空氣汙染 PM2.5 與過敏氣喘 馬偕兒童醫院過敏免疫風濕科 台灣氣喘衛教學會榮譽理事長 台灣兒科醫學會過敏免疫風濕次專科委員會主任委員 徐世達醫師
簡介 近年來醫學界已經瞭解了遺傳性過敏病基本上乃是一種與多重基因遺傳有關的障壁層缺陷與慢性過敏性發炎反應 此炎症反應會因受到各種誘發因素的激發造成臨床上的過敏發作, 而其發作的部位則與其所遺傳到的各別器官異常有密切的關係
簡介 當此炎症反應發生於支氣管時我們稱之為氣喘病, 發生於鼻腔 眼結膜時稱之為過敏性鼻結膜炎, 發生於胃腸時稱之為過敏性胃腸炎, 而當其發生於皮膚時我們稱之為異位性皮膚炎
Barrier organ
Allergy or oral tolerance: 人體免疫反應 TH1-TH2 的平衡 Jenmalm M.C., Björkstén B. - PAI 9 (11) : 5-12 (1998) and many others Immune responses to allergens, pathogens, etc Type I diseases: Defense against infections Oral tolerance However: Autoimmune diseases Typ I diabetes IBD & Crohns disease Multiple Sclerosis TH 0 Tr1 Th 3 Treg TH 1 TH 2 IL-10 TGF- β Type II diseases: Allergic host defenses IgE synthesis and therewith Allergies Defense of parasites However also: Artherosclerosis Reumatoid athritis
第二型幫助型 T 細胞 (TH2) 媒介的過敏免疫防禦反應 - 寄生蟲 叮咬蟲類 過敏原與刺激物對障壁層器官的防治反應 Palm NW, et al. Nature 2012;484:465-72.
TH2 媒介的六大過敏免疫防禦機轉 增強障壁層 : 角質形成細胞和杯狀細胞增生 ( 粘液分泌 ) 移除與驅逐 : 打噴嚏 咳嗽 嘔吐 腹瀉 癢感 去活化 / 殺死 : 嗜酸性白血球媒介的寄生蟲殺死 ; 肥胖細胞媒介的毒液解毒 限制 : 肉芽腫形成 食物的限制 巢穴的破壞與傳播的限制 組織保護和修復 : 細胞外物質沉積 上皮化生 (Epithelium metaplasia) 障壁層修復 躲避 : 有條件式的反射反應 ( 例如只使用視覺 嗅覺或味覺就可以避免掉以前經歷過的不良過敏反應, 而不必再實際接觸到這些物質 ) 躲避有害的過敏原 刺激物與叮咬蟲類的毒液
基因表徵標記的改變會影響遺傳性過敏病的 臨床表現
環境因子基因表徵
cow s milk protein Remodeling or NEJM 2003; 349:207-208
Immune effects Furry animals
環境中有那些物質容易造成空氣污染 環境中會造成空氣污染的物質, 包括室內與室外的吸入型過敏原與空氣污染物 環境中會造成空氣污染的室內外的吸入型過敏原與空氣污染物的過度增加, 不但會造成免疫力正常的健康民眾容易產生呼吸系統疾病, 對於免疫力偏差的呼吸道過敏病人所造成的傷害, 會遠大於正常人 居家的環境污染影響健康最嚴重的確定因素主要包括抽煙與二手煙 居家鄰近交通頻繁的大馬路 居家環境潮濕且有黴菌滋生以及家中有塵蟎及確定會過敏的寵物過敏原
