超微粒

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  • 作者:IQAir Staff Writers
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什麼是超細微粒?

超微粒 (UFP) 一詞是指直徑小於 0.1 微米(有時稱為 PM0.1)的空氣懸浮微粒物質。有些 UFP 的直徑小至 0.003 微米。

由於 UFPs 的尺寸較小,可被吸入肺部並透過肺部進入血液,因此被認為是最危險的顆粒污染物之一。

點擊此處瞭解為何顆粒大小很重要。

UFPs 是最危險的顆粒污染物之一,因為它們體積小,可以被吸入肺部並通過肺部進入血液。

其納米級的小尺寸和行為使 UFP 難以使用目前的空氣品質監測技術進行監測。這種尺寸還導致空氣中的 UFP 在空氣中的移動方式有別於 PM2.5 和 PM1 等微細顆粒,其移動的隨機模式與氣體相比更類似於其他顆粒。

與 PM2.5 和其他顆粒不同的是,雖然估計在任何特定時間,空氣中超過 90% 的懸浮微粒都是 UFP,但目前並沒有官方標準來測量或管制空氣中的 UFP

儘管缺乏法規,但越來越多的研究顯示,超微粒污染物的濃度通常遠高於其他顆粒污染物,而且與 PM1、PM2.5 或 PM10 等細顆粒或粗顆粒相比,超微粒污染物可能與更廣泛的不良健康影響有關。



超細微粒的來源是什麼?

超細微粒最常見的排放方式是透過自然或人為來源的燃燒。由於超細微粒普遍存在於城市中,而全球工業化和人口成長對城市空氣污染的影響最為顯著,因此人類活動被認為是造成超細微粒最大的原因

由於全球工業化和人口成長,人類活動被認為是造成 UFPs 的最大原因。

2019 年《國際環境》雜誌的一項研究發現,白天的 UFP 濃度往往較高,與車輛交通流量的變化和繁忙道路附近的 UFP濃度密切相關,進一步表明人類活動對 UFP 的影響非常大。

自然來源

UFPs 的天然來源包括

  • 火山熔岩和火山灰
  • 野火產生的煙霧
  • 海洋霧氣中的氣溶膠

由於這些來源的臨時性,火山和海洋來源的 UFPs 並未被視為特別有問題。全球風流會迅速將這些 UFPs 吹散成低濃度,對人類健康構成的威脅很小,但大規模的火山爆發除外,其煙霧可飄散數千英里

然而,由於近年來更頻繁、更嚴重的野火,野火煙霧中的 UFPs 引起了人們的注意。2021 年《微粒與纖維毒理學》(Particle and Fibre Toxicology ) 期刊的一項研究發現,即使短期暴露於野火煙霧中的 UFPs,也可能大幅增加罹患呼吸道和心血管疾病的風險

即使短期接觸野火煙霧中的 UFPs,也可能大幅增加罹患心肺疾病的風險。

人類來源

最常見的人類 UFP 來源包括

  • 汽車廢氣
  • 柴油廢氣
  • 天然瓦斯和生物燃料排放6
  • 飛機廢氣
  • 工廠和工業排放物
  • 發電廠排放物
  • 垃圾燃燒
  • 香煙、雪茄和吸煙7
  • 室內烹飪8
  • 有控制的焚燒
  • 室內吸塵9
  • 細菌
  • 病毒
  • 使用印表機和影印機等辦公室機器

人為的 UFPs 來源,如車輛和工業,會造成很大的健康風險,因為它們會長時間排放新的微粒,因為車輛交通和工業活動在世界各地不斷發生。

此外,許多 UFPs 的人為來源在大型都市區域較為普遍,對目前居住在城市的 44 億人口 (約佔估計 80 億人口的 55%)造成重大的危險。

許多超細微粒的人為來源在大型都市區域較為普遍,對目前居住在城市的 44 億人口造成重大危險。

超微粒如何影響我們的健康?

目前仍在調查超微粒對健康的全面影響,以區分超微粒與其他類型空氣污染的具體危害。

然而,UFPs 會對全身組織造成氧化壓力,進而造成全身性傷害,並深入肺部組織、血液、大腦和幾乎所有其他器官,這點基本上是無庸置疑的。

UFPs 會造成全身性傷害,深入肺部組織、血液、大腦和幾乎所有其他器官。

2020 年《實驗與分子醫學》(Experimental and Molecular Medicine ) 期刊的一篇評論文章發現,有大量證據顯示接觸 UFP 會增加下列疾病的風險:13

  • 肺部發炎
  • 高血壓
  • 缺血性心臟病
  • 動脈粥樣硬化(斑塊積聚或動脈「硬化)
  • 心臟病發作
  • 心臟衰竭
  • 慢性咳嗽
  • 神經損傷
  • 腦部受損
  • 認知功能喪失
  • 消化問題
  • 糖尿病
  • 增加罹患多種癌症的風險
  • 皮膚損傷

超微粒會影響室內空氣品質嗎?

