霧霾天氣其實是霧和霾兩個概念。霧是一種自然現象,霾或者灰霾主要是環(huán)境污染造成的,兩者差異很大。
在北京,2月份是霾的高發(fā)季節(jié),其主要污染物是PM2.5,即直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。在全世界發(fā)展中國家,中國的東部和中部是污染最嚴重的地區(qū)之一。2011年,世界衛(wèi)生組織(WHO)曾對全球1085個城市的空氣污染情況展開調查,其中蘭州、西寧、烏魯木齊分別排在倒數24位、29位和30位,北京也是污染情況比較嚴重的大城市,排在倒數46位,天津是倒數72位。這些城市的PM10濃度均大于100微克/立方米。而PM10濃度小于100微克/立方米者,有上海(倒數103位)、廣州(倒數119位),情況最好的???,也只排在倒數273位。世界衛(wèi)生組織曾檢測中國500個大城市的空氣質量,達標的不到1%。而世界上污染最嚴重的10個城市,有7個在中國。
霧霾除了會降低空氣能見度,從而對飛機航行等造成影響之外,恐怕還會對人體健康造成極大的危害。每個人每天都要呼吸2萬多次,至少要和環(huán)境交換1萬多升氣體,而地球上有70多億人口,可以想象每天交換氣體的總量有多大。如果空氣受到污染,會在大范圍內對人體健康造成危害。人體的肺部支氣管經多次反復分枝,形成無數細支氣管,其末端形成肺泡,肺泡是由很薄的膜構成的,肺泡與圍繞肺泡膜的毛細血管產生氣體交換,把氧氣輸送到血液里,同時將血液里的二氧化碳送到肺泡里,然后通過呼吸排放出來。而呼吸器官的黏膜都有纖毛,纖毛能夠使一些異物和細菌、病毒排出體外。當污染物顆粒通過鼻孔進入人體時,鼻咽部可以通過10-100微米的顆粒物,氣管能通過5-10微米的顆粒物,細支氣管及肺泡就只能通過從零點幾到3微米的顆粒物,這是什么概念呢?頭發(fā)的直徑是50-70微米, PM10和花粉、粉塵的直徑低于10微米。而PM2.5則是直徑小于2.5微米的顆粒,包括重金屬粉塵、有毒氣體、多環(huán)芳烴、細菌病毒等,它們都可以進入支氣管和肺泡并最終進入血液。
PM2.5對人體的危害是多方面的,對神經系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)都會產生不良影響,其中危害生殖系統(tǒng)是指影響胎兒受孕、發(fā)育等。然而最主要的影響還是存在于呼吸和心血管系統(tǒng)。
北京大學公共衛(wèi)生學院環(huán)境衛(wèi)生專家潘小川教授曾經在一份報告里列舉了2010年北京、上海、廣州、西安由于PM2.5污染造成的死亡人數。我認為這個資料比較粗略,因為證明這些死亡人數是單純由于空氣污染造成的,需要排除很多干擾因素,這個資料只能作為參考。這份報告指出,2010年上海因PM2.5污染造成的死亡人數為2980人,廣州1715人,西安726人。如果污染水平無明顯改善,到2012年這些城市因PM2.5造成“超額死亡”的人數將達到8572人;如污染水平能夠改善,這個數字則會有明顯降低。這份報告只是一個相對宏觀的分析,真正遵循醫(yī)學依據的是2000年發(fā)表在香港醫(yī)學雜志的一篇文章,指出如果空氣中的PM2.5濃度增加10倍,也就是達到200微克/立方米,日均病死率就會增加11%。這個數據是由大量統(tǒng)計學資料得出的。然而在我國很多城市PM2.5濃度早就突破200微克/立方米,有些達到500、600甚至1500微克/立方米,其對死亡率的影響無法估算。
