香山科学会议第504次学术讨论会综述

　　近年来，中国频繁发生的大范围持续雾霾天气，对居民身体健康和环境安全造成了威胁。世界卫生组织2014年发布的全球研究结果显示，2012年全球空气污染致死人数已超过肿瘤的致死人数，而且主要集中在高污染的发展中国家，包括雾霾在内的空气污染已经成为威胁我国居民生命健康的重要威胁。长期流行病学统计研究结果已证实大气雾霾的健康危害，但对其造成危害的内在机制和定量化研究还十分不足。雾霾颗粒物的健康效应研究是综合学科交叉的前沿领域，亟需整合环境科学、毒理学、公共卫生、生命科学等领域的知识和研究手段，它既是环境健康的科学前沿，也是与我国居民身体健康密切相关的重大社会问题和国家需求。目前，国内尚缺乏系统的基础研究来定量阐明雾霾与城市居民发病和死亡率增加之间的直接因果关系，尤其缺乏不同来源及性质的雾霾细/超细颗粒物对健康危害贡献率的相关研究，还无法为我国雾霾的有效治理提供可靠的科学依据。

　　为解决我国的雾霾污染带来的环境和健康难题，深入系统地讨论雾霾细/超细颗粒物（尤其是超细颗粒）的健康效应，重点厘清不同来源、不同尺度的雾霾超细颗粒物与健康效应的定量关系，为国家制定相应的治理政策和防护措施提供重要的科学依据，香山科学会议于2014年9月23日～24日在北京香山饭店召开了以“雾霾颗粒物的健康效应”为主题的学术讨论会，会议邀请北京大学唐孝炎教授、中国科学院高能物理研究所柴之芳研究员、中国科学院生态环境中心江桂斌研究员、中国科学院化学研究所赵进才研究员、国家纳米科学中心赵宇亮研究员担任执行主席。来自高等院校、科研院所和管理部门的40余位专家学者应邀参加了讨论会。与会专家围绕（1）雾霾超细颗粒物的生物/健康效应及其细胞分子机制问题；（2）雾霾超细颗粒物的健康效应分析方法问题；（3）雾霾超细颗粒物的检测与防护问题等中心议题，进行了深入讨论，并提出了重要建议。

　　一、      主题评述报告

　　唐孝炎教授作了题为“中国雾霾颗粒物的成因与物理化学性质”的主题评述报告。她指出，雾霾颗粒物既包括人类活动所排放的以及天然产生的一次粒子，也包括氧化硫、氧化氮等气体通过大气化学反应向颗粒物转化而生成的二次粒子。因此，当前中国的大气污染是复合型污染，而不是简单叠加造成的二次污染。对洛杉矶光化学烟雾后的研究表明，大气氧化性可以将一次排放的污染气体转化为二次粒子细颗粒物。复合污染的形成过程主要包括三个过程：气相反应、气态污染物向颗粒态污染物转化、颗粒物表面的非均相反应，关键过程为大气氧化过程。中国的大气污染模态和洁净地区的“香蕉（banana）”型模态不同，呈现出“苹果（apple）”型模态，表明污染地区的新粒子和旧粒子叠合效应，因此，我国科学家提出了我国大气污染的“硫酸-氨气-水”三元生成机制。总的来说，大气的高氧化性容易导致二次污染颗粒物的生成，对灰霾的形成具有显著的促进作用。

　　赵宇亮研究员作了题为“雾霾超细颗粒物的健康效应”的主题评述报告，主要围绕雾霾超细（纳米尺度）颗粒物的表面特性、生物学效应、对健康的影响及其机制、研究方法学等展开讨论。他指出，国际上进行的长期流行病学研究结果显示，城市人口死亡率与其生活环境中空气颗粒物浓度直接相关；我国大气雾霾颗粒物的化学成分、粒径组成等具有“中国特色”，大气雾霾细/超细颗粒物的颗粒数浓度和质量浓度也远高于欧美国家，这意味着我们不能直接照搬国外关于健康效应的研究结果。此外，不同来源的颗粒物对雾霾成分的贡献率不等同于其对健康危害的贡献率。目前国内的相关研究工作仍十分有限，需要整合环境科学、纳米毒理学、生物学、医学、化学、物理学等领域的知识和研究手段，开展系统的研究。尤其是定量阐明不同来源及尺寸的雾霾细/超细颗粒物与其健康效应之间的直接因果关系及其内在机制，为雾霾防护提供科学指导，为国家制定相应的治理政策提供重要的科学依据。

