二氧化氮污染浓度的改变及其与妊娠结局的相关性研究

二氧化氮污染浓度的改变及其与妊娠结局的相关性研究【摘要】1990年美国净化空气修正案认定的6种空气污染物是：臭氧（ozone，O3）、二氧化硫（sulfurdioxide，SO2）、二氧化氮（nitrogendioxide，NO2）、可吸入性颗粒物质（particularmatter，PM）、一氧化碳（nitricoxide，CO）和铅（lead，pb）。NO2是一种棕红色有刺激性臭味的气体。近年来大量人群流行病学调查提出或支持不良妊娠结局可能与母亲孕期暴露于NO2有关的观点，而且对妊娠各个阶段的影响程度不同3-4。【关键词】NO2；妊娠；影响NO2浓度的因素文章编号：1004-7484（2013）-01-0058-03室外NO2主要来源于车辆尾气、火力发电站和其他工业的燃烧及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程，具有腐蚀性和生理刺激作用1。室内NO2来源于厨房使用的天然气灶炉2。NO2由于其难溶于水，所以其对双眼和上呼吸道的刺激较小，更易于侵入呼吸道深部、细支气管及肺泡，在肺中可形成亚硝酸盐入血，大气中的NO2主要肺部损伤为主，而NO主要以高铁血红蛋白血症和中枢神经损害比较明显5。NO2的毒性比NO高4-5倍，当NO2O2超过15-200ppm数小时，即可使啮齿动物和狗发生急性肺部损害，甚至可引起死亡，根据国家环境空气质量标准（GB3095-96），NO2年平均标准：一级标准0.04mg/m3，二级标准0.08mg/m3；日平均标准：一级标准0.08mg/m3，二级标准0.08mg/m3，三级标准0.12mg/m35。随着生活水平的提高人们越来越重视孕期保健，而NO2作为一种重要的环境污染物，对妊娠有着很大影响，并对其影响做了很多的流行病学调查。NO2分子是V形、极性分子，NO2在21.1温度时为刺鼻气体；在21.1以下时呈暗褐色液体。在-11以下温度为无色固体，加压液体为四氧化二氮（N2O4）。分子量46.01，熔点-11.2，沸点21.2，可以溶于碱、二氧化碳（CO2）和氯仿，微溶于水，性质较稳定。NO2溶于水并与水反应生成硝酸，主要反应化学式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO；4NO2+2H2O+O2=4HNO3。由于其熔点与沸点较其他大气污染物都要特殊，所以在流行病学调查过程中我们要考虑温度这一影响因素。1对妊娠的影响流行病学调查表明增加NO2的暴露能能使出生体重降低8.9克95%（CI），7.0-10.8，且NO2在妊娠早期的暴露与低体重发生相关性很大，且在妊娠早期NO2暴露与低体重发生之间的相关系数为0.51，影响的强度与种族没有相关性，而PM2.5（空气动力学直径2.5m），对黑人低体重的发生率要明显大一些3-4。也有调查表明在妊娠3-5月的NO2暴露能显著增加低体重儿的发生率6也有调查表明NO2的暴露与出生儿体重3000克的四分位系数为1.295%（CI），0.7-1.77。也有调查表明居住在离马路较近的妇女，怀孕期间，NO2早期暴露能导致胎儿体重小于孕龄（SGA）8。在妊娠最初的2个月里，暴露于煤燃烧产生的空气污染气体中，会导致早产与低体重儿的发生率增加，而煤炭燃烧产生的空气污染气体主要为NO2、SO2，且两者有着协同效应9，研究表明早产可能与NO2增加体内的前列腺素E2、F2有关，而且前列腺素能促进子宫的收缩，而且早产妇女体内的IL-1的含量也较正常孕妇高10。母亲暴露于低浓度的NO2水平时，能增加早产的发生率11。研究表明中期妊娠母体暴露于NO2能明显降低胎儿出生的用力肺活量（FVC），且胎儿出生后患有哮喘的几率要大大增加12。最新调查研究表明，在几种主要空气污染物中NO2O2与纤维蛋白原含量间的负相关性最大，可以作为判断空气污染物暴露程度的指标13。也有研究表明NO2浓度增加20ppb与胎儿宫内生长受限（IUGR）的OR分别为：1.16（早期妊娠）、1.14（中期妊娠）、1.16（晚期妊娠）23。