與其他顆粒污染物一樣,室外空氣中的超微粒可透過建築物的縫隙和洩漏,以及住宅或建築物外殼的窗、門和其他開口進入室內空間

在野火或火山爆發等 UFP 濃度較高的時期,這對於較舊或建築狀況較差的房屋而言尤其容易造成問題。

2019 年在美國科羅拉多州進行的一項研究發現,在沒有風等自然通風源的情況下,室內的顆粒物濃度可能比室外濃度高出 4.6 倍。14

來自室內的 UFP(例如廚房或生物質燃料燃燒)也可能積聚到危險的高濃度,尤其是在密閉的節能住宅中,並帶來額外的健康影響風險。

2007 年《室內空氣》(Indoor Air) 期刊的一篇評論文章發現,在下列期間接觸高濃度的室內 UFPs 兒童期暴露於高濃度的 UFPs 可造成肺部損傷和發炎,增加兒童罹患終生哮喘的風險。15

童年期暴露於高濃度的 UFPs 會造成肺部損傷和發炎,增加兒童罹患終身氣喘的風險。

減少超細微粒的提示

以下是一些個人和組織可以採取的行動,以幫助減少超細

微粒

  • 選擇有助於減少車輛交通的通勤方式,例如步行、騎自行車、使用公共交通工具或共乘。
  • 購買電動車或氫動車,以取代內燃引擎的個人車輛。
  • 在家庭或工作場所安裝太陽能系統 ,幫助減少對電網的壓力。
  • 以節能或電動交通工具取代柴油驅動的車隊
  • 減少或避免任何類型的室內燃燒,包括壁爐中的 香味蠟燭木材
  • 使用 廚房抽油煙機以幫助減少做飯後的微粒污染物以及其他煙霧和氣體污染物。
  • 將室內吸塵限制 為每週一次或視需要而定,或使用具有 HEPA 過濾器的吸塵器
  • 減少或戒除 吸食香煙、雪茄或 vaping 產品。

是否應該管制超微粒?

在超微粒受到新標準和法規的規範之前,我們幾乎無法強制主要排放者控制超微粒的排放,例如工廠、製造設施和汽車製造商,他們的車輛會產生充滿超微粒的廢氣。

一些組織對地區性 UFP 排放進行了獨立研究,以便更好地瞭解 UFP 的來源、模式和對健康的影響,並為未來的監測技術和法規做出貢獻。

2014 年,灣區空氣品質管理區 (Bay Area Air Quality Management District, BAAQMD) 完成了一項針對美國舊金山灣區 (擁有近 800 萬人口) 的 UFPs 研究。16

該報告指出,即使 UFPs 略有增加,也可能使心肺疾病的住院率增加近 20%,並使這些疾病的死亡風險增加 2% 以上。

16

報告指出,

即使

UFPs 略有

增加

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使

心肺

疾病的

住院

增加近 20%

,並使這些

疾病

死亡

風險

增加 2% 以上

一份關於舊金山灣區的報告發現,即使 UFPs 略有增加,也會使心肺疾病的住院率增加近 20%。

美國過敏、氣喘與免疫學會 (American Academy of Allergy, Asthma, and Immunology) 發表的 2016 年報告也認為,UFPs 對人體造成的顯著傷害,包括對 DNA 的損害和增加過敏致敏的風險,值得特別的監管關注。

2016 年美國環境保護署 (EPA) 的研討會也認為,美國汽車製造商在 UFP 監測方面的投資,有助於更好地隔離導致 UFP 排放的燃燒引擎機制,為更有效的技術鋪路,從而完全減少 UFP 排放

2021 年《全環境科學》(Science of the Total Environment )中的一項研究表明,使用 19 利用離心力將 UFP 與其他空氣中的物質分離,旋風取樣已成功測量含有病毒微粒 (如嚴重急性呼吸道症候群冠狀病毒 2 (SARS-CoV-2))的生物氣溶膠。

但隨著效能的提升,氣旋取樣也許能夠快速、準確地測量其他 UFP,同時揭露暴露的細微差異。

2020 年在中國城市進行的一項研究利用氣旋取樣發現,UFP 曝露量全天變化(0.13μg/m3至 240.8μg/m3),通勤時段最高。

2020 年一項涉及中國城市高中生的研究使用此氣旋取樣技術,提出了個人 UFP 暴露的兩個主要模式:20

  • 一天中 UFP 暴露量的變化範圍很大,從 0.13 微克/立方米 (μg/m3)到 240.8 μg/m3。最高的 UFP 濃度大多出現在室內,尤其是醫院、家庭廚房或距離道路不足 10 公尺 (32.8 英呎) 的臥室。
  • 上下班途中的 UFP 暴露量最高。學生參加者在從家到學校的途中或離開學校設施用餐時所面對的 UFP 濃度,遠高於一天中的任何其他時間。

