從一級致癌物PM2.5談空氣污染對人體的危害


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世界衛生組織 (World Health Organization, WHO) 下設的國際癌症研究署 (International Agency for Research on Cancer, IARC) 於2013年10月將戶外空氣污染,包含戶外懸浮微粒 (outdoor particulate matter, PM),列為第一級致癌物。這裡所指的PM則包含常見的PM10及PM2.5。如我們在73期癌症新探中的介紹,PM2.5是直徑小於或等於2.5微米 (micrometer, μm) 的懸浮微粒 (particulate matter, PM),而PM10就是直徑小於或等於10微米的懸浮微粒。PM10習慣上區分為PM2.5及PM2.5-10兩部分,PM2.5稱為細懸浮微粒,而PM2.5-10則稱為粗懸浮微粒。

既然懸浮微粒是由粒徑大小來區分,顯而易見懸浮微粒其實就是混合物,會因不同時間、季節、及地點而有不同的組成。例如台北市清晨及夜晚的PM2.5或是同一時間台北市與台中市的PM2.5的內含物就不一樣。PM2.5對疾病的影響自然會因為其組成而不同,但因PM2.5空污的常見來源為汽機車排放廢氣及工業等污染物,主要含有硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、重金屬,這些都是對人體有害物質,因此通常研究上多以PM2.5濃度進行探討。當然,PM2.5還有天然或人為的揚塵、香菸、多環芳香烴碳氫化合物 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)、海鹽飛沫、重金屬、細菌及黴菌、花粉等有機物及無機物。

因著對人體健康的危害,近來PM2.5引起國人極大關注。基於PM2.5對人體健康的危害,環保署自2016年12月1日整合原先的空氣污染指標 (Pollutants Standards Index, PSI) 及PM2.5,改採美國的空氣污染指標 (Air Quality Index, AQI)。教育部亦依據環保署【空氣污染防制法】相關規定,於2017年7月3日修正【高級中等以下學校及幼兒園因應空氣品質惡化處理措施暨緊急應變作業流程】,明定空污停課標準,台北市近日也已公告施行。

但PM2.5對人體的危害不僅僅只是致癌物!PM2.5非常細小,大小約為頭髮直徑 (50-70 μm) 的1/28,可穿透肺泡進入微血管,經由血液循環影響身體健康。PM2.5經由呼吸道進入人體,美國胸腔學會指出,PM2.5會引起下呼吸道發炎,影響肺功能,引發氣喘惡化及形成慢性阻塞性肺病,增加呼吸道疾病惡化及死亡率,甚至引發肺癌。此外,PM2.5對人體健康的影響,主要來自戶外空污數據,但室內空污的角色,包括室內PM2.5卻因數據不足,仍無法獲得結論。近來由於民眾對空污意識抬頭以及技術普及,目前國內已有商品化的空氣盒子可於自家室內使用,並將監測的數據同步上傳形成大數據庫,未來將可補足空氣品質監測站分布不均及缺乏室內空污數據的不足。

這次我們就以台灣最近一年發表的研究數據進行探討。

癌症相關
近年來台灣抽菸人口日漸減少,但肺癌發生率卻仍逐年增加,特別是抽菸人口很低的女性,且肺癌的組織型態也由與抽菸相關的小細胞肺癌及鱗狀上皮癌轉而以肺腺癌為大宗。國內針對代表不吸菸族群的女性肺癌及PM2.5空污進行研究,分析發現PM2.5每上升10 μg/m3會增加16%女性肺癌死亡率,而1/9女性肺癌死亡與PM2.5有關。除了肺癌之外,分析13年間膀胱癌數據發現,PM2.5與北台灣男性及小鄉鎮女性胱癌個案的死亡率也呈現正相關。另一篇針對年輕志願者的研究則證實長期PM2.5暴露導致人體內氧化壓力增加及DNA甲基化,可能與致癌機制有關。

心血管及呼吸道疾病
應用2006-2008沙塵暴期間健保資料庫數據,分析心血管疾病及呼吸道疾病患者急診就診紀錄,PM2.5每上升10 μg/m3各增加了2.92及1.86倍就診率。其中心血管疾病於65歲以上年長者及女性,以及暴露當天影響最大;而呼吸道疾病則反而是65歲以下個案及暴露後第五天影響最明顯。此研究與先前PM2.5對心血管疾病影響較呼吸道疾病明顯的結論一致。但2006-2010高屏地區的住院分析數據最近被提出,發現PM空污與呼吸道疾病入院較相關,而非預期中的心血管疾病。除了研究個案疾病特性可能不同之外,不同地域的PM2.5組成不同可能也是導致不同結論的原因。另外針對台北市文山區2012-2015的呼吸道疾病患者的研究發現,PM2.5暴露後一至兩日,氣喘病人病情惡化送急診的比率分別增加4.34%及3.58%。因肺炎送急診則是PM2.5暴露後的第五、第六、及七日後各增加了1.92%,20.3¬%及1.82%。長庚科大與嘉義長庚醫院針對南台灣慢性阻塞性肺病分析發現,PM2.5於秋冬季節每上升10 μg/m3,則急性惡化 (住院) 風險於暴露PM2.5後一天會增加1.02倍。對於中南部氣喘病人的分析,長庚科大與嘉義長庚醫院的研究發現兒童最易受到PM2.5影響,每增加10 μg/m3 PM2.5暴露後當天及第二天急診就醫風險分別增加1.016及1.018倍。再針對PM2.5中的組成進行成份分析,則以亞硝酸鹽對氣喘患者影響最明顯。

