综述：城市和农村地区室外空气中石棉浓度的系统评价

《Journal of Hazardous Materials Advances》：A systematic review of outdoor airborne asbestos concentrations in urban and rural areas

本综述系统评价了城市和农村地区室外空气中石棉浓度的现有文献，重点关注建筑中石棉含量材料（ACM）或含石棉汽车部件（如刹车片）为主要污染源的区域。文章指出，即使在无石棉相关工业或高水平天然石棉（NOA）的地区，环境中仍可能存在低水平但不可忽视的空气传播石棉纤维，其浓度范围从低于检测限（LOD）至高达200,000 f/m3。综述强调了标准化采样和分析方法（如扫描电镜SEM与能谱仪EDX联用）的必要性，并讨论了低水平环境暴露与间皮瘤等癌症风险的潜在关联，呼吁进一步研究以评估人群健康风险。

　　

摘要

石棉是一组矿物质，因其独特的物理性质曾被广泛用于众多行业。其广泛的历史使用加上纤维的持久性，导致其在各种环境中普遍存在。含石棉材料（如石棉水泥屋顶板）的降解可能导致石棉纤维扩散到环境空气中。石棉具有致癌性，环境中的低水平暴露也与癌症相关。本综述旨在调查在建筑中含石棉材料或含石棉汽车部件为主要来源的地区，人群在多大程度上可能暴露于室外空气中的石棉。

1. 引言

石棉指天然存在的六种纤维状硅酸盐矿物，根据化学成分和形态分为蛇纹石类或角闪石类。温石棉（俗称白石棉）属于蛇纹石族。角闪石类包括五种石棉：青石棉、铁石棉、阳起石、透闪石和直闪石。角闪石纤维化学上更稳定，被认为比温石棉纤维更具危害性。商业上最常用的石棉类型是温石棉，占90-95%，其次是铁石棉和青石棉。

石棉纤维具有非凡的抗拉强度、耐久性和耐热性。由于这些独特的物理特性，石棉已在全球各种行业中得到广泛应用。石棉主要用于建筑材料，包括隔热材料，以及水泥产品中以增强耐久性和防火性能。一些广泛使用的石棉水泥产品包括屋顶板、墙板、地板砖、通风管道和管道。石棉也广泛用于磨蚀产品，如汽车刹车片和离合器。

国际癌症研究机构（IARC）已评估科学证据并将石棉暴露分类为对人类致癌（即1类）。根据IARC的评估，有充分科学证据得出结论，暴露于所有形式的石棉均可导致恶性间皮瘤以及肺癌、喉癌和卵巢癌。此外，暴露于石棉可能导致肺纤维化（石棉肺）和其他胸膜疾病，包括胸膜斑和胸膜增厚。据世界卫生组织（WHO）称，接触石棉每年在全球导致超过20万人死亡。从石棉暴露到疾病发展有一个很长的潜伏期，通常是数十年，这意味着即使在几十年前就已禁止使用石棉的国家，石棉相关疾病可能继续出现。

WHO区分职业性和非职业性石棉暴露。非职业性暴露是一个广义术语，包括工作场所外的几种暴露类型，包括环境暴露。环境暴露通常根据来源进行细分：暴露于“天然存在的石棉”（NOA），暴露于石棉相关工业（例如石棉水泥制造厂）附近，或通过使用含石棉的商业产品暴露。NOA指当地土壤和天然岩层中发现的石棉，石棉纤维可能通过自然风化或人类活动（例如采矿）释放到空气中。建筑中ACM的广泛使用可能是城市和工业地区的主要暴露来源，特别是在已禁止或管制石棉使用的国家。ACM由于解构、机械损伤和自然风化引起的腐蚀过程而倾向于降解。研究表明，气候和环境暴露，如雨水、酸雨和大气污染，会导致石棉水泥产品的风化。松散结合在风化石棉水泥屋顶上的石棉纤维可以被风带走进入环境空气，被人吸入，或者纤维被雨水冲走，从而进入周围的土壤和环境。特别是石棉水泥屋顶板的降解，会向环境空气中贡献低水平的石棉纤维排放。