2外环境中影响NO2浓度的因素室外NO2主要来源于车辆尾气，氮氧化物的排放主要以NO的形式，而NO2主要来自于NO，环境中的NO化学性质活泼，半衰期只有3-5s，可以与氧分子反应生成NO2，转化成NO2-和NO3-。所以往往以NO作为机动车尾气的排出指标，而非单独以NO214。2.1外环境温度实验表明机动车尾气排出的NO的速率与环境中的温度有关，在-10时行驶1千米路程的排出量仅仅是行驶7千米路程的2倍，随着发动机温度的升高排出率降低，一般在行驶到13.6千米时，发动机达到热稳定状态，在外环境20时的排出率最低，在所取的-10到35的温度段内，-10的排出率最高，而20时最低15，环境温度因素影响排出率的原因可能与NO2的熔点和沸点有一定的相关性，需要我们进一步探索。2.2空气湿度调查表明空气中NO2的浓度与和湖泊、河流的距离呈正相关16，罗曦芸调查上海市博物馆附近NO浓度时表明：一般雨季比旱季空气中NO的浓度要低，分别取了5天的NO2浓度值（晴天多云2天、中雨1天、阴2天），五天NO平均浓度为25.53ppb、24.25ppb、12.22ppb、20.35ppb、17.31ppb，雨天最低17。2.3光化学烟雾随着生活水平的迅速提高，大气污染物的特征由煤烟型向汽车尾气型转变，从而使光化学污染逐渐成为城市大气污染的主要特征，O3、NO2、NO三种气体都参与光化学反应，且能相互转化。空气中90%的氧化剂污染物是O3，机动车排放的NO2和碳氢化合物在紫外线照射下，发生光化学反应产生O318。O3、NO2、NO三者间相互转化的化学方程式为：NO+O3=NO2+O2；NO2O2+光解（hv）=NO+O；O+O2+M=O3+M。排放到空气中的NO能够被迅速氧化为NO2，NO2能迅速经过光分解作用形成NO与O原子，O原子再与O2结合生成O3，形成一个简单的NO-O3-NO2循环回路，当NO的排放量降低时，NO2、NO的量也会降低19。罗曦芸调查研究表明NO几乎每天早晨6：00-9：00出现一峰值，中午浓度逐渐降低，傍晚15：00-17：30又出现一峰值，而NO2的峰值则出现在7：00-9：00较NO推迟1小时，说明氮氧化物以NO的形式排放，随后与O3反应生成NO2，以后NO2被光解，浓度逐渐降低17。研究表明维生素D的血浆浓度与太阳光暴露程度有一定的关系20。2.4空间位置研究调查表明，NO的浓度与大气混合层（MLH）的高度为负相关，在23：00当NO浓度达到最小时，MLH的高度不增加，达到峰值，在8：00O3浓度开始升高，光化学反应也增强，在12：00与15：00之间，当MHL的高度稳定时，O3的浓度开始增加，15：00以后O3的浓度与MLH都开始降低，而NO浓度开始升高，23：00O3的一个小峰值，伴有NO的最小值21。2.5其他影响因素由于硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程中，都能产生NO，NO也能在O3作用下迅速转化为无机亚硝酸盐或硝酸盐，所以这些工业区居住地的远近极其风向关系，都将影响其危害性19。研究表明在焊接过程中会产生O3与活性氧类物质（SO2、NO2、CO）（ROS），O3在焊接的30S过程中都能产生，在焊接结束后O3与ROS能持续10分钟22。调查表明机动车尾气的排放量（大气温度24）与机动车的运行速度有关，汽油发动机的最大排出速率是当运行速度100千米/时，柴油发动机的最大排出速率是当运行速度10千米/时15。调查表明每天用天然气作饭超过1小时，能明显升高室内NO的浓度2。3内源性NO2的产生内源性的NO是一种极不稳定的化合物，在实验条件下其半衰期为3-5秒，在O2及超氧阴离子存在的情况下，能迅速转变成NO2或无机亚硝酸盐与硝酸盐而失活，NO有高度脂溶性，极易扩散通过生物膜，在体内能转化成NO2，而NO2不易溶于水。3.1人体内的肌红蛋白，在亚硝酸盐的氧化作用下产生NO2，在过氧化氢（H2O2）的硝化作用下产生NO2-，生成NO2-又可以氧化肌红蛋白产生NO2，形成一个循环体系，肌红蛋白通过H2O2/NO2-的激活体系需要外源性酚的参与24。