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莫特·利普曼在他的實驗室小鼠中注意到一種奇怪的現象。 連續 14 天，它們的心跳都在加速。
利普曼是紐約大學的一位科學家，他研究空氣汙染的影響已有 50 多年，但他無法解釋這一現象。 在 2004 年 10 月的那兩週裡，他位於紐約市以北 30 英里的塔克西多實驗室的空氣汙染水平低於平均水平。
但利普曼很快得知，鎳微小顆粒的濃度是他見過的最高水平。 他一路追蹤到位於加拿大安大略省的鎳冶煉廠，該廠大約在 500 英里之外。
現在，利普曼和他的同事收集了證據，表明受金屬顆粒影響的不僅僅是小鼠。 他們觀察到，在紐約市，空氣傳播的鎳濃度和因心臟病導致的每日死亡人數都比美國其他任何城市都高得多。
在世界各地，直徑小於幾微米的細顆粒與暴露後數小時至數天內因心血管和呼吸道疾病住院和死亡人數的增加有關。
但新的證據正在出現，表明空氣中的某些顆粒可能比其他顆粒更危險。
越來越多的動物和人類研究表明，呼吸金屬可能會給肺部和心臟帶來急性壓力，導致疾病和死亡的顆粒物水平低於國家標準。
“有各種各樣的證據表明，空氣傳播顆粒的毒性和成分因城市而異。 在紐約，即使濃度很小，空氣中的鎳也特別有影響力，”聯邦資助的紐約大學顆粒物健康影響研究中心主任、環境醫學教授利普曼說。
殘餘石油，被稱為船用燃料油，是紐約市高水平鎳和另一種金屬釩的主要原因。 老式公寓樓中的空間加熱器通常會燃燒廉價的原油，這種原油也用於為船舶提供燃料。
儘管金屬在紐約可能含量最高，但研究表明，全國各地的住院人數隨著空氣中金屬含量的增加而增加。
這些發現可能有助於監管機構確定哪些來自車輛、工廠和燃料的顆粒最需要控制。
耶魯大學環境健康科學家米歇爾·貝爾說：“更好地瞭解混合物中哪些顆粒危害最大，將有助於決策者制定最有效的政策來保護人類健康。”
哥倫比亞大學的研究人員最近在本月發表在《美國呼吸與危重症醫學雜誌》上的一項研究中發現，吸入金屬和碳顆粒可能是兩歲以下兒童呼吸道問題的風險因素。
“我們有證據將空氣中的鎳、釩和元素碳與城市兒童的喘息和咳嗽聯絡起來，”過敏症和免疫學家、哥倫比亞大學兒童環境健康中心聯合副主任雷切爾·米勒博士說。
研究人員跟蹤了 700 多名出生時至兩歲住在曼哈頓北部和布朗克斯南部的兒童。 每三個月，父母會填寫一份關於呼吸道症狀的問卷。 該研究控制了季節趨勢、種族和接觸菸草煙霧等因素。
在將問卷結果與社群幾個地點的每週汙染物資料進行比較後，研究人員發現，接觸鎳和釩的兒童更容易出現喘息。 接觸作為柴油廢氣副產品的碳顆粒與寒冷和流感季節的咳嗽有關。
總的顆粒物水平與喘息或咳嗽沒有顯著相關性，這表明單獨的成分，而不是作為整體的細顆粒可能是有害的。
這項研究是首次調查取暖油和交通尾氣中特定空氣傳播成分的健康影響。
利普曼說，鎳和釩的測量值在冬季最高，並且在整個城市中變化，在老式建築物和最靠近港口的街區中更為突出。
交通也可能是來自排氣管排放、剎車和輪胎磨損以及道路粉塵的金屬和碳顆粒的重要來源。
儘管紐約市的研究著眼於對兒童健康的長期影響，但許多其他研究已經記錄了成人短期風險。
貝爾和一組研究人員研究了與當天接觸美國 106 個縣細顆粒物中空氣傳播金屬成分相關的 65 歲或以上患者的呼吸道和心血管住院情況。
根據 3 月份發表在《美國呼吸與危重症醫學雜誌》上的這項研究，發現鎳、釩和元素碳含量較高的縣，與短期顆粒物暴露相關的住院風險較高。
在另一項研究中，紐約市的鎳濃度和心血管死亡人數因社群而異，並且由於殘餘取暖油的燃燒，冬季也較高。 根據利普曼及其同事今年發表在《暴露科學與環境流行病學雜誌》上的研究，平均而言，鎳的含量比美國其他 60 個城市的平均水平高出 9.5 倍。
研究人員不確定為什麼細顆粒物中的某些成分比其他成分更危險。“目前這是一個相當開放的問題，”米勒說。
米勒和其他人懷疑，可以深入肺部的微小顆粒會引發免疫系統的炎症反應。
利普曼說：“中等原子金屬（如鎳和釩）可能比其他顆粒更具反應性。”
肺部的慢性炎症會導致兒童出現呼吸道症狀或導致老年人出現致命的反應。 對於患有心血管疾病的人來說，肺部炎症會增加心率。 這會給肺部和心臟帶來額外的壓力，並可能導致心臟病發作和中風。
美國環境保護署於 1997 年制定了細顆粒物的健康標準，並於 1999 年開始廣泛執行。 但這些標準並未考慮關於顆粒物混合物組成或其成分毒性的新研究。
一些州正在自行採取行動。 紐約州參議院的一項法案將要求大多數取暖油符合超低硫燃料的精煉標準。
儘管這項立法將減少顆粒物，但它不會涵蓋紐約市 10% 的建築物中使用的較重的殘餘取暖油。 與其他取暖燃料相比，殘餘取暖油會排放不成比例的高水平重金屬和其他汙染物。
“在過去一年中，該市一直在評估幾種方案，以進一步減少燃燒殘餘油產生的汙染物，”紐約市長長期規劃和可持續發展辦公室的空氣和水高階政策顧問卡特·斯特里克蘭說。
芝加哥大學環境健康科學家梅雷迪思·富蘭克林說，為了制定有效的公共衛生政策，必須更好地瞭解顆粒物的來源以及身體的反應。
富蘭克林說：“你對健康影響的原因瞭解得越多，就越能針對某些來源並真正採取行動。”
本文最初發表於 環境健康新聞，該新聞來源由非營利媒體公司環境健康科學出版社出版。