1.1. 空气样本的分析方法

有多种分析方法和采样方法，具有不同的标准准则来测量空气中石棉浓度。这可能会引入偏差并使不同研究的结果难以比较。WHO将可吸入石棉纤维定义为长度大于5 μm、直径（D）小于3 μm且长径比大于3:1的颗粒。

用于量化空气中石棉浓度的三种主要显微技术是：相衬显微镜（PCM）、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。SEM和TEM通常与能量色散X射线光谱仪（“TEM-EDX”或“SEM-EDX”）结合使用，可以确定纤维的化学成分，从而将石棉纤维与非石棉纤维分开。PCM本身无法获得纤维的化学信息，因此该方法对石棉纤维不具有特异性。然而，可以将PCM与偏光显微镜（PCM-PLM）结合以区分石棉和非石棉纤维并量化石棉纤维的类型。电子显微镜比PCM具有更高分辨率的优势，使得识别直径D<0.2 μm的纤维成为可能。PCM是一种比电子显微镜成本更低的方法，已标准化且有多年的经验。相反，TEM和SEM相当昂贵，更耗时，并且需要操作员更高水平的培训。

1.2. 综述的目的和范围

本系统评价的目的是综合和评估关于在没有附近石棉相关工业或高水平NOA存在的室外环境中测量的空气传播石棉水平的现有文献。调查在石棉纤维来源分散的环境（如建筑中的ACM或含石棉汽车部件）中人群可能暴露于石棉的程度非常重要。主要研究问题是：现有文献表明在这些环境设置下的农村和城市地区，室外空气传播石棉水平如何？在本综述中，我们还对监测研究中采用的分析方法进行了批判性评估，并提出了未来测量环境中空气传播石棉水平的研究建议。此外，还将讨论空气传播石棉纤维水平与健康问题的关系。

2. 方法

这是一个关于农村和城市地区空气传播石棉的系统评价和叙述性综合。我们进行了相关数据库的全面检索，以确定解决该目标的研究。然后我们筛选了检索到的研究，并纳入了符合预定义资格标准的研究。然后从纳入的研究中提取被认为相关的数据，并用于创建系统概述以提供批判性评价。

2.1. 文献检索

通过在三个数据库（PubMed、EMBASE和Web of Science）中进行系统检索来识别和获取相关研究。此外，还查阅了先前文献综述的参考文献列表，并通过Google Scholar添加到文章的总体库中。我们在所有数据库中使用三个方面的检索：暴露、测量类型和鉴定方法。这三个方面在最终的检索字符串中组合。

2.2. 资格标准

根据综述的目标预定义了纳入和排除标准。简而言之，我们纳入了经过同行评审和发表的监测研究，涉及在室外环境中进行空气传播石棉量化的主要或次要数据收集和分析。次要数据指最初为其他目的收集的现有数据。该综述仅包括英文研究。至少，纳入的研究应在城市、住宅、工业或农村地区进行测量。如果所有测量都在已知附近有石棉相关工业源或高水平NOA作为空气传播石棉主要来源的区域进行，则排除这些研究。此外，如果所有测量都是在灾难性事件（例如地震或世界贸易中心倒塌）的背景下进行的，则排除这些研究。仅纳入根据WHO尺寸标准计数纤维的研究。至少，纳入的研究需要提供关于采样程序和分析方法的预定义细节集。

2.3. 选择过程

我们使用基于网络的工具Covidence来管理和进行系统评价的筛选和数据提取。选择过程包括两个步骤：标题和摘要筛选以及全文筛选。筛选程序在每个步骤之前进行了测试和修改。文章由两位评审员在两个步骤中独立筛选。两位作者进行了标题和摘要筛选，并在筛选过程结束后会面讨论分歧。如果需要，请第三位评审员协商解决分歧。然后由两位作者进行全文筛选，第三位编码员审查两位评审员之间的分歧，并就是否纳入文章进行数据提取做出最终决定。PRISMA流程图显示了系统评价中的筛选过程概述。

