空气污染定稿.docx

1、空气污染定稿大气细颗粒物（PM2.5）对小学生健康影响研究摘 要目的：了解空气环境大气细颗粒物（PM2.5）的污染状况，不同环境下小学生健康状况，探讨PM2.5的浓度对正在生长发育的小学生肺功能的影响。对结果进行讨论分析，为相关部门治理雾霾提供科学依据，为揭示PM2.5对小学生健康影响提供基础数据，方法：以南昌市青云谱区为污染区，婺源县为清洁区，采用整群抽样的方法，分别抽取学校，对其小学生进行生长发育情况的调查。南昌市青云谱区抽取京山小学作为调查学校，选取三、四、五年级小学生共534人；婺源县抽取婺源县紫阳第三小学作为调查学校，选取三、四、五年级小学生共613人。用Epidata建立数据库，用

2、SPSS17.0软件进行统计分析，主要的分析方法有描述性研究、卡方检验、t检验、Logistic回归。通过监测生活环境PM2.5浓度、学生家庭生活情况、霾日与非霾日患病情况、症状和学生体检获得的学生肺功能指标：用力肺活量(FVC)、1秒用力呼气容积(FEV1)、呼吸峰值流速(PEF)、25%FVC时的用力呼吸流量（V25或FEF25）和75%FVC时的用力呼吸流量（V75或FEF75）等健康指标分析小学生各健康指标与生活环境PM2.5质量浓度的关系。结果：两地区之间PM2.5浓度的对比差异有显著性（P0.05），有统计学意义；两地区小学生一周患病率情况，青云谱京山小学一周患病率较高的是呼吸系统

3、疾病，为13.24%；婺源县紫阳小学一周患病率较高的是呼吸系统疾病，为8.97%；对其做统计学分析，两地区之间过敏性疾病的患病率有差异，有统计学意义。非雾霾日两地区之间小学生的FEV1 、PEF、V75、V25值均有统计学意义（P0.05）。环境是否有污染和有无供暖方式对孩子患过敏性鼻炎的影响有统计学意义；环境是否有污染和有无供暖方式对孩子患过敏的影响有统计学意义。结论：南昌市青云谱区的PM2.5浓度显著高于上饶市婺源县的PM2.5浓度；南昌市青云谱区的一周患病率高于上饶市婺源县；南昌市青云谱区的症状发生率高于上饶市婺源县；青云谱区小学生肺功能FEV1 、PEF、V75、V25比婺源县低。在环

4、境有污染的情况下患病率是无污染时的2.502倍，有供暖方式是降低患病率的因素；在环境有污染的情况下患病率是无污染时的1.637倍，有供暖方式是降低患病率的因素关键词：PM2.5；小学生；健康状况；影响Nanchang atmospheric fine particulate matter (PM2.5) on children health impact study Major : Number : Name : Directed by: Abstract Objective: The impact of concentration of PM2.5 on pupils lung functi

5、on was discussed in this study, by analyzing the connection between pollution condition of PM2.5 and pupils health condition in different environment. The result was analyzed to provide the scientific evidence for related departments to controlling haze and basic data to reveal the influence resulte

6、d from PM2.5 on pupils health.Methods: Set Qingyunpu district ,NanChang as the polluted region, and the Wuyuan county as the purity region, take the sample in school separately with Group Sampling to search the growth of pupils in these regions. On the one hand ,take the Jingshan primary school in Q

7、ingyunpu districk ,NanChang as the respondent and we choose altogether 534 pupils from grade 3、4 and 5;On the other hand, take the Ziyang NO.3 primary school in Wuyuan county as the respondent and we choose altogether 613 pupils from grade3、4 and 5.Establish a database with Epidata, and use the soft

8、ware named SPSS17.0 to carry on a statistics analysis, the primary methods contains descriptive research、chi-square test、t test. According to monitor of PM2.5, students family life and comparing the haze days disease situation and pulmonary function index with non-haze days, we analyses the relation