2013年7月,《美國國家科學院院報》發(fā)表了《空氣污染對預期壽命的長期影響:基于中國淮河取暖分界線的證據》一文,文章建立在對兩個重要數據的分析上:一是1981年—2000年淮河以北和以南每日的總懸浮顆粒物濃度數據;二是淮河以北和以南的居民各年齡段的病死率,特別是心肺系統(tǒng)疾病導致的病死率以及預期壽命。每年冬天,中國北方大量燒煤取暖,使得淮河北岸空氣中的總懸浮顆粒物比相鄰的南岸跳躍性地高出200微克/立方米。這會造成什么程度的污染,其對壽命和疾病有什么影響?中美四個科研單位在淮河以北和以南的90個城市展開調查,統(tǒng)計發(fā)現:淮河以北大氣總懸浮顆粒物(TSP,PM2.5和PM10均包括在內)數據為247微克/立方米,遠遠高于淮河以南;從人均預期壽命來看,淮北較淮南的差距達到5.5年;兩個地區(qū)的全病因病死率也有明顯差異,特別是心肺疾病差異更大。在燒煤供暖過程中,由于室內通風設施跟不上,對居民健康造成了災難性的后果。據資料計算,長期暴露于污染空氣中,TSP每上升100微克/立方米,居民的平均預期壽命會縮短3年。如此高的TSP水平在很多發(fā)展中國家并不罕見,如巴西、印度。這說明,改革開放以來中國的經濟雖然增長很快,但是預期壽命提升緩慢,其重要原因是嚴重的空氣污染。這個研究結果雖然比較宏觀和粗糙,卻是第一次大規(guī)模地統(tǒng)計TSP水平與居民預期壽命之間的相關性,這一結果可以被廣泛地運用于有關環(huán)境保護的政策決策中,并為這方面的政策制定提供成本收益方面的可靠依據。
大氣顆粒物濃度在短期內急劇升高,還會引起人群急性中毒。1930年在比利時馬斯河谷,大量煙塵和二氧化硫污染物在短時間內造成幾千人發(fā)病,病人聲音嘶啞,呼吸急促,咳嗽,吐痰由泡沫轉為膿樣痰塊,嘔吐、惡心,3天內死亡60人,且多死于心力衰竭。1948年在美國多諾拉市,大量二氧化硫和金屬粉塵從工廠排出并籠罩城市上空,造成20多人死亡。1952年在倫敦,居民采暖壁爐排出大量的煙與濃霧混合物,導致5天內4000人死亡,這就是震驚世界的“倫敦煙霧事件”。其污染物主要是燃煤粉塵中的二氧化硫氧化生成三氧化硫,進而與吸附在粉塵表面的水化合生成硫酸霧滴。這一事件促使倫敦對霧霾采取了強力的治理措施。1970年在日本,二氧化硫、煤煙和重金屬粉塵造成500多人患病,多人在氣喘中死亡。
空氣污染對身體健康的最直接影響是造成呼吸道感染。近期,中國環(huán)境科學院環(huán)境污染與健康研究室張金良研究員作了大城市空氣污染對呼吸道疾病影響的分析。2013年2月,北京、天津、武漢、蘇州、濟南、沈陽等城市受到很嚴重的霧霾污染,統(tǒng)計數據表明,在此期間呼吸道感染的成人及嬰幼兒患者均明顯增加,北京、天津、沈陽甚至增加了兩三倍。不久前《美國呼吸和重癥醫(yī)學雜志》發(fā)表的研究文章指出,PM2.5濃度每立方米增加10微克,則慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者夜間癥狀增加44%,重癥住院病人數量增加50%。香港也曾有研究分析2007年香港地區(qū)慢性阻塞性肺疾病患者住院率與空氣污染的關系,結果表明PM2.5每上升10微克/立方米,慢性阻塞性肺疾病患者住院率上升3.1%;PM10每上升10微克/立方米,慢性阻塞性肺疾病患者住院率上升2.4%。