2.4. 数据提取

我们开发了一个标准化的数据提取模板，确保跨所有研究一致和系统地收集相关信息。提取了样本数量和采样地点、采样位置（包括环境类型：城市、住宅、工业、农村或其他）的数据。提取的石棉浓度信息包括空气传播石棉浓度的平均值和范围，以及是否测量了直径低于0.2 μm的纤维。还提取了分析方法（例如PCM）、测量离地高度和检测限（LOD）的数据。记录了天气、季节、时间间隔及其与空气传播石棉浓度相关性的细节，但仅在结果中简要和描述性地提及。此外，还记录了作者是否提到研究区域仍在使用含石棉刹车片和离合器。在可获得的情况下，报告了作者关于哪些来源可能造成石棉污染的假设。

2.5. 数据呈现

对纳入研究的结果进行了描述性呈现。对石棉排放主要归因于含有ACM的建筑的研究进行了更详细的描述。这包括介绍研究区域的特征、采用的方法、空气传播石棉浓度（包括其他主要发现）以及潜在的污染源。目前尚无完善的标准化指南用于系统评估监测室外环境中空气传播石棉纤维的研究质量。为确保研究达到一定质量水平，我们建立了关于最低可用信息的标准。

3. 结果

3.1. 研究选择

数据库检索得到2,948条记录，通过Google Scholar添加了13条记录（总计2,961条）。去除重复后，1,953项研究接受了标题和摘要筛选。在169项接受资格评估的全文研究中，共有22项研究被纳入数据提取。

纳入的研究根据研究区域石棉排放的主要来源分为两组。主要组包括9项研究，石棉排放主要归因于含有ACM的建筑，无论是由于翻新、拆除还是腐蚀。其余13项研究组成了一个次要组，这些研究在仍在使用含石棉刹车片和离合器的地区进行。因此，假定车辆交通的排放对这些研究中的空气传播石棉浓度有显著贡献。

3.2. 室外空气样本中石棉浓度的研究

在主要组中，九项研究中有四项在波兰的农村和城市环境中进行，石棉曾被广泛用于建筑材料，如建筑上的波纹屋顶板和覆面板。根据Krakowiak等人（2009）的研究，波兰石棉产品总量约为1500万吨，其中96%以石棉水泥板的形式存在。以下是每项研究的主要发现简要总结。

Krakowiak等人（2009）调查了波兰索斯诺维茨（约有19万居民）的空气传播石棉浓度。据估计，约98%的单户住宅、住宅街区、公共和制造部门建筑的建筑材料（屋顶和立面覆盖层）含有石棉。采样点根据靠近具有不同腐蚀程度的ACM的位置选择。然而，测量高度未知。浓度通过PCM测定，并通过SEM-EDX分析额外验证。在100个空气样本中，有51个样本的石棉浓度低于1000 f/m³的LOD。对其余样本，浓度范围从1,000到9,000 f/m³。这些可吸入纤维被鉴定为青石棉和温石棉。最高浓度出现在紧邻含有ACM的建筑附近，平均值为1,800 f/m³（³）。在距离含有ACM的建筑100-500米的地点或假定无ACM的地点，平均浓度低于LOD。数据显示，高风速仅在距离含有ACM的建筑100-500米的地点显著增加了空气传播石棉纤维的水平。

Szeszenia-D?browska等人（2012）作为政府消除石棉计划的一部分，分析了波兰所有省份住宅和城市区域的大量空气样本。这些样本中的一小部分（n=380）收集于附近有前石棉水泥厂的区域和最近遭受飓风袭击的区域。根据我们的资格标准，本综述中排除了这些采样点的结果。在1,511个采样点收集的其他5,582个样本在离地1.5米的高度收集，并通过PCM-PLM分析。波兰全国的平均石棉纤维浓度为472 f/m³。在总采样点中，有120个（7.9%）的浓度低于180 f/m³的LOD。基于关于石棉进口和消费的数据，结果表明每个省份石棉消费量每增加1吨/平方公里，平均石棉纤维浓度增加50 f/m³。然而，这是基于所有空气样本的。作者报告称，石棉的环境污染主要是由于建筑中含石棉构件释放石棉纤维造成的。

