柴油機(jī)顆粒物中多環(huán)芳烴對(duì)人類健康的影響＊

倪楷模 ， 劉學(xué)淵

（西南林業(yè)大學(xué)機(jī)械與交通學(xué)院，云南 昆明 650224）

1 多環(huán)芳烴的物化性質(zhì)

多環(huán)芳烴(PAHs，Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)是一類具有半揮發(fā)性的有機(jī)化合物，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)或環(huán)戊二烯以不同的構(gòu)型排列而組成的，是典型的具有持久性的有機(jī)環(huán)境痕量污染物[1]。迄今為止，大量研究證明自然環(huán)境中多環(huán)芳烴的存在形式主要是以氣相和顆粒相，大約90%的高環(huán)PAHs會(huì)吸附在顆粒物的表面上，因此多環(huán)芳烴很容易被吸入肺部進(jìn)而對(duì)人類健康造成很大的威脅。

多環(huán)芳烴的物化性質(zhì)使得它們?cè)谧匀画h(huán)境中具有很高的流動(dòng)性，可以隨著全球大氣流動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)距離遷移，使其可以出現(xiàn)在水體、土壤和空氣當(dāng)中。PAHs的致癌性是隨著多環(huán)芳烴分子量的增加而增加的，隨著PAHs分子量的增加，它的急性毒性也會(huì)隨之增加。多環(huán)芳烴具有非常獨(dú)特的紫外線吸收光譜，這是因?yàn)槊恳粋€(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)都具有獨(dú)特的紫外線光譜，所以每個(gè)異構(gòu)體均具有特有的紫外線吸收光譜。這對(duì)于鑒定多環(huán)芳烴特別有用，當(dāng)多環(huán)芳烴被激發(fā)時(shí)，它們會(huì)發(fā)出特征波長(zhǎng)的光[2]。

2 短期暴露于多環(huán)芳烴對(duì)人體健康的影響

多環(huán)芳烴對(duì)人類健康的急性影響與接觸的程度（時(shí)間長(zhǎng)短）、接觸期間多環(huán)芳烴的濃度呈線性關(guān)系。當(dāng)然其他一些因素也有可能會(huì)影響健康，這些因素包括人類當(dāng)前的健康狀況和年齡。短期接觸多環(huán)芳烴會(huì)進(jìn)一步惡化冠心病患者的血栓和哮喘患者的肺功能受損。Capraz等人[3]研究伊斯坦布爾空氣污染物中多環(huán)芳烴的每日變化與呼吸疾病住院人數(shù)之間的關(guān)系，通過泊松廣義線性模型（GLM）對(duì)每日住院人數(shù)和多環(huán)芳烴的計(jì)數(shù)進(jìn)行時(shí)間序列分析，發(fā)現(xiàn)短期暴露于空氣污染中的多環(huán)芳烴與伊斯坦布爾呼吸道醫(yī)院住院人數(shù)的增加呈正相關(guān)。Epton等人[4]對(duì)一所寄宿制學(xué)校的93名男學(xué)生（26名患有哮喘）進(jìn)行一項(xiàng)小組研究，對(duì)肺功能（FEV1和峰值流量）進(jìn)行了縱向評(píng)估，發(fā)現(xiàn)呼吸道疾病的輕微增加與多環(huán)芳烴的短期暴露有關(guān)。Chen等人[5]收集空氣中的顆粒物，分析了顆粒物中的16種PAHs成分，并評(píng)估了PAHs暴露與精液常規(guī)參數(shù)、精子染色體結(jié)構(gòu)、血清激素水平的關(guān)系。結(jié)果表明：PAHs 的濃度與精子正常形態(tài)呈負(fù)相關(guān)，短期暴露于多環(huán)芳烴與精液質(zhì)量的下降成線性統(tǒng)計(jì)關(guān)系。但是，目前的研究仍弄不清楚多環(huán)芳烴的哪些特定成分會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響，短期暴露于多環(huán)芳烴對(duì)人類健康影響的原理機(jī)制尚不完全清楚。

3 長(zhǎng)期暴露于多環(huán)芳烴對(duì)人體健康的影響

由于倫理原因，并沒有關(guān)于PAHs對(duì)人體直接影響的報(bào)道，大多數(shù)的研究都是通過模擬人體消化液來評(píng)估PAHs對(duì)人體健康的影響 。PAHs代謝物（環(huán)氧化物和二氫二醇）的反應(yīng)性已經(jīng)成為主要的健康問題之一，因?yàn)樗鼈兣c細(xì)胞蛋白、DNA相結(jié)合，由此產(chǎn)生的生化破壞和細(xì)胞破壞會(huì)導(dǎo)致組織突變、發(fā)育異常和癌癥。長(zhǎng)期暴露于多環(huán)芳烴可能會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障、腎臟損傷、肝臟損傷和黃疸[6]；人體的皮膚長(zhǎng)時(shí)間接觸多環(huán)芳烴則會(huì)造成皮膚發(fā)炎和發(fā)紅；長(zhǎng)期接觸萘?xí)斐裳?xì)胞的減少，也會(huì)造成人體有機(jī)小分子物質(zhì)的氧化增加。因?yàn)槎喹h(huán)芳烴也會(huì)干擾到激素系統(tǒng)，所以它們也可以對(duì)人類的生殖功能造成不可逆轉(zhuǎn)的影響；長(zhǎng)期接觸多環(huán)芳烴被懷疑會(huì)通過基因突變?cè)黾有姆渭膊〉乃劳雎剩喹h(huán)芳烴與心血管疾病的發(fā)病密切相關(guān)，如心肌病、缺血性心臟病、心力衰竭、心肌梗死、高血壓和動(dòng)脈粥樣硬化。