Indoor pollutions
過敏體質者避免接觸一些特定過敏原的方法 過敏原寵物塵蟎蟑螂黴菌 避免接觸的方法 遷移寵物和清掃房屋, 尤其是地毯和墊子的表面鼓勵學校禁止寵物進入 每 1 至 2 週以熱水清洗一次寢具和衣服每週一次, 把填充玩具放進冷凍庫中使用不通透的套子罩住床墊 枕頭和被褥使用除濕機 清掃房屋使用專業的除蟲方法使用不通透的套子罩住床墊和枕頭 使用稀釋的漂白水清洗發黴的表面使用除濕機修補滲漏處不要放置地毯使用高效能的 HEPA 空氣濾淨機
Images of dust mites, eggs, and feces
居家有那些物質容易造成空氣污染 目前我們已知的主要的室內空氣污染物成份包括懸浮微粒 (PM, particulate matter) 一氧化氮 二氧化氮 一氧化碳 二氧化碳 二氧化硫 甲醛 (formaldehyde) 和生物性內毒素, 這些污染物的產生來源可歸納如下列方式 : 1. 用天然氣或液化丙烷煮飯, 可產生細懸浮微粒 ( 包括 PM2.5) 二氧化碳 一氧化碳 二氧化硫 二氧化氮 以及一氧化氮
居家有那些物質容易造成空氣污染 2. 用木柴 煤油或煤煮飯可產生一氧化碳 氮氧化合物 二氧化硫和懸浮微粒 3. 用瓦斯 木柴 煤和煤油以及壁爐取暖者可產生一氧化碳 二氧化碳 一氧化氮 氮氧化合物以及懸浮微粒 ( 包括顆粒性油煙 ) 4. 使用含有揮發性有機物甲醛的泡沫充填物 粘膠 防火板 壓縮板 合板 地毯隔板以及編織物的裝璜材料, 以及使用油漆或其他可釋放異氰的材質
居家有那些物質容易造成空氣污染 5. 其他刺激氣體如家用噴霧劑 揮發性有機化合物 ( 如芳香劑 清潔劑 烹調油等 ) 和其他空氣污染物 6. 抽煙與二手煙可產生大量而複雜的混合氣體 蒸氣 和懸浮微粒 ( 包括 PM2.5), 是最常見的室內刺激物的來源, 菸草的煙霧中已鑑定出 4,500 種以上的化合物和污染物, 其中包括可吸入性懸浮微粒 多環氫碳化合物 一氧化碳 二氧化碳 一氧化氮 尼古丁和丙烯醛 (acrolein) 等
室外有那些物質容易造成空氣污染 室外空氣污染 ( 目前歸類為第一級致癌物與肺癌有關 ) 的型式主要可分為 : 工業煙霧 ( 二氧化硫顆粒複合物 ) 和光化煙霧 ( 臭氧和氮氧化合物 ) 以及懸浮微粒, 在某些地區可混合存在 ( 所謂的霾害 ) 空氣污染物的程度多寡乃受天候條件和當地的地理特徵影響 室外懸浮微粒 ( 目前也被歸類為第一級致癌物與肺癌有關 ) 包括人為 ( 如來自車輛 工廠 焚化爐之廢氣 香煙等 ) 及自然環境 ( 如森林火災所造成的霾害或大陸的沙塵暴及工廠汽車汙染的霾害等 ) 的影響 汽機車, 特別是柴油車所排放的廢氣最為可怕, 因為它所產生的超細懸浮微粒體積最小, 而且柴油車所噴發的超細懸浮微粒是一般汽車的 100 倍, 因此引發人體呼吸道疾病及癌症的可能性也就越大