在其余两项波兰研究中，Pawe?czyk和Bo?ek（2015）以及Buczaj等人（2014），所有测量均使用PCM进行。测量离地高度未知。Pawe?czyk和Bo?ek（2015）在波兰西南部的20个城镇收集了60个空气样本。在每个城市，一个采样点位于镇中心繁忙十字路口附近。在这项研究中，一天内测量了三次空气传播纤维浓度。纤维浓度范围从141 f/m³到近1,700 f/m³。最低浓度出现在小城市，最高浓度出现在大城市。通常，高峰时段浓度最高。在60个空气样本中，有21个纤维浓度低于200 f/m³，仅在三个点超过1,000 f/m³。

Buczaj等人（2014）调查了波兰东南部卢布林地区农村环境中三种不同类型农场的空气传播石棉浓度。每个农场的屋顶根据ACM的技术状况进行评级，这主要取决于磨损程度和缺乏保护层。在每个农场，研究人员在2009-2011年间在距离建筑几米内的三个不同地点收集了72个样本。农场C没有石棉产品，纤维浓度平均值最低（30 f/m³）。农场A的石棉水泥屋顶技术状况良好，平均浓度为328 f/m³。平均浓度最高（529 f/m³）出现在农场B，其石棉屋顶技术状况较差。农场A有24%的样本未检测到石棉纤维，农场B为10%，农场C为71%。

主要组中的其余研究包括两项来自意大利的研究，一项来自韩国的研究和两项来自中国的研究。Capella等人（2020）调查了2014年和2016年两次活动中意大利都灵城市地区的空气传播石棉浓度。都灵没有石棉生产工厂，但含石棉屋顶和其他ACM很丰富。含有NOA的天然来源（即岩石）环绕着城市。总共在都灵市24个区的24个地点在离地1.5米的高度收集了48个空气样本。所有样本均使用SEM-EDX进行分析。常见于许多ACM中的青石棉和直闪石石棉在任何样本中均未检测到。2014年和2016年温石棉石棉的平均浓度分别为7,500 f/m³和2,700 f/m³。它们的存在归因于来自天然和人为来源（即ACM）的扩散。然而，不确定这两种来源中哪一种对空气传播石棉水平的贡献最大。透闪石/阳起石石棉的平均浓度为600 f/m³。由于这些石棉纤维在意大利未被工业化和商业化使用，它们在空气中的存在与从含有它们的露头岩石扩散而来的天然来源有关。空气中透闪石/阳起石的存在也与输送从露头岩石扩散的矿物纤维的风向相关。

Gualtieri等人（2009）调查了意大利艾米利亚-罗马涅大区城市和工业区域的空气传播石棉浓度。作者在不同类型的环境中收集了空气样本，包括具有ACM屋顶的工业区，但也包括清洁区以建立空气传播石棉的背景水平。在本综述中，我们仅审查了在没有NOA或潜在主要石棉排放工业源（例如特殊废物储存中心）的区域收集的样本。在每个地点，使用大流量采样系统在六个位置连续收集一周，每个季节一次，然后通过SEM和TEM测定浓度。测量高度未知。在四个采样点未检测到石棉纤维。其中三个地点是清洁区域，第四个地点位于一个有石棉屋顶的大型保龄球场附近。在另外两个地点，平均浓度范围在7-13 f/m³之间。这些地点位于两个陶瓷砖生产厂1-50米范围内，这些工厂有大型建筑，石棉水泥屋顶面积高达约50,000平方米。

Jung等人（2021）评估了韩国几个地区和城市的城市、住宅和农村地区的可吸入石棉浓度。还在其他可能土壤中天然石棉含量高的地点（例如矿区、棒球场）进行了测量。这些结果未包含在我们的综述中。对于住宅环境，他们选择了七个使用含石棉景观石建造的人工河流。所有样本均在离地1.5米的高度收集，并通过PCM和TEM分析。城市地区的平均纤维浓度为320 f/m³（PCM）和460 f/m³（TEM），农村地区为560 f/m³（PCM）和450 f/m³（TEM），住宅地区为1,610 f/m³（PCM）和460 f/m³（TEM）。检测到的唯一石棉纤维类型是透闪石，并且仅在住宅区域的1/39样本（900 f/m³ (TEM)）和城市区域的1/28样本（900 f/m³ (TEM)）中检测到。在农村地区，未确定石棉纤维的类型。