　　讨论中，与会专家认为，WHO将大气污染列为致癌物是基于欧美的流行病学报告，而中国在很长时间内还会面临系统流行病学研究的不足。因此呼吁加强流行病学、毒理学和分子机制的研究，以肺暴露为主的呼吸系统的健康效应研究很可能成为突破口。由于雾霾颗粒物尺寸的大小决定其在体内沉积的部位和所导致的毒性效应，应加强对颗粒物数目浓度与质量浓度之间的关系的认识。大气颗粒物负载的微生物对雾霾颗粒物毒性的贡献，目前也缺乏系统研究。

　　二、      雾霾超细颗粒物的生物/健康效应及其细胞分子机制问题

　　与会专家在报告中指出，大气颗粒物水平与呼吸道疾病以及心肺系统疾病的发生存在密切关联。细/超细颗粒物主要在肺部的深部沉积甚至可直接穿过肺泡毛细血管进入血液中，被转运到其他器官，尤其是心血管系统，对人体健康危害最大。碳纳米材料可以通过诱导氧化应激和炎症反应等机制产生一系列毒性效应。进入血液的纳米颗粒吸附血清蛋白质形成“蛋白冠”，从而影响纳米颗粒的吸收、转运以及毒性。碳纳米管的呼吸毒性与其活化巨噬细胞、促进肺纤维化等相关，最终导致纤维化的发生以及肉芽肿形成。针对超细颗粒物的人群健康影响研究，主要集中在短期效应方面，且不同研究结果的一致性较差。已有研究由于在设计、暴露评价方法或统计解析上的不足，不能很好控制其他粒径颗粒物或不同类型大气污染物的混杂，所获得的超细颗粒物与健康效应关系的研究结果，有较大的不确定性。系统研究大气超细颗粒物如何经由细胞膜泡系统介导人体生物效应、乃至引发不良健康效应，对阐明雾霾颗粒的生物毒性机制和防治途径，具有重要的理论与现实意义。大气雾霾颗粒物的暴露可能引起生物体蛋白质表达和翻译后修饰的动态变化，进而对健康产生影响。在组学水平上研究雾霾颗粒物诱导的体内蛋白质变化，有望发展为雾霾健康效应评价的新手段。吸烟和空气污染是引起肺癌的两个主要原因，其共同致癌原因为多环芳烃。多环芳烃可与DNA发生反应形成DNA加合物，引起抑癌基因TP53、原癌基因KRAS等发生突变。有机气溶胶、硫酸盐、硝酸盐和黑碳是大气成霾的四类主要组分。交通源排放日益严重，有可能是触发2013年以来大范围重霾的主要原因。

　　三、      雾霾超细颗粒物的健康效应分析方法问题

　　与会专家在报告中指出，为全面探索大气污染物对于机体健康的影响，现代流行病学应该加速与毒理学、暴露组学、临床诊治等学科的结合，在人群调查中采用生物标志物技术追踪污染物的暴露和体内过程、分析污染物中的关键化学组分对于人体靶器官的影响及交互作用机制。针对北京奥运会前后健康人群、小学儿童和老人、多囊卵巢和糖尿病等疾病患者的流行病学研究显示，人群呼吸道炎症水平、氧化应激、DNA损伤、血栓形成的生物标志物、血压的升高、心血管生理学指标的急性改变、交感/副交感神经功能的降低等都与空气颗粒物污染水平显著相关，为相关性研究提供了直接证据。环境纳米/亚微米颗粒物暴露与诱导或加速高血压、急性心肌梗死、动脉粥样硬化等心血管疾病的发生之间存在关联。环境纳米颗粒物致心血管毒性的机制非常复杂，现有研究认为与颗粒物激活活性氧、细胞凋亡及自噬信号通路以及抑制胚胎心脏发育及血管再生相关信号通路有关，并可能引起血管内皮细胞生长因子受体2（VEGFR2）介导的自噬通路与血管再生信号通路转化。肺癌与吸烟和高雾霾颗粒物等空气污染密切相关。通过构建肺腺癌向肺鳞状细胞癌转化的模式动物体系，发现抑癌基因LKB1缺失的肺腺癌能够经过肺腺鳞癌表型逐步变为肺鳞状细胞癌，首次提供了肺癌由腺癌转分化为鳞状细胞癌的体内证据，证实了Hippo通路效应分子YAP是决定肺癌细胞命运转换的重要屏障。上述发现回答了“肺癌可塑性”这一长期困扰学术界的问题。