9、ship between primary school students health indicators and PM2.5 concentration of living environment using T-test and the Chi-square test.The function index contained the FVC,FEC,PEF,FEF25 ,FEF75 and so on.Results: There was significant difference in PM2.5 concentration between the two regions (P0.0

10、5), which was statistically significant. Here are one-week prevalence of primary school students in two areas, the prevalence of respiratory diseases was higher in Jingshan primary school, qingyunpu district,which was 13.24%; the prevalence of respiratory diseases was higher in ziyang primary school

11、, wuyuan county,which was 8.97%; Statistical analysis showed that there was a significant difference in the prevalence of allergic diseases between the two regions.The FEV1, PEF, V75, and V25 values of pupils between two areas in non haze days were statistically significant (P0.05）. With the increas

12、e of concentration of PM2.5, the lung function index which contains forced vital capacity (FVC) and forced expiratory volume in 1 second (FEV1) health indicators have different degrees of decline, and the girls are more sensitive than boys. And peak expiratory flow (PEF), 25% of FVC forced vital cap

13、acity (V25 or FEF25) and 75% FVC forced vital capacity (V75 or FEF75) have no statistical significance (p 0.05).Conclusion: The PM2.5 concentration of qingyunpu district,Nanchang was significantly higher than that of Wuyuan county. The one-week prevalence and symptoms rate were the same situation wi

14、th the PM2.5 concentration. The pupils lung function FEV1, PEF, V75, V25 value of qingyunpu district,Nanchang were lower than that of Wuyuan county.Key words: PM2.5; students; Health status; impact 目 录第一章 序言 61.1 PM2.5基本知识 61.1.1 PM2.5的概念 61.1.2 PM2.5的来源 61.1.3 PM2.5的化学组成 71.1.4 PM2.5的危害 71.2 国内外研究现

15、状 71.3 课题来源和意义 10第二章 材料与方法 122.1 研究内容 122.1.2 小学生健康问卷调查 122.1.3 小学生肺功能检测 122.2 研究方案 122.2.1 研究对象 122.2.2 现场采样及样品分析 132.2.3 健康问卷的调查及肺功能的检测 132.2.4 注意事项和质量控制 142.2.5 统计学分析 14第三章 结果 153.1 PM2.5污染状况分析 153.1.1 PM2.5质量浓度分析 153.1.2 不同地区PM2.5浓度对比分析 163.1.3 健康问卷的调查及肺功能的检测 163.2 不同环境下小学生健康的影响分析 163.2.1 小学生问卷调

16、查基本情况分析 163.2.2 小学生居住环境基本情况分析 183.2.3 小学生一年内患病情况分析 193.2.4 小学生一周患病率分析 213.2.5 小学生一周症状发生率分析 223.3 空气污染对小学生肺功能影响分析 223.3.1 PM2.5浓度和气象条件分析 223.3.2 不同地区、不同环境小学生肺功能指标比较 233.4 各因素对小学生健康影响分析 233.4.1 变量赋值 233.4.2 各因素对小学生一年内是否患过敏性鼻炎的影响 243.4.3 各因素对小学生一年内是否过敏的影响 253.4.4 各因素对小学生一周内是否患过敏性疾病的影响 25第四章 讨论 26第五章 展望

17、和建议 29参考文献 30致谢 34附录6-1 小学生健康调查表（A卷） 35附录6-2 小学生疾病和症状调查表（B1卷） 38附录6-3 小学生疾病和症状调查表（B2卷） 39综述 40 第一章 序 言1.1 PM2.5基本知识1.1.1 PM2.5的概念PM2.5(particular matter2.5)原名叫细颗粒物，又称细粒、细颗粒。是现在人们说的大气颗粒物的一种。大气颗粒物主要包括总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物（PM10和PM2. 5），主要根据颗粒物的粒径进行划分。总悬浮颗粒物是对空气动力学直径小于或等于100微米的固体和液体颗粒物的总称，可作为监测标准来确定环境中的粉尘是否超标，主