Wei等人（2012）在中国云南省西北部大姚县的农村地区进行了室外和室内空气样本采集。大姚县约5%的表面积包含一层薄薄的青石棉矿露头。为符合本综述的资格标准，仅纳入在没有露头石棉的区域进行的室外测量结果。所有样本均在离地1.5米的高度收集。纤维浓度通过PCM和SEM-EDX分析测定，但作者在文章中仅报告了PCM结果。在没有土壤中露头青石棉的区域共收集了九个室外样本，PCM测得的平均纤维浓度为2,400 f/m³（1,700-4,700 f/m³）。作者认为这可能受到来自邻近存在露头青石棉区域的石棉纤维通过自然风化和人类活动（如挖掘、道路或房屋建设）吹来的影响。然而，采样点与存在NOA的邻近区域之间的距离未报告。

Li等人（2020）检测了北京西北部大学校园附近的几种空气传播纤维材料，包括石棉纤维。石棉纤维浓度通过SEM-EDX分析测定。仅在校园的屋顶和地面分别收集了两个空气样本，高度为离地1.5米。屋顶的平均石棉纤维浓度为900 f/m³，地面为1,400 f/m³。作者认为建筑材料是石棉纤维的来源，但未进一步说明。

3.3. 仍在使用含石棉刹车片和离合器的地区空气传播石棉研究

次要组包含13项研究，11项来自伊朗，两项来自伊拉克。所有这些研究的共同点是，假定含有石棉的汽车刹车和离合器中石棉纤维的释放是空气传播石棉污染的主要贡献者。几项研究也描述了建筑中使用ACM的潜在贡献，尽管不是主要贡献者。此外，在大多数研究中不能排除工业活动产生的石棉排放，特别是在伊朗的研究中。伊朗环境部于2011年颁布了禁止在工业应用中使用石棉的禁令，然而，根据几项研究，该禁令并未强制执行。例如，汽车中含石棉刹车片仍被广泛使用，并且据推测仍有11家大型工厂在生产石棉水泥板和管道。德黑兰空气质量控制公司（TAQCC）进行的PCM测量表明，2011-2014年德黑兰的空气传播石棉急剧下降，这与石棉禁令的实施相吻合。纳入的研究中只有一项在石棉禁令之前测量了空气传播石棉浓度。在这项研究中，德黑兰城市地区的平均浓度高达200,000 f/m³ (SEM)。其余的伊朗研究在禁令实施后的几年里在几个不同地区和城市进行了测量。研究报告称，城市和工业地区的平均空气传播浓度范围在1,040-2,840 f/m³ (PCM) 和 <100-18,160 f/m³ (SEM) 之间。值得注意的是，在主要组的所有研究和次要组中十项研究中的三项使用电子显微镜报告浓度的研究中，尚不清楚是否计数了直径小于0.2 μm的纤维。在伊拉克巴格达的城市和工业地区，平均浓度范围在78,000-121,000 f/m³ (SEM) 之间。

3.4. 空气传播石棉纤维浓度与气象数据的相关性

仅在伊朗和伊拉克的研究中调查了季节性变化。总平均浓度通常在冬季或秋季最高。大多数作者认为这些观察结果是由于寒冷季节交通量增加以及使用隔热材料保持房屋温暖所致。本综述中大多数研究气象参数与石棉浓度之间关联的研究发现没有显著关系。然而，在报告显著相关性的研究中，结果不一致。两项研究发现风速显著增加了空气传播石棉纤维的水平，而另外两项研究发现负相关。Gualtieri等人（2009）发现降水水平与石棉纤维浓度之间存在正相关。

4. 讨论

本研究综述了22篇评估室外环境中空气传播石棉浓度的文章，其中9项研究假定建筑中的ACM是主要来源。总体而言，这些研究表明，即使在没有NOA或邻近石棉相关工业的情况下，空气传播石棉在室外环境中仍然存在。主要组研究中的石棉水平相对较低但不可忽视，空气传播浓度范围从低于LOD到9,000 f/m³。据观察，石棉水平在紧邻含石棉建筑附近通常较高。值得注意的是，跨研究中有3.6%至51%的样本中石棉纤维低于LOD。城市和农村地区的最高平均浓度记录在意大利的都灵和中国的