中華民國各項空氣污染物空氣品質標準規定 項目 標準值 單位 總懸浮微粒 (TSP) 二十四小時值二五 年幾何平均值一三 μg/m 3 ( 微克 / 立方公尺 ) 日平均值或二十四小時一二五粒徑小於等於十微米 ( μm) 值之懸浮微粒 (PM 10 ) μg /m 3 ( 微克 / 立方公尺 ) 年平均值 六五 粒徑小於等於二 五微米 ( μ m) 之細懸浮微粒 (PM 2.5 ) 二十四小時值 年平均值 三五 一五 μg /m 3 ( 微克 / 立方公尺 ) 小時平均值. 二五 二氧化硫 (SO 2 ) 日平均值. 一 ppm( 體積濃度百萬分之一 ) 年平均值. 三 二氧化氮 (NO 2 ) 小時平均值. 二五年平均值. 五 ppm( 體積濃度百萬分之一 ) 一氧化碳 (CO) 小時平均值三五八小時平均值九 ppm( 體積濃度百萬分之一 ) 臭氧 (O 3 ) 小時平均值. 一二八小時平均值. 六 ppm( 體積濃度百萬分之一 ) 鉛 (Pb) 月平均值 一. μg/m 3 ( 微克 / 立方公尺 )
環保署室外空氣污染物濃度與污染 副指標值對照表 污染物 PM 10 SO 2 CO O 3 NO 2 24 小時 24 小時 24 小時內 24 小時內 24 小時內 統計方式 平均值 平均值 最大 8 小時平均值 最大小時值 最大小時值 單位 μg/m 3 ppb ppm ppb ppb PSI 值 50 50 30 4.5 60-100 150 140 9 120-200 350 300 15 200 600 300 420 600 20 400 1200 400 500 800 40 500 1600 500 600 1000 50 600 2000
PSI 值與健康影響 ( 環保署 ) 空氣污染指標 (PSI) 0~50 51~100 101~199 200~299 >=300 良好普通不良非常不良有害 對健康的影響 狀態色塊 Good Moderate Unhealthful Very Unhealthful Hazardous 人體健康影響 對一般民眾身對敏感族群健對敏感族群會體健康無影響 康無立即影響 有輕微症狀惡化的現象, 如臭氧濃度在此範圍, 眼鼻會略有刺激感 對敏感族群會有明顯惡化的現象, 降低其運動能力 ; 一般大眾則視身體狀況, 可能產生各種不同的症狀
細懸浮微粒 (PM 2.5 ) 指標對照表與活 動建議指標等級 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 分類低低低中中中高高高非常高 PM 2.5 濃度 (μg/m 3 ) 一般民眾活動建議 敏感性族群活動建議 0-11 12-23 24-35 36-41 42-47 48-53 54-58 59-64 65-70 71 正常戶外活動 正常戶外活動 任何人如果有不適, 如眼痛, 咳嗽或喉嚨痛等, 應該考慮減少戶外活動 正常戶外活動 有心臟 呼吸道及心血管疾病的成人與孩童感受到癥狀時, 應考慮減少體力消耗特別是減少戶外活動 任何人如果有不適, 如眼痛, 咳嗽或喉嚨痛等, 應減少體力消耗, 特別是減少戶外活動 1. 有心臟 呼吸道及心 1. 有心臟 呼吸道及心血管疾病的成人與孩童, 應減少體力消耗, 血管疾病的成人與孩童, 特別是減少戶外活動 以及老年人應避免體力 2. 老年人應減少體力消耗 消耗, 特別是避免戶外 3. 具有氣喘的人可能需增加使用活動 吸入劑的頻率 2. 具有氣喘的人可能需增加使用吸入劑的頻率
各國細懸浮微粒空氣品質標準 制定現況
空氣汙染細懸浮微粒 (PM2.5) 濃度與 居家環境對人體健康的影響 台北 2014 年 PM2.5 濃度將近 20 微克 台中 25 高雄 30, 是世界衛生組織 10 微克的 2~3 倍 台大公衛學院職工所教授鄭尊仁指出,PM2.5 只要降到 15 微克, 每年減少死亡 1~3 萬人 鄭教授強調, 低樓層 (1~3 樓 ) 監測到的 PM2.5 濃度比中高樓層 (6~9 樓 ) 高 10~20%, 若住宅離道路近且道路面積大或附近有工地, 濃度也會增加 若住宅附近有綠地 河川等則降低濃度
