PM2.5實時在線濃縮暴露系統應用于PM2.5致病機制的研究

大氣PM_2.5粒徑小，比表面積大，能夠吸附大量的毒害物質，可以深入肺臟內部，對人體健康造成重大影響。流行病學調查表明，以PM_2.5為主的空氣顆粒物污染可以導致下呼吸道感染，氣管、支氣管炎和肺癌，局部缺血性心臟病，腦血管疾病，慢性阻塞性肺疾病及人群過早死亡的發生，對高齡人群、兒童及患有心肺疾病的人群危害更大。

這幾天北京又是重度污染黃色預警。

北京市環境環境保護監測中心數據

關于PM_2.5對健康影響的急性效應的流行病學研究，有較多國內文獻報道反映了這種效應的暴露反應關系。這種人群健康效應包括總死亡率、心血管疾病死亡率、呼吸系統疾病死亡率、總門診率、心血管疾病門診率、內科門診率、總急診率、心血管病急診率、總入院率、心腦血管病入院率、呼吸系統疾病入院率、不良生殖結局發生率以及人群呼吸道癥狀、肺功能和免疫功能改變等^[1]。Chen等所進行的急性健康效應的流行病學研究，采用兩階段貝葉斯層次模型，定量評估了我國17個城市大氣污染對居民日死亡率的影響。結果表明，PM_2.5每升高10 μg/m³，居民總死亡率、心血管疾病死亡率和呼吸系統疾病死亡率分別增加0.40%（95%置信區間：0.18%，0.61%）、0.47%（95%置信區間：0.23%，0.72%）、0.46%（95置信區間：0.19%，0.74%）^[2]。

流行病學研究只能提供總的顆粒物暴露和致病結果，如住院率、相關發病率和過早死亡等之間的關系，卻不能解析PM_2.5對人體健康影響的致病機制。因此，有必要進行人志愿者或動物PM_2.5實時暴露的健康風險評價和致病機制的研究。國外哈佛大學等研究小組使用自制的PM_2.5實時濃縮暴露系統進行了系列深入的研究，分別設計成固定式和移動式的PM_2.5實時濃縮暴露系統。進行了肝臟纖維化^[3]、糖尿病^[4、5]、心血管病（高血壓、心血管、心臟病）^[6-8]、代謝紊亂^[9]、過敏反應、哮喘^[10]、神經系統^[11]、肺臟炎癥反應^[12]、肺癌^[13]等。研究對象包括人志愿者、敏感動物模型和正常動物的濃縮暴露。濃縮后PM_2.5的濃度極個別的研究濃度最高峰值為800-900μg/m³，大部分的研究，濃縮后PM_2.5的濃度為100-200μg/m³。

PM2.5實時在線濃縮暴露系統原理示意圖

為了滿足我國科研人員對PM_2.5實時濃縮暴露系統的需求，北京慧榮和科技聯合中國CDC、軍事醫學科學院等專家團隊，研發了我國第一臺套PM_2.5實時濃縮暴露系統。該PM_2.5實時濃縮暴露系統主要包括PM_2.5采樣器、PM_2.5濃縮器、動力提供系統、流量控制系統、動物實時吸入暴露系統、污染氣流凈化系統、計算機自動控制系統、濃度實時監測系統、動物環境監測系統等組成。PM_2.5實時采樣濃縮系統符合環保部HJ93-2013對采樣器的要求，動物吸入暴露系統符合OECD關于動物吸入毒理暴露設備的要求。該系統可以對環境中的PM_2.5濃縮6-10倍，可以根據實驗的不同目的進行動物的急性、亞急性、亞慢性、慢性吸入暴露的研究。

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