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陈根:在我们充满微尘的环境里,我们的身体发生了什么?

 陈根谈科技 2020-07-25

/陈根

我们的身体就像一台运行有序的机器,进行着人们生存所需的重要过程。在我们甚至没有意识的情况下,我们的身体正在持续地保持着呼吸,也正因如此,少有人留意我们身体与外界发生的微小变化。

例如:在我们充满微尘的环境里,我们的身体机理是如何反应的?

事实上,我们每天呼吸的空气是几种气体的混合物,虽然我们的身体主要需要氧气,但我们也吸入空气的其他成分。空气是由水蒸汽、粉尘颗粒、孢子和花粉组成,这些微小颗粒被称为气溶胶,主要来自于自然环境。

  

城市化环境将许多非自然成分释放到空气中,烟灰、烟雾、灰尘等颗粒通过人类活动被释放到大气层中,当燃烧化石燃料、汽车尾气和发电厂产生有害副产物进入大气时,就会出现空气污染,但许多人类活动无法避免有害物质进入人类呼吸的空气中。

那么,我们的主要呼吸器官——肺,又是如何应对大气尘埃颗粒?日复一日,我们的肺部吸入含有大量颗粒物的空气,是否有一种机制可以消除这些尘埃颗粒呢?

通常来说,人体有许多种防御机制,包括:黏液、纤毛和白细胞,能够帮助身体对抗吸入的异物。

人体有“黏液和纤毛”帮助过滤粉尘颗粒,鼻腔粘膜或者呼吸道粘膜贯穿整个鼻腔,从鼻孔至气管,杆状细胞分泌粘液,而纤毛是细小的毛发状结构,从上皮细胞延伸出来,与鼻腔粘膜排列在一起。

当人体吸入污染气体时,粉尘颗粒和空气一起被吸入,然后再通过鼻腔排出体外。在这个阶段中,最大的颗粒被鼻毛和鼻涕所捕获,接着更小的颗粒会进入咽部,咽喉有一个保护性的粘膜层。粘液再次将它们困在这里,这些颗粒最终将以痰液的形式吐出来,或者被胃液吞掉消化。

除了捕获外来颗粒之外,鼻腔和咽喉的粘液还含有一些重要成分,可以帮助对抗和摧毁这些颗粒。粘液含有一种重要的抗体——IgA,有助于排除毒素和病原体,否则这些毒素和病原体会渗透到粘膜表面

尽管人体采取了特别护理措施来阻止粉尘等外来颗粒进入人体,但仍有一些颗粒会进入肺泡,肺泡的主要功能是气体交换,其内部没有纤毛和粘液,因为粘液过于粘稠,会减缓氧气和二氧化碳气体交换,所以需要另一种防御方式。

在肺泡位置,肺部巨噬细胞发挥了重要作用,它们是较大的吞噬细胞,能够摄取有害外来物质,肺泡吞噬细胞寻找沉积的颗粒,然后与这些颗粒结合在一起,吞下消化它们。在肺部被病毒感染或者受到威胁的情况下,中性粒细胞(一种防御性白细胞)会被人体调用对抗感染。

  

此外,研究表明,细颗粒物对人体健康的危害要更大,因为直径越小,进入人体呼吸道的部位越深。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道2μm以下的可深到细支气管和肺泡。

细颗粒物进入人体到达肺泡后,直接影响肺的通气功能,使机体容易处在缺氧状态。而且这种细颗污染粒物一旦进入肺泡,吸附在肺泡壁上很难掉落,而这种吸附是不可逆转的。

显然,人体自有机制致力于清除通过吸入人体的外来物质和粉尘颗粒。所以,我们步入一个尘土飞扬的小巷道,或者被暴风雨前的大风困住时,再或者在看似干净的房间里,我们的身体系统也随时做好了应对准备

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