　　四、      雾霾超细颗粒物的检测与防护问题

　　 与会专家在报告中指出，雾霾成因复杂，其中气象是外因，污染是内因。从颗粒物成分上看，欧洲以有机气溶胶为主，北京地区主要为二次粒子。我国大气中的污染气体主要通过气相和界面大气氧化反应转化为二次粒子。VOCs向SOA（二次有机气溶胶）转化的过程比较复杂，酸和颗粒物均可促进这种转化。SO2-NO2复合效应研究表明，NO2可以促进亚硫酸盐向硫酸盐转化。矿质氧化物和NO2共同催化分子氧的活化，分子氧才是真正的氧化剂。硫酸盐是雾霾的前驱物，PM2.5与NOx正相关。从单一排放源来讲，我国污染较低，但复合污染互相促进，使问题严重化。我国雾霾治理和防护是否可借鉴辐射防护中的“正当化、最优化、个人剂量限值”三原则。依靠中子活化、加速器质谱、二次离子质谱和全反射X光荧光光谱分析等精确核分析手段，有可能能够对雾霾中的有害重金属成分进行分析。根据雾霾中碳和铅的同位素检测，有可能分析雾霾的主要来源。利用扫描电镜、透射电镜、粒子剥层成分分析和旋转电子衍射等技术，可实现雾霾单颗粒的组成、微观形貌和晶体结构分析，这些可以成为揭示雾霾的形成机制的重要信息。基础建设投资对经济的隐含排放贡献最大，国内和国际贸易都可以导致污染物排放区域的转移。目前，我国高碳化的产业结构直接影响了大气颗粒物的结构。国际贸易对中国污染物的贡献比较大，调整经济结构是解决国内污染问题的有效手段之一。当前中国重金属污染严重，空气质量标准只有铅的标准。在雾霾研究中，加强大气重金属源解析势在必行。

　　会议总结与专家建议

　　与会专家在经过广泛交流和深入讨论，形成如下共识：

　　1. 开展雾霾颗粒物的健康效应研究，需综合考虑我国的实际大气污染特征、暴露特征和人群特征，充分考虑不同来源、不同理化性质的雾霾颗粒物生物学效应的差异和不同人群易感性的差异；

　　2. 鉴于雾霾颗粒物健康效应研究的高度复杂性，研究中应大胆打破学科界限，促进多学科及多技术的交叉融合；尤其要加强实验室毒理学机制研究与现场流行病学调查研究的密切合作；

　　3. 雾霾细/超细颗粒物的健康效应研究需要大力发展包括各种组学技术、核分析技术、新的环境颗粒物检测技术、超高灵敏度的生物分析等方法学上的研究；

　　4. 雾霾颗粒物的健康效应研究不应只关注生物学机制，还要关注生物学现象背后的化学机制；

　　5. 关注雾霾颗粒物对人体呼吸系统及心血管系统以外的其它系统的影响，如将免疫系统和内分泌系统的生理及病理变化纳入雾霾健康效应的检测指标。

　　与会专家提出如下建议：

　　1. 建立“雾霾治理国家数据平台”，实现我国雾霾研究信息的共享机制。凡是国家经费支持的研究数据，各领域的科学家和政府管理部门，可随时应用这些数据，开展系统性、相关性的分析和研究；

　　2. 建立“雾霾防护国家标准样品库”。收集不同城市、不同时间、不同雾霾期间的样品，收集相关学术研究团队内部和团队间使用雾霾颗粒物模拟标准样品，以方便同行间实验方法和研究结果的相互比对与验证，推动研究技术的规范化与标准化；

　　3. 建立“国家雾霾研究机构”。加强顶层设计，组织全国的研究机构针对雾霾的各个方面，开展系统的、规范的研究工作，并负责向国家决策提供可靠的科学依据；

　　4. 在国家大科学装置（如北京光源）的建设中，考虑可用于雾霾颗粒物表征和研究的先进束流线站的建设。