浓度如图1所示。生物质组和煤组农村居民尿液中的C反应蛋白(CRP)水平显著高于对照组。接触可吸入颗粒物对8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)、白介素-8(IL-8)和血管内皮生长因子(VEGF)都有负面效应。NO₂对8-OHdG和IL-8也有显著影响，而O₃与CRP呈正相关。可见，PMs(尤其是PM₁)对生物标志物的影响大于气态污染物，尤其是对VEGF和IL-8的影响。

进一步在上述123名参与者中，重点选择15户进行深度调研，收集了这15户家庭主妇的PM_2.5和PM_0.25个人暴露滤膜样本。根据其冬季取暖使用到的燃料和炉灶类型将15位家庭主妇分为5组：生物质压块炉组(BBF)、生物质高架炕组(BEK)、室外块煤锅炉组(OLC)、室内蜂窝煤炉组(IBC)和电组(ELE，对照组)。测定了两个粒径个人暴露颗粒物中四类多环芳烃（PAHs）的浓度和组成特征。结果表明，在PM_2.5和PM_0.25中，生物质组(即BBF和BEK)中母体PAHs(p-PAHs)、烷基化PAHs(a-PAHs)、氧化PAHs(o-PAHs)和硝基PAHs(n-PAHs)的总暴露浓度水平分别是煤组(即OLC和IBC)的2.2和2.0倍。高分子量PAHs在PM_0.25中的富集程度高于PM_2.5。BBF和BEK组PM_2.5中PAHs的终身致癌风险(ILCR)超过国际安全阈值，表明家用生物质燃烧排放对居民健康构成严重的威胁。不同亚类PAHs与受试者尿液中生物指标的相关性如图2所示，生物质燃料组PM_2.5和PM_0.25中的o-PAHs均与CRP和VEGF呈强正相关；煤组的IL-8与PM_0.25中n-PAHs呈负相关性。可见，o-PAHs和n-PAHs可能对健康的负面影响更加显著。

综上所述，固体燃料燃烧排放的气态污染物与健康生物指标的相关性较弱，而颗粒物中，尤其是其中的有毒有机物与人体健康的生物标志物显示出较强的相关性。可见，家用固体燃料的大量使用，尤其是生物质燃料的使用，对我国北方农村居民健康造成了较为严重的负面影响。本研究推动了大气污染物的健康危害机理研究，提供了PAHs致癌风险与生物标志物之间存在关联的证据和可能的机理推测，还为我国北方地区清洁供暖政策的有效性提供了定量的科学依据。