探討大台北地區門診心血管疾病個案及空污的研究發現,只有PM2.5而非PM2.5-10或PM10與心血管疾病有關,且PM2.5並未增加40歲以下民眾心血管疾病風險。研究也發現,長期PM2.5空污暴露的台灣民眾有著較高的白血球數及單核白血球,意味著PM2.5能引發身體發炎反應。PM2.5暴露者同時也具較高的纖維蛋白原 (fibrinogen),及較高的血栓風險。2007-2014年間追蹤三萬多名民眾的長時期研究,發現PM2.5每增加5 μg/m3則血中C反應蛋白 (C-reactive protein, CRP) 上升1.31%。另一篇應用較早期2002-2003年數據分析則指出,PM2.5暴露1-3天後,人體高敏感性C反應蛋白 (high sensitivity-C-reactive protein, hs-CRP)及纖維蛋白原等指標有明顯上升。關於高血壓部分,分析2009-2013年台北市數據,PM2.5與高血壓住院並不相關。

另外,國內最近剛發表一篇長期室內空氣品質對健康的影響,研究針對兩百位台北市家庭主婦追蹤一年,未使用空氣清淨機過濾室內PM2.5及揮發性有機混合物 (volatile organic compounds, VOCs) 這組,血壓較高、血中高敏感性C反應蛋白及纖維蛋白原上升、較高的體內氧化壓力 [8-OHdG (8-hydroxy-2'-deoxyguanosine)上升]。結論是長期使用空氣清淨機可降低室內空污誘發的全身發炎反應及體內氧化壓力,並可預防空污導致的血栓及血壓上升等心血管疾病。另一個陽明大學與肯亞針對沙哈拉沙漠以南中低收入國家的研究顯示,室內二手菸暴露增加了1.09倍五歲以下兒童死亡風險。

其他疾病
台南奇美醫院臨床觀察發現,2016年間流行性感冒病毒大流行之前兩個月均會有PM2.5空污警報,且入住加護病房的流感重症病人也有較高的麴黴菌感染,預後也相對較差。這個研究結果也提醒我們,PM2.5中其實有著不少的細菌、病毒、以及黴菌。空污來襲後,公衛及臨床端必須注意後續可能發生的流感及黴菌感染。

另外,PM2.5也對因末期腎病接受常規洗腎病人造成影響。根據林口長庚的研究發現,洗腎病人血中鉛濃度與PM2.5空污濃度成正比,而PM2.5的暴露也與洗腎病人的尿毒皮膚搔癢呈正相關。這同樣提醒我們,PM2.5中也含有許多重金屬顆粒,可能來自交通工具排放的廢氣。而暴露於PM2.5重金屬廢氣的造船廠焊接工人,除了肺功能受影響外,其睡眠品質也較差,夜間睡覺經常醒過來。對於睡眠品質,北台灣的研究顯示,春季及冬季的PM2.5空污會引發民眾睡眠呼吸異常 (Sleep-Disordered Breathing, SDB)。

最後,台灣有少數團隊持續鑽研PM2.5的致病機制,但大多為細胞或是動物實驗,多半仍處於假說檢定或驗證階段,仍無法對於PM2.5危害提出強有力建議。其中嘉義長庚醫院與長庚科大的共同研究初步發現,紅酒萃取物白藜蘆醇 (Resveratrol) 於細胞層級可以抑制PM2.5造成的毒性。但上述研究成果的臨床意義及未來應用,仍有待後續觀察。

結論
綜合上述多篇研究結果,PM2.5空污所造成的影響幾乎為全面性,且空氣污染並不只是懸浮微粒,還有氣態的空氣污染物質,例如揮發性有機混合物及氮氧化物及氧化硫等。在大環境污染狀況改善前,民眾仍應留意空污警報並減少暴露,使用適當的口罩防護,室內使用空氣清淨機,並多使用大眾交通工具,少烤肉,不抽菸,降低空氣污染物的產生,才是當前面對空污威脅的健康態度。



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