更多類似的研究有助於針對室內和室外最重要的 UFP 來源進行管制,例如烹飪區域或繁忙的道路,並有助於保護那些經常往返於受 UFP 影響的室內和室外空間的人。

外帶

UFP 是最危險、最普遍的空氣中污染物之一,對健康有多種顯著的影響。然而,目前並沒有管制 UFP 排放的法規標準。

21

個人和組織都可以採取措施,透過改變與交通、能源使用

日常生活習慣相關的行為,協助

減少和

完全預防 UFP 排放。

文章資源

[1] Kwon H, et al. (2020). Ultrafine particles: Unique physicochemical properties relevant to health and disease. Experimental and Molecular Medicine. DOI: 10.1038/s12276-020-0405-1

[2] Kumar P, et al. (2014). Ultrafine particles in cities. Environment International. DOI: 10.1016/j.envint.2014.01.013

[3] de Jesus AL, et al. (2019). Ultrafine particles and PM2.5 in the air of cities around the world: Are they representative of each other? Environment International. DOI: 10.1016/j.envint.2019.05.021

[4] Trejos EM, et al. (2021). Volcanic emissions and atmospheric pollution: A study of nanoparticles. Geoscience Frontiers. DOI: 10.1016/j.gsf.2020.08.013

[5] Chen H, et al. (2021). Cardiovascular health impacts of wildfire smoke exposure. Particle and Fibre Toxicology. DOI: 10.1186/s12989-020-00394-8

[6] Xue J, et al. (2018). Ultrafine particle emissions from natural gas, biogas, and biomethane combustion. Environmental Science and Technology. DOI: 10.1021/acs.est.8b04170

[7] Salvi D, et al. (2018). A real-world assessment of indoor air quality (ultrafine particles) following e-cigarette use in two e-cigarette shops. Tobacco Induced Diseases. DOI: 10.18332/tid/83768

[8] Shen G, et al. (2017). A laboratory comparison of emission factors, number size distributions, and morphology of ultrafine particles from 11 different household cookstove-fuel systems. Environmental Science and Technology. DOI: 10.1021/acs.est.6b05928

[9] Knibbs LD ,et al. (2012). Vacuum cleaner emissions as a source of indoor exposure to airborne particles and bacteria. Environmental Science and Technology. DOI: 10.1021/es202946w

[11] Vollset SE, et al. (2020). Fertility, mortality, migration, and population scenarios for 195 countries and territories from 2017 to 2100: A forecasting analysis for the Global Burden of Disease Study. The Lancet. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30677-2

[12] Terzano C, et al. (2010). Air pollution ultrafine particles: Toxicity beyond the lung. European Review for Medical and Pharmacological Sciences.

[13] Schraufnagel DE. (2020). The health effects of ultrafine particles. Experimental and Molecular Medicine. DOI: 10.1038/s12276-020-0403-3

[14] Shrestha PM, et al. (2019). Impact of outdoor air pollution on indoor air quality in low-income homes during wildfire seasons. International Journal of Environmental Research and Public Health. DOI: 10.3390/ijerph16193535

[15] Weichenthal S, et al. (2007). Indoor ultrafine particles and childhood asthma: Exploring a potential public health concern. Indoor Air. DOI: 10.1111/j.1600-0668.2006.00446.x

[17] Li N, et al. (2016). A work group report on ultrafine particles (American Academy of Allergy, Asthma & Immunology): Why ambient ultrafine and engineered nanoparticles should receive special attention for possible adverse health outcomes in human subjects. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. DOI: 10.1016/j.jaci.2016.02.023

[18] Baldauf RW, et al. (2016). Ultrafine particle metrics and research considerations: Review of the 2015 UFP workshop. International Journal of Environmental Research and Public Health. DOI: 10.3390/ijerph13111054

[19] Kumar P, et al. (2021). An overview of methods of fine and ultrafine particle collection for physicochemical characterisation and toxicity assessments. Science of the Total Environment. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.143553

[20] Zhou Y, et al. (2020). Personal black carbon and ultrafine particles exposures among high school students in urban China. Environmental Pollution. DOI: 10.1016/j.envpol.2020.114825

[21] Brugge D. (2019). Ultrafine particles are an emerging environmental health risk. Union of Concerned Scientists. 

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