懸浮微粒 大氣懸浮微粒主要來自化石燃料的燃燒與機械力研磨, 由元素碳 有機碳化合物 金屬 硫酸鹽 硝酸鹽等許多成分組成 也可由人類行為如燃燒而產生 這些微粒大致可依粒徑大小分成 3 類, 分別是超細粒徑顆粒 ( 小於 0.1 微米 ) 細粒徑顆粒 (0.1 至 2.5 微米 ), 以及粗粒徑顆粒 (2.5 至 10 微米 ) 小於 2.5 微米的懸浮微粒 (PM2.5) 對人體健康的影響最大 因為小於 2.5 微米的懸浮微粒可深入人體自由穿透
不同粗細懸浮微粒的特性
細懸浮微粒 (PM2.5) 生成機制 細懸浮微粒 (PM2.5), 係指懸浮在空氣中氣動粒徑小於 2.5μm 以下的粒子 PM2.5 懸浮微粒來源可分為自然界產出及人類行為產出等二種 自然界產生源包含火山爆發 地殼岩石等, 人類行為則以燃燒為主, 如石化燃料及工業排放 移動源廢氣等燃燒行為 PM2.5 包含許多化學性物質, 其中經光化反應後, 常見形成組成有原生性有機碳 衍生性有機碳 元素碳 硫酸鹽 硝酸鹽 及其他離子性物質, 反應生成機制相當複雜, 如下圖所示
細懸浮微粒 (PM2.5) 生成機制
室外空氣汙染 台灣空氣品質除了受到本地固定污染源 ( 工廠 工業區 ) 及移動污染源 ( 汽機車 ) 影響外, 每年從台灣境外地區移入的污染亦嚴重影響台灣空氣品質, 包括人為及自然環境的影響 ( 如印尼森林火災所造成的霾害或大陸的沙塵暴 ) 室內空氣汙染源約有 28% 是來自室外空氣污染 近年來大陸沙塵暴日益嚴重已成為台灣室外空氣污染源的最重要來源之一
沙塵天氣的種類 浮塵 : 無風或風速 <=3 米秒塵沙浮游在空中能見度 <10 km 揚沙 : 風將地面塵沙吹起能見度約 1~10 km 沙塵暴 : 強風將地面塵沙吹起能見度 <1 km 強沙塵暴 : 大風將地面塵沙吹起能見度 <500 m 特強沙塵暴 : 狂風將地面塵沙吹起能見度約 <50 m 雖然沙塵暴的定義為強風將地面塵沙吹起能見度 <1 km 的沙塵天氣才稱之 但是在台灣的媒體報導的所謂沙塵暴乃是統稱造成天氣能見度不佳的沙塵天氣皆稱之沙塵暴
沙塵暴的發生與影響 沙塵造成空氣中懸浮微粒成分改變, 金屬元素僅地殼元素 Al Fe Ca Mg 及 Mn 之濃度較平日增加, 微粒中硝酸鹽及硫酸鹽也會出現變化 沙塵影響期間,PM10 PM 2.5 濃度均會上升, 但以粗粒 PM2.5~10 增加較多 沙塵由北向南輸送, 懸浮微粒濃度上升趨勢亦由北向南 沙塵暴的行進過程中, 會捲起 攜帶並累積工業廢氣中的有害物質
沙塵暴的發生與影響 沙塵暴懸浮微粒中帶有多種生物性成分 包括如下 : 黑管狀黃柄黴菌屬 (Aureobasidium) 毛殼菌屬 (Chaetomium) 麴菌屬 (Aspergillus) 及酵母菌類等真菌種類 葡萄黴菌屬 (Botrysporium) 嗜脂著色黴 (Rhinocladiella) 及香石竹芽腐黴菌屬 (Trichothecium), 則只出現在沙塵暴期間 上述黴菌屬過敏原也會對氣喘 呼吸道疾病患者造成影響 沙塵暴懸浮微粒中帶有約 200 種細菌, 即使在空氣中經過一段時間的光反應後, 仍可存活生長 沙塵暴懸浮微粒中曾被發現帶有漢他病毒等致病原