Alhamdow等人[7]對(duì)瑞典的1000名成年人（22歲～25歲）使用LC-MS/MS來分析他們的尿代謝物，用呼出的一氧化氮測(cè)量肺功能，評(píng)估 PAHs代謝物與人體肺功能之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期的低水平PAHs暴露與年輕人的肺功能降低有關(guān)。周斌[8]等人建立了風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估模型，并以北京地區(qū)為例，分析評(píng)估了多環(huán)芳烴暴露及相關(guān)的肺癌風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：北京地區(qū)因多環(huán)芳烴暴露而導(dǎo)致的肺癌風(fēng)險(xiǎn)人群達(dá)到了2.99% 。毒理分子學(xué)研究表明，多環(huán)芳烴(PAHs)的暴露會(huì)損害男性生殖健康。Aziza等人[9]對(duì)66例45歲以下的不育男性進(jìn)行尿代謝物和氧化應(yīng)激的測(cè)定，測(cè)定了脂質(zhì)過氧化和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的抗氧化活性，以及促卵泡激素（FSH）的激素活性，睪酮、催乳素和精液質(zhì)量，證明多環(huán)芳烴（PAHs）致使男性不育是通過改變精液質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)的。研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期的多環(huán)芳烴暴露對(duì)男性精液質(zhì)量有不利影響。目前的研究至少為多環(huán)芳烴（PAHs）致癌性的四種機(jī)制提供了證據(jù)：1）環(huán)氧化二醇機(jī)制；2）自由基陽離子機(jī)制；3）醌機(jī)制；4）芐基氧化機(jī)制。PAHs 的致癌作用還可能是通過AhR 依賴的途徑誘導(dǎo)CYP1A1和CYP1B1表達(dá), 誘導(dǎo)細(xì)胞色素P-450參與 B[a]P的激活, 生成有關(guān)的致癌物, 從而導(dǎo)致腫瘤的啟動(dòng)。除此之外，氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)也被認(rèn)為是致癌作用的一種可能機(jī)制[10]。

綜上所述，還需要更加深入的研究，尤其是在體內(nèi)系統(tǒng)中，來得出這些PAHs的毒性原理機(jī)制。

4 展望

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣顆粒物是城市空氣中多環(huán)芳烴排放的重要來源。柴油機(jī)的急劇增加導(dǎo)致了高顆粒物排放因子排放總量高，并且產(chǎn)生了越來越多的PAHs。多環(huán)芳烴是人體疾病的誘變劑和致癌物，PAHs通過不同的渠道進(jìn)入環(huán)境當(dāng)中，人們?cè)谏a(chǎn)和生活中總是會(huì)接觸到PAHs，經(jīng)生物富集后，會(huì)增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。多環(huán)芳烴還具有生殖毒性，會(huì)造成男性生育能力的下降，甚至導(dǎo)致不育。懷孕期間接觸多環(huán)芳烴不僅會(huì)對(duì)母親的健康造成影響，還會(huì)嚴(yán)重影響胎兒的發(fā)育。多環(huán)芳烴還可以穿過胎盤并在母體和胎兒血清中形成血紅蛋白加合物，此外還可以在人滋養(yǎng)層細(xì)胞中形成DNA加合物產(chǎn)生神經(jīng)毒性，因此，對(duì)多環(huán)芳烴的研究正在逐年增加。越來越多的流行病學(xué)證據(jù)表明，多環(huán)芳烴在大規(guī)模疾病的病因中產(chǎn)生著重要影響，不同疾病的具體致因和潛在機(jī)制的作用仍然未知，人們希望可以通過對(duì)多環(huán)芳烴的物理結(jié)構(gòu)、多環(huán)芳烴的形成、苯環(huán)的分布、分子毒理學(xué)和其他方面的研究，來深入了解多環(huán)芳烴。研究和了解多環(huán)芳烴對(duì)多環(huán)芳烴對(duì)人類健康產(chǎn)生有害的影響進(jìn)行防治具有重要意義，希望將來會(huì)有更多的基礎(chǔ)研究，探索其毒性作用，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和措施來處理問題，以預(yù)防和治療其引起的相關(guān)疾病。