18、要针对施工场地的粉尘颗粒监测。PM10是可吸入颗粒物的一种，主要指空气动力学直径小于或等于10微米的颗粒物，它可随着人的呼吸进入呼吸道，并沉降于此。而PM2. 5 是可吸入颗粒物中空气动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物1。它伴随人类呼吸不仅能够进入呼吸道，在呼吸过程中沉积进入肺泡，成为颗粒物。PM2.5是对人体健康危害最大的一种颗粒物，他能在较长的时间内悬浮于空气中，不易清除，随着生活上的不注意保护，导致悬浮在空气中的颗粒越来越多，随着它在空气中含量的升高，空气污染程度也就越来越剧烈。PM2.5是空气悬浮颗粒中粒径最小的一种粒子，不同于其他两种颗粒，PM2.5活性极强并能携带有害致病菌和离

19、子，由于它粒径微小，肉眼无法看见，因此它的传输能力以及在空气中的滞留能力均极强 2。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。因而引起人们强烈的关注。1.1.2 PM2.5的来源颗粒物虽然体积很小，但是其组成成分却并不单一，可以产生颗粒物的途径有很多，因此其组成也十分复杂。各种组分根据其不同的来源可主要划分为自然源和人为源两种类型。自然源主要是指由自然界的某些现象所造成的，这在空气颗粒污染中只占很小的一部分，比如在起风的天气卷起的尘土，这些尘土里可能含有一些化学因子；海盐，潮水涨退潮时在滩涂留下的盐渍化土壤再被风干，使各类盐离子进入空气中悬浮，这在自

20、然源里占很大的一部分；植物花粉、花丝，在授粉季节，一些依靠风媒的植物花朵会散播粉尘进入空气之中。人为源的来源就更为广泛，日常很多不注意的举动都会造成粉尘污染，根据其流通性可分为固定源和流通源。固定源主要针对在某些大型的化工产业所释放的有毒有害排泄物，比如燃烧后的气体，在很多产业里（如发电厂、餐饮业、制造业等）都有烧锅炉这一举动，这就将污染粉尘颗粒直接排放到了大气中 3。流动源主要针对可移动的设施所排放的粉尘颗粒，如各种交通工具的尾气。PM2.5可以由硫和氮的氧化物转化而成。这些气体污染物与人类的生活也脱不开关系，尤其在冬季，供暖体系往往需要燃烧大量的煤炭等化石燃料，这就会向大气中排放很多硫、氮

21、的化合物。目前南昌市的PM2.5来源主要是人为源。随着南昌市的经济发展，不少企业纷纷进驻，但南昌市的环境管理模式还不够完善，这就导致了企业使用比较落后的燃烧设备，没有完善的污气进化装置，导致了空气中细颗粒物的增加，也给治理带来了一定的难度。现在南昌市机动车数量呈持续上涨的趋势，因此汽车尾气的排放量也成增长趋势。房地产业飞速发展，掀起建房、购房的热潮，在施工过程中会产生大量粉尘。导致了二次扬尘的激增，也是PM2.5激增的一个主要因素4。1.1.3 PM2.5的化学组成 PM2.5的化学组成成分主要包括三大类：一是可溶性粒子，包括：F一、CI、S042+。、NH4+、Na+、K+等；二是无机元素，

22、主要指自然源里的一些化学离子和自然尘土、植物花粉等；三是碳类化合物，多指有机物如一些烷类、烃类化合物。不同来源的粒子组成也相差很大5；自然源中的尘土和海盐蒸发所携带的一些化学元素，如Fe、Ni、Zn等。1.1.4 PM2.5的危害PM2.5的危害主要表现是在对人体健康造成的危害，对能见度水平的影响和对水循环、气候条件有一定的影响。1980年后，世界学者们开始重视空气中粉尘颗粒污染的危害，展开了大规模、全方位的探究，以期发现对人类健康的影响。 6。这些研究结果表明长期生活在含有粉尘颗粒物的环境中，会加大人们患病的风险，健康指标不达标，死亡率大大升高，寿命将会缩短。证明了PM2.5对这些疾病的发生