沙塵對民眾日常生活及健康之影響 沙塵在傳輸過程如果再混合加入人為排放的空氣污染物, 則對人體健康更會有不良影響 沙塵會阻塞植物氣孔妨礙光合作用進行, 改變植物生長以及加強植物花粉過敏反應
細懸浮微粒 (PM2.5) 如何影響敏感脆弱族群 細懸浮微粒 (PM2.5) 會入侵身體, 深入到肺泡, 甚至沉入肺泡的微血管中, 可以自由穿透人體的細胞組織, 藉由血液循環, 跑遍全身各處 對於全身都會有影響, 特別是心 肝 肺 腎及大腦 對於呼吸道的影響, 主要的症狀有咳嗽 呼吸困難等, 不但會降低肺功能 促發氣喘 引起慢性氣管炎, 還可能增加呼吸疾病的住院率及死亡率以及老人和孩童的慢性呼吸系統疾病的危險性 兒童中耳炎的反覆發作, 嚴重的話會導致兒童聽力受損 對於心臟方面, 它會造成心跳速率不規律, 以及心跳該快不快 該慢不慢的心跳速度變異性降低, 這些都可能會引發心肌梗塞等心臟病風險 會降低左心室的功能, 也可能造成心臟衰竭等嚴重的心臟病 會造成冠狀動脈疾病 會影響自主神經系統的恆定性
細懸浮微粒 (PM2.5) 如何影響敏感脆弱族群 可能會造成早產 流產的機率增加及新生兒的死亡 會使孩童學習及語文記憶能力下降, 達平均 3.4% 會引起主動脈粥狀硬化 中風病人的死亡率和他死前 2 小時所接觸的空氣微粒污染程度有關 會造成神經退化性疾病, 如阿茲海默症 ( 老年痴呆症 ) 會引起精神官能症 ( 憂鬱症 ) 如果空氣中的懸浮微粒中含有金屬成份, 有可能會引發肺癌 PM10 每增加 10 微克, 肺腺癌增加 51%;PM2.5 每增加 5 微克肺腺癌增加 55%
細懸浮微粒 (PM2.5) 如何影響敏感脆弱族群 細懸浮微粒 (PM2.5) 對人體呼吸系統主要有三種影響 : 對主支氣管產生危害, 造成纖毛麻痺 支氣管粘膜過度分泌 粘液腺增生, 引起可逆性痙攣, 抑制深呼吸, 並漫延至小支氣管道 粒徑較小之微粒對末稍細支氣管有強烈之影響, 且低濃度的微粒即可造成明顯的反應, 並可能形成慢性支氣管炎 細支氣管擴張 肺水腫或支氣管纖維化等症狀 粒徑 1μm 以下之微粒特別容易到達細肺泡組織, 促使肺部之巨噬細胞明顯增加, 形成肺氣腫並破壞肺泡
在空氣汙染細懸浮微粒 (PM2.5) 暴增 的期間, 氣喘族群的就醫率變化情況 在過敏氣喘免疫科的門診過敏氣喘病人大幅增加 30% 以上, 多以下列症狀表現 : 皮膚過敏病人呈現全身皮膚惡化 皮膚癢 嚴重搔抓 蕁麻疹甚致繼發感染等症狀 結膜炎病人呈現眼睛紅 眼睛癢 眼瞼濕疹受傷等症狀 鼻子過敏病人呈現流鼻涕 鼻塞 鼻子癢 打噴嚏 用嘴呼吸和睡眠障礙等症狀 呼吸道過敏病人呈現咳嗽 胸悶 喘鳴 呼吸困難等症狀 鼻竇炎 中耳炎等症狀的急性發作
在空氣汙染細懸浮微粒 (PM2.5) 暴增 的期間, 氣喘族群的就醫率變化情況 在過敏氣喘免疫科的門診過敏氣喘病人大幅增加 30% 以上, 多以下列症狀表現 : 皮膚過敏病人呈現全身皮膚惡化 皮膚癢 嚴重搔抓 蕁麻疹甚致繼發感染等症狀 結膜炎病人呈現眼睛紅 眼睛癢 眼瞼濕疹受傷等症狀 鼻子過敏病人呈現流鼻涕 鼻塞 鼻子癢 打噴嚏 用嘴呼吸和睡眠障礙等症狀 呼吸道過敏病人呈現咳嗽 胸悶 喘鳴 呼吸困難等症狀 鼻竇炎 中耳炎等症狀的急性發作