3.2内源性NO来源于L-精氨酸，在人体内各种氧化物作用下可以产生NO2。3.3髓化过氧化物酶（MPO）与过（氧化）亚硝酸盐作用，能产生NO2，三价铁离子MPO与二价铁离子MPO能和NO2-发生反应产生NO2，过氧化亚硝酸盐能与一价电子和二价电子反应产生NO225。4结束语NO2作为一种重要的大气污染气体，对于怀孕期妇女的危害很大，了解这一气体特性、分布规律、对孕体及其母体的危害程度、安全浓度范围都将更好地指导孕期保健，特别适合于我国北方工业城市的妇女选择合适的季节怀孕，在怀孕期间如何更好的防护这一污染气体，选择合适的居住环境，都将提供更好的指导意义。也能为广大环保部门提供一定理论依据来更好地指导环境保护工作，汽车生产部门如何改进发动机，以最大限度地减少有害气体的排放都将有着重要意义。但是大气污染物的种类很多，并非单独一种，各种大气污染物间如何起作用以及相互关系如何并未有研究，需要我们今后去进一步探索，为环境保护事业与孕期保健提供更有效的指导意义。参考文献1陈妍，刘爱霞，等.空气污染与对过敏症发病的关系J.环境与健康杂志，2008，25（1）：81-84.2BaxterLK，CloughertyJE，LadenF，LevyJI，etal.Predictorsofconcentrationsofnitrogendioxide，fineparticulatematter，andparticleconstituentsinsideoflowersocioeconomicstatusurbanhomesJ.JExpoSciEnvironEpidemiol，2007，17（5）：433-44.3BellML，EbisuK，BelangerK，etal.AmbientairpollutionandlowbirthweightinConnecticutandMassachusettsJ.EnvironHealthPerspect，2007，115（7）：1118-24.4MedeirosA，GouveiaN，etal.RelationshipbetweenlowbirthweightandairpollutioninthecityofSaoPaulo，BrazilJ.RevSaudePublica，2005，39（6）：965-72.5朱军.大气环境化学与人类健康J.济宁医学院学报，2006，29（4）：62-65.6LeeBE，HaEH，ParkHS，KimYJ，HongYC，KimH，LeeJT，etal.ExposuretoairpollutionduringdifferentgestationalphasescontributestorisksoflowbirthweightJ.HumReprod，2003，18（3）：638-43.7SlamaR，MorgensternV，CyrysJ，ZutavernA，HerbarthO，WichmannHE，HeinrichJ，etal.Traffic-relatedatmosphericpollutantslevelsduringpregnancyandoffspringstermbirthweight：astudyrelyingonaland-useregressionexposuremodelJ.EnvironHealthPerspect，2007，115（9）：1283-92.8BrauerM，LencarC，TamburicL，KoehoornM，DemersP，KarrC，etal.Acohortstudyoftraffic-relatedairpollutionimpactsonbirthoutcomesJ.EnvironHealthPerspect，2008，116（5）：680-6.9LucijanMohorovic，etal.Firsttwomonthsofpregnancy-criticalt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