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莫特·利普曼在他的实验室小鼠中注意到一种奇怪的现象。 连续 14 天，它们的心跳都在加速。
利普曼是纽约大学的一位科学家，他研究空气污染的影响已有 50 多年，但他无法解释这一现象。 在 2004 年 10 月的那两周里，他位于纽约市以北 30 英里的塔克西多实验室的空气污染水平低于平均水平。
但利普曼很快得知，镍微小颗粒的浓度是他见过的最高水平。 他一路追踪到位于加拿大安大略省的镍冶炼厂，该厂大约在 500 英里之外。
现在，利普曼和他的同事收集了证据，表明受金属颗粒影响的不仅仅是小鼠。 他们观察到，在纽约市，空气传播的镍浓度和因心脏病导致的每日死亡人数都比美国其他任何城市都高得多。
在世界各地，直径小于几微米的细颗粒与暴露后数小时至数天内因心血管和呼吸道疾病住院和死亡人数的增加有关。
但新的证据正在出现，表明空气中的某些颗粒可能比其他颗粒更危险。
越来越多的动物和人类研究表明，呼吸金属可能会给肺部和心脏带来急性压力，导致疾病和死亡的颗粒物水平低于国家标准。
“有各种各样的证据表明，空气传播颗粒的毒性和成分因城市而异。 在纽约，即使浓度很小，空气中的镍也特别有影响力，”联邦资助的纽约大学颗粒物健康影响研究中心主任、环境医学教授利普曼说。
残余石油，被称为船用燃料油，是纽约市高水平镍和另一种金属钒的主要原因。 老式公寓楼中的空间加热器通常会燃烧廉价的原油，这种原油也用于为船舶提供燃料。
尽管金属在纽约可能含量最高，但研究表明，全国各地的住院人数随着空气中金属含量的增加而增加。
这些发现可能有助于监管机构确定哪些来自车辆、工厂和燃料的颗粒最需要控制。
耶鲁大学环境健康科学家米歇尔·贝尔说：“更好地了解混合物中哪些颗粒危害最大，将有助于决策者制定最有效的政策来保护人类健康。”
哥伦比亚大学的研究人员最近在本月发表在《美国呼吸与危重症医学杂志》上的一项研究中发现，吸入金属和碳颗粒可能是两岁以下儿童呼吸道问题的风险因素。
“我们有证据将空气中的镍、钒和元素碳与城市儿童的喘息和咳嗽联系起来，”过敏症和免疫学家、哥伦比亚大学儿童环境健康中心联合副主任雷切尔·米勒博士说。
研究人员跟踪了 700 多名出生时至两岁住在曼哈顿北部和布朗克斯南部的儿童。 每三个月，父母会填写一份关于呼吸道症状的问卷。 该研究控制了季节趋势、种族和接触烟草烟雾等因素。
在将问卷结果与社区几个地点的每周污染物数据进行比较后，研究人员发现，接触镍和钒的儿童更容易出现喘息。 接触作为柴油废气副产品的碳颗粒与寒冷和流感季节的咳嗽有关。
总的颗粒物水平与喘息或咳嗽没有显著相关性，这表明单独的成分，而不是作为整体的细颗粒可能是有害的。
这项研究是首次调查取暖油和交通尾气中特定空气传播成分的健康影响。
利普曼说，镍和钒的测量值在冬季最高，并且在整个城市中变化，在老式建筑物和最靠近港口的街区中更为突出。
交通也可能是来自排气管排放、刹车和轮胎磨损以及道路粉尘的金属和碳颗粒的重要来源。
尽管纽约市的研究着眼于对儿童健康的长期影响，但许多其他研究已经记录了成人短期风险。
贝尔和一组研究人员研究了与当天接触美国 106 个县细颗粒物中空气传播金属成分相关的 65 岁或以上患者的呼吸道和心血管住院情况。
根据 3 月份发表在《美国呼吸与危重症医学杂志》上的这项研究，发现镍、钒和元素碳含量较高的县，与短期颗粒物暴露相关的住院风险较高。
在另一项研究中，纽约市的镍浓度和心血管死亡人数因社区而异，并且由于残余取暖油的燃烧，冬季也较高。 根据利普曼及其同事今年发表在《暴露科学与环境流行病学杂志》上的研究，平均而言，镍的含量比美国其他 60 个城市的平均水平高出 9.5 倍。
研究人员不确定为什么细颗粒物中的某些成分比其他成分更危险。“目前这是一个相当开放的问题，”米勒说。
米勒和其他人怀疑，可以深入肺部的微小颗粒会引发免疫系统的炎症反应。
利普曼说：“中等原子金属（如镍和钒）可能比其他颗粒更具反应性。”
肺部的慢性炎症会导致儿童出现呼吸道症状或导致老年人出现致命的反应。 对于患有心血管疾病的人来说，肺部炎症会增加心率。 这会给肺部和心脏带来额外的压力，并可能导致心脏病发作和中风。
美国环境保护署于 1997 年制定了细颗粒物的健康标准，并于 1999 年开始广泛执行。 但这些标准并未考虑关于颗粒物混合物组成或其成分毒性的新研究。
一些州正在自行采取行动。 纽约州参议院的一项法案将要求大多数取暖油符合超低硫燃料的精炼标准。
尽管这项立法将减少颗粒物，但它不会涵盖纽约市 10% 的建筑物中使用的较重的残余取暖油。 与其他取暖燃料相比，残余取暖油会排放不成比例的高水平重金属和其他污染物。
“在过去一年中，该市一直在评估几种方案，以进一步减少燃烧残余油产生的污染物，”纽约市长长期规划和可持续发展办公室的空气和水高级政策顾问卡特·斯特里克兰说。
芝加哥大学环境健康科学家梅雷迪思·富兰克林说，为了制定有效的公共卫生政策，必须更好地了解颗粒物的来源以及身体的反应。
富兰克林说：“你对健康影响的原因了解得越多，就越能针对某些来源并真正采取行动。”
本文最初发表于 环境健康新闻，该新闻来源由非营利媒体公司环境健康科学出版社出版。