如何避免空氣污染物懸浮微粒與過敏原 對人體 ( 包括過敏氣喘病人 ) 的危害 由於空氣汙染暴增大量懸浮微粒 ( 尤其是 PM2.5), 造成空氣品質惡化, 因此患有呼吸道疾病或心血管疾病之民眾, 尤其是老年人或小孩, 在此期間應該遵守下列原則 : 盡量避免出門, 緊閉門窗, 居家使用空調, 可使用具高效能粒子空氣過濾 (high-efficiency particulate air filter;hepa) 系統的空氣清淨機 如需外出, 則應帶上口罩 護目鏡穿著長袖衣物與長褲以隔離髒空氣, 避免直接之接觸 回家後儘速清潔衣物與身體 戴隱形眼鏡者因可能會刺激眼睛我們建議暫時不帶 氣喘患者或呼吸道敏感族群外出須攜帶急救藥物 年紀大的氣喘患者如要外出, 尤其是出外晨間運動, 最好還須要有家人陪伴以防萬一
如何防止或減輕這些影響, 停課有幫助嗎 由於有研究顯示當懸浮微粒 (PM10) 濃度每增加 100 微克 / 立方公尺時, 對高氣道敏感度的過敏氣喘病童會增加 1.39 倍的臨床呼吸道症狀 所以我們建議當如果懸浮微粒濃度超過 1000 微克 / 立方公尺時, 學校應該取消戶外活動課程 當懸浮微粒濃度超過 1500 微克 / 立方公尺時, 學校應該考慮讓過敏氣喘學童不必上課 當懸浮微粒濃度超過或遠超過 2000 微克 / 立方公尺時, 學校應該考慮讓成長中的學童停止到學校上課
氣喘病童降低臥室懸浮微粒
氣喘病童降低室內過敏原與空氣污染物
避免過敏原與空氣污染物對人體的危害 我們知道反覆呼吸道疾病與過敏氣喘病症狀的發生和環境中空氣污染物與過敏原的量息息相關, 因此, 縱使無法達到完全的控制, 仍須儘可能控制室內外環境以減少過敏原與空氣污染物 ( 包括懸浮微粒 [ 尤其是 PM2.5] 刺激物和香煙 ) 對人體尤其是過敏氣喘病人的危害
居家環境空間空氣污染排行榜 廚房 吸煙客廳 儲藏室 佛堂 鞋櫃區 浴室 衣帽間 臥室 書房 不吸煙客廳 玄關 陽台
避開室內過敏原 居家塵蟎防治 維持室內陽光充足 空氣流通及降低室內濕度, 使用空調或空氣清淨機是減少室內空氣中貓 狗 蟑螂與黴菌孢子等過敏原最好的方法
避開室內空氣污染原 避開室內空氣污染原的最有效辦法最重要的就是不吸菸也不吸二手菸 除了戒菸外, 就是要把其他的空氣污染物質儘可能的減少產生及排到室外 維持廚房燃燒系統正常運作, 充分的通風與排氣, 避免使用噴霧劑 避免接觸揮發性有機化合物 ( 如芳香劑 清潔劑 烹調油煙等 ), 以及必要時使用具 HEPA 系統的空氣清淨機等, 也是重要且有效的方法
打掃時應注意那些事項 打掃時打掃的人應穿戴口罩 手套 防護衣或圍裙 打掃完一個小時以上, 再讓有過敏氣喘體質的家人回家 打掃原則為儘可能由較高處往較低處打掃 打掃原則為儘可能從較乾淨的區域 ( 如臥室 ) 先打掃, 再依污染程度逐漸打掃至其他區域 打掃方式須先乾後濕 先用吸塵器 除塵紙打掃後, 再用濕布抹擦
空氣汙染與過敏氣喘小叮嚀 環境中會造成空氣污染的物質, 包括室內與室外的吸入型過敏原與空氣污染物 環境中會造成空氣污染的室內外的吸入型過敏原與空氣污染物的過度增加, 不但會造成免疫力正常的健康民眾容易產生呼吸系統疾病, 對於免疫力偏差的呼吸道過敏病人所造成的傷害, 會遠大於正常人 我們需儘可能控制室內外環境以減少室內過敏原與空氣污染物 ( 包括懸浮微粒 [ 尤其是 PM2.5] 刺激物和香煙 ) 對人體尤其是過敏氣喘病人的危害
感謝您的聆聽 馬偕兒童醫院過敏免疫風濕科 台灣氣喘衛教學會榮譽理事長 台灣兒科醫學會過敏免疫風濕次專科委員會主任委員 徐世達醫師