空氣污染對過敏性鼻炎、哮喘的影響較為明顯。30年前,廣州許多家庭在廚房里燒蜂窩煤炒菜做飯,造成室內二氧化硫濃度偏高,不少哮喘病患者就很容易發(fā)病。我的研究生曾做過觀察,空氣中二氧化硫濃度超過2.0ppm,就可能引起過敏性鼻炎和哮喘的發(fā)作。來自香港的資料表明,2000年1月到2005年1月,香港地區(qū)空氣污染程度加劇,哮喘患者住院率也增加,其相關性與慢性阻塞性肺疾病住院率類似。
空氣污染加大心臟疾病的患病風險。非常值得警惕的現象是:空氣污染對血壓、膽固醇、甘油三酯、葡萄糖都有影響,特別是PM2.5對心血管病、血糖、血壓的影響最為明顯,PM2.5每增加10微克/立方米,心血管發(fā)病率就增加40%,心血管死亡率增加10%-11%。一些流行病學的資料表明,隨著空氣中一氧化碳、二氧化氮、PM10濃度增加,心律不齊發(fā)生風險呈逐漸上升趨勢。2013年2月刊登于《歐洲心臟雜志》的一篇文章稱,英國倫敦衛(wèi)生和熱帶醫(yī)藥學院的學者們對英國154204名住院的急性冠脈綜合征患者進行統(tǒng)計,這些患者在住院期間遇到空氣質量不好,PM2.5每增加10微克/立方米,病死率則增加20%。這個結論對于生活在嚴重污染城市的冠脈綜合征患者來說非常重要。因此,當今世界范圍內,關于空氣污染對心臟疾病影響的研究極為熱門。
空氣污染尤為嚴重地影響嬰幼兒。物質燃燒所致空氣污染可導致嬰兒早產率增加,減緩嬰幼兒生長發(fā)育的速度,引起哮喘等疾病。在妊娠期間,PM10增加10微克/立方米,早產兒增加3%;PM2.5增加10微克/立方米,早產兒增加10%。早產現象對孩子的健康影響顯著,導致平均體重下降8.9克,且大幅增加撫養(yǎng)費用。空氣污染影響孩子的肺部發(fā)育,并使幼兒呼吸道感染風險增高。研究表明,居住地距離道路小于100米的3歲以下嬰幼兒發(fā)生呼吸道感染(肺炎、支氣管炎及其他類型的上呼吸道感染)風險較距離道路200米以上的高出74%??諝馕廴具€會加劇兒童的氣道炎癥。隨著空氣中懸浮的黑炭顆粒物及PM2.5濃度增高,兒童呼出氣中一氧化氮水平(代表氣道的炎癥水平)有增高趨勢,尤其前者的相關性更為明顯,這提示著煤及石油的不完全燃燒產物對氣道的影響。
空氣污染程度與癌癥發(fā)生率密切相關。每平方公里內汽車的密度越大,則居住在附近的人口(男性+女性)發(fā)生肺癌和腺癌的幾率會大大增加。目前,肺癌已占全國惡性腫瘤發(fā)生總數的33.1%,近10年北京肺癌患病率增加了60%。近期獲得的一份涉及17個項目的隊列研究資料表明,研究人員通過在挪威、瑞典、丹麥、荷蘭、英國、奧地利、意大利、西班牙、希臘9個歐洲國家進行12年以上的隨訪,研究了長期暴露在氮氧化物和PM2.5、PM10中的人群罹患癌癥的風險。結論是,PM2.5每增加5微克/立方米,肺癌風險增加18%;PM10增加10微克/立方米,肺癌風險增加22%,且“污染時間越長,造成肺癌的機會就越大”。腺癌情況也很不樂觀,現在中國許多大城市,腺癌(包括女性)發(fā)生率持續(xù)走高,首要原因與吸煙有關,其次就是空氣污染。更為嚴峻的是,上述大型隊列研究是在空氣污染水平低于目前歐洲標準(PM10小于40微克/立方米,PM2.5小于25微克/立方米)的情況下進行的,卻仍然發(fā)現污染水平和癌癥患病率有明顯的正相關關系,那么中國如此嚴重的空氣污染,癌癥患病情況可想而知。