23、都有一定的促进作用。能见度(visual range)指视力正常的人在当前天气条件下，能识别出特定物体大小的最大距离。许多研究表明，空气中PM2.5颗粒的浓度越高，则能见度就越低，因为这些粒子可以吸收物体反射的光，从而使人眼无法发觉。雾霾天气是人们切身体会到一种最为直观的大气污染现象，这种天气会使大气的能见度大大降低 7。对水循环、气候的影响主要是因为空气中颗粒物增强了大气对太阳辐射的散射和吸收效果，从而使能够照射到地球表面的太阳光能大幅度消减，从而使地表的光线强度降低；由于聚集在大气层的照射光较多，导致大气热力层结构发生改变，从而对气候造成影响，除了温室效应之外，还会影响降雨降雪和季风，这就

24、使降低污染 (如湿沉降)效果大大削弱8。1.2 国内外研究现状国内外学者对PM2.5进行了广泛的研究和探索，目前的研究主要是针对PM2.5的化学组分、气候的影响、来源解析和对人体健康及能见度等方面9。国外对于大气颗粒物的研究比我国进行地更早，其中则以美国对于PM2.5的研究开展得最早，最为深入，美国对可吸入颗粒物的研究开始于20世纪80年代初，美国国家环境保护局于1985年将原颗粒物质指示物总悬浮颗粒物项目正式修改为PMl0。并在1997年规定了PM2.5的最高限值7。Sawant等10在加利福尼亚州南部空气污染最为严重的Mira Loma地区对PM2.5的化学组成进行了分析研究。结果表明该地

25、区的有机碳浓度高于其它美国城市，而元素碳的浓度和其它美国城市相当。近年来随着研究的深入和监测网络的发展，目前国外对于颗粒物浓度预测和来源解析的研究越来越多。Larsen等11于2003年利用三种源解析模型对巴尔的摩市颗粒物中的多环芳烃进行了来源解析，并对三种模型结果进行了对比和评价。2012年Minguill等12对瑞士地区大气颗粒物的化学成分进行了研究，并采用正定矩阵模型对颗粒物来源进行了解析。加拿大、西班牙、意大利等欧美其他国家也进行了大量有关PM2.5的研究工作。Lonati等13于2002年8月2003年11月对意大利米兰市机动车的PM2.5化学组分进行了研究。结果表明设在隧道口和市中

26、心两个采样点的PM2.5年均浓度分别为204.5g/m3和32.8g/m3，而且冬季PM2.5浓度明显高于夏季。美国作为经济高度发达的国家，在环境治理方面一直都很重视，近些年对PM2.5研究尤为重视，美国纽约环保局制定了一个系统的PM2.5的研究计划，并取得了很大的进展，揭示了气态污染物在一系列物理化学作用下生成有机物、硫酸盐、硝酸盐颗粒物，说明了气溶胶例子的形成过程14；Ferhat等15对伊斯坦布尔2002年2003年7月间选取的86天数据分析得出，其大气可可吸入颗粒物溶度年均值符合土耳其空气质量标准，比欧盟的标准高；2002年9月2004年2月之间Young等16在韩国对首尔、春川和蔚山

27、城PM2.5进行采样分析，结果显示都偏高；Querol等17对欧洲的几大城市、郊区和路边的PM10和PM2.5浓度进行统计分析，结果表明，不同类型研究区PM2.5和PM10比值差异大 美国癌症研究所1994年美国癌症研究所进行了一项关于不同粒径的空气颗粒物在肺部沉积部位的研究，研究表明颗粒物大小决定了它们最终在呼吸道中的位置，大于10微米的颗粒物几乎不能进入呼吸道，然而510微米的颗粒物即可吸入颗粒可通过鼻子和咽喉到达支气管和肺泡，小于2.5微米的颗粒物几乎全部进入肺泡18干扰肺部气体交换和血液循环，使机体处于缺氧状态。PM2.5还通过氧化应激和巨噬细胞介导免疫反应从而引起肺部炎症19，还可以

28、细胞凋亡等多种途径影响呼吸系统。PM2.5在呼吸道停留的时间过长也可以使人致病，经过长期累积在肺间质内的PM2.5可引起慢性炎症反应和氧化损伤，可降低肺功能、破坏呼吸系统，增加哮喘的发病率及慢阻肺的发病率。中国对于PM2.5颗粒物的研究起步相对较晚，近年来由于空气污染的益加严重，国内PM2.5的研究工作越来越受到重视。前期研究工作主要是分析PM2.5浓度与气象条件的关系。刘辉等20于2008年6月在北京城区的清华大学和郊区的密云水库采集了180个PM2.5样品。分析结果表明气象条件是影响PM2.5及其水溶性离子浓度的重要因素。王贝贝21根据2008年北京市空气监测数据，研究了PM2.5与气象因

29、素的关系。气团来源分析显示，南方气流的区域性缓慢传输是导致2008年北京奥运会前两个PM2.5重污染过程的关键成因，而北方洁净气流快速、频繁的输入则是导致北京奥运会期问PM2.5浓度显著降低的重要原因之一前些年来随着监测手段的进步，对于PM2.5的浓度特征以及成分和来源分析研究越来越多。2008年7月 1日至7月31日陶俊等22对广州城区每天采集的PM2.5样品进行8种碳组分、左旋葡聚糖、水溶性有机碳及水溶性离子分析。初步探讨了广州市含碳气溶胶的来源。王娟等23利用气相色谱一质谱技术分析了鄂尔多斯市秋季清洁区、居民区和工业区5个采样点大气颗粒物PM2.5、PM10正构烷烃组分。分析结果表明，人

30、为污染排放是中国大部分城市市区大气PM2.5、PMl0颗粒物中正构烷烃的主要来源。李伟芳24研究了天津市PM2.5的化学成分和污染水平，并分析了PM2.5中16种优控多环芳烃的污染特性和来源。杨凌霄25对济南市的PM2.5进行了为期一年的采样和监测。深入研究了PM2.5的污染水平和影响因素，并利用PMF模型对颗粒物来源进行了解析。近年来由于人们非常在意空气污染对人体健康的影响，对于空气中PM2.5浓度影响人们健康的分析研究也逐渐增加。林刚26研究了抚顺城区大气悬浮颗粒物污染及其对小学生肺功能和城市人口部分疾病死亡率影响。并初步的说明了空气中悬浮颗粒物污染对心脑血管和呼吸系统疾病死亡率的正相关关

31、系。王燕侠27研究了兰州市大气细颗粒物的毒理学及对人群健康影响。得出了兰州市空气污染对青春期前后小学生局部非特异性免疫功能与肺功能产生了危害，证实了PM2.5、SO2、NO2综合污染是影响青少年呼吸健康的危险因素，而且主动及被动吸烟、室内空气污染也对中小学生呼吸系统症状和疾病发生起到了促进作用。通过以上详细的文献调研我们可以发现，国外特别是美国，对PM2.5已经展开了深入的研究，并在此基础上建立了比较完善的PM2.5监测体系，实时监控PM2.5的变化趋势，在这方面更是早与我国。近几年随着空气污染问题的日益严重，国内对于PM2.5的研究越来越重视，也取得了一定的成果，但是大部分研究都是集中在北京

32、、上海、珠三角和天津地区，南昌市对于PM2.5的研究还比较少，以及PM2.5对正在发育的小学生健康的研究以及应该采取哪些必要的措施都还没有具体实施，对于具体问题和具体区域对象的研究还不够深入。1.3 课题来源和意义PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质，对呼吸系统有很大的损害作用28。PM2.5具有粒径小、毒性强、停留时间长、运输距离远等特点，而人体的生理结构又决定了对PM25几乎没有任何过滤、阻拦能力，因此导致PM25可以随着人的呼吸进入人体，可深达肺泡并沉积，干扰肺部的气体交换和血液循环，直接影响肺的通气功能，使机体容易处于缺氧状态；同时这些细颗粒物中所含的有害气体、重金属等溶解在血液中，引发心血管炎症，对人体健康的伤害更大29