通過這些資料和數字,我們可以得到如下啟示:空氣污染的加重可增加各種疾病患病率及發(fā)病率,嚴重影響嬰幼兒的生長發(fā)育及健康。令人憂慮的是上述國外對“空氣污染”的觀察大多限于空氣中各項指標未超標的范圍內,然而我國許多地區(qū)的空氣PM2.5濃度高達200微克/立方米的并不少見,甚至有超過1000微克/立方米的。我們應該借鑒西方國家的經驗,他們對于空氣污染水平都有嚴格的控制,不允許污染物超標。如果超標則由政府和企業(yè)負責。我國大部分城市空氣污染都比西方空氣污染最高容許值高5-20倍,然而關于空氣污染對人體健康影響的研究極少,其造成的危害遠未闡明。事實上,空氣污染對人體健康的危害是非常嚴重的。有人曾經說我夸大其詞,我認為迄今空氣污染對人體的危害還尚未充分地揭示,并為人們所認知。我曾公開表明,嚴重空氣污染的危害比非典還嚴重,這樣說絕不是聳人聽聞。當下,我們需要非常嚴肅認真地對待空氣污染問題。
首先,舉國上下樹立治理空氣污染的決心。倫敦、洛杉磯等國外城市治理空氣污染花了二三十年的時間。而我們中國人要是下決心干什么事情,很少有干不成的。我認為,如果從中央到地方各方面齊心協(xié)力,解決這個問題不需要30年,10年就夠了!大氣是一個系統(tǒng),如果我們從源頭上控制污染,過程中減少排污等方面共同努力,一定能實現空氣質量的根本好轉。廣州市政府從2006年開始,下大決心治理空氣污染,實施“空氣整治50條”及“新31條”,開展廣州有史以來最大規(guī)模的空氣污染綜合整治工作,施行一些釜底抽薪的措施,諸如在全國提前實施機動車國Ⅱ、國Ⅲ和國Ⅳ標準,在國內率先建立機動車排氣污染定期檢查與強制維護制度,還取締了一些污染嚴重的工廠,到2010年亞運會期間,廣州空氣質量明顯好轉。2007-2008年,廣州每年灰霾天氣有140多天,2010年減少到70多天,現在每年只有50多天,算下來廣州解決這個問題僅僅花五六年時間。北京2008年奧運會期間出臺很多治理措施,但都是臨時性的,奧運會后就不再起作用,而且北京比廣州治理難度大,干擾因素實在太多。即便如此,我仍相信在北京無需像國外那樣花30年時間才能解決空氣污染問題。
其次,應當采取一些針對空氣污染的防護措施。隨著科技水平不斷提高,可以借助有效的科技手段減少煉油廠、電熱廠等污染物的排出。科技部曾經組織人員參觀過瑞典、西歐等空氣質量較高的國家,這些國家也有很多火力發(fā)電廠,但是大氣污染情況并不嚴重,這得益于科學的發(fā)展和技術的進步。我主張凡是空氣污染指數較高時,都不要到室外運動;如果實在需要出去,則要戴上口罩。普通外科口罩可以阻隔PM10,如果是非常嚴重的灰霾天氣要戴N92、N95型口罩,但是戴上這種口罩可能會呼吸不暢,不適合長期戴。在室內可以使用去除空氣污染的機器來凈化空氣,但是現在各種各樣的空氣凈化器魚龍混雜、良莠不齊,我希望有關部門制定一些鑒定質量的措施和標準,質量好的空氣凈化器還是會有作用的。一般人每天待在室內的時間超過80%,因此合理降低室內污染顯得更加重要。大氣污染跟其他污染不同,畢竟,人們在任何地方都得呼吸,所以我們只能采取主動的防護措施。