艾煙組分及其環(huán)境影響的研究進(jìn)展

羅小超，陳洋，鐘玉梅，尚婭男，陸文婷，張淋麟，周海燕

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 611137)

灸法的使用在祖國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的長河中源遠(yuǎn)流長，是中醫(yī)學(xué)內(nèi)容中重要的組成部分。灸法，自文字記載以來，最早可以追溯到馬王堆漢墓出土的春秋戰(zhàn)國時期的《足臂十一脈灸經(jīng)》和《陰陽十一脈灸經(jīng)》。在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就有灸法的描述，如“故灸焫者，亦從北方來”。《名醫(yī)別錄》記載艾葉“味苦，微溫，無毒，主灸百病”?！侗静菁s言》謂艾葉“熟則溫五內(nèi)之濕寒……灸百病之靈丹”?！侗静菪戮帯酚涊d艾能“祛寒氣而逐濕痹，安疼痛而暖關(guān)元”。在中醫(yī)理論中人們早期就認(rèn)識到艾灸具有驅(qū)寒除濕、溫通經(jīng)絡(luò)、扶陽固脫的功效，并將其廣泛運(yùn)用于臨床。單純艾煙和艾灸治療均可改善化療所致白細(xì)胞減少癥模型小鼠的造血功能[1]，也可提高快速老化模型小鼠大腦內(nèi)抗氧化酶活性及增強(qiáng)自由基清除能力從而延緩衰老[2]。艾煙在艾灸治療中具有治療作用，其所含化學(xué)成分的研究隨著分析化學(xué)技術(shù)的發(fā)展也隨之展開，以探索其有效成分和毒性成分。

艾燃燒不可避免有煙霧產(chǎn)生。煙霧污染一直都是空氣污染的重要組成部分，如1930年馬斯河谷煙霧事件、1943年洛杉磯光化學(xué)煙霧事件、1952年倫敦?zé)熿F事件、1961年日本四日市哮喘事件和1997年印度尼西亞跨界煙霧污染事件?？諝馕廴撅@著影響人口平均預(yù)期壽命，而公眾健康水平與環(huán)境空氣質(zhì)量息息相關(guān)[3]?？諝馕廴疚镏饕蠳O2、SO2、可吸入顆粒等[4]。由于霧霾天氣的影響，煙霧及霧霾中的顆粒物質(zhì)備受人們關(guān)注。顆粒物按其粒徑大小分為三類，即粒徑大于10 μm的可吸入顆粒物(PM10)、粒徑為2.5 μm到10 μm的粗顆粒物(PM2.5-10)和粒徑小于2.5 μm的細(xì)顆粒物(PM2.5)[4]。由于PM10易被鼻和口吸入、PM2.5可吸入細(xì)支氣管和肺泡[4]，故PM10、PM2.5濃度是評價空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。近年冬天PM2.5污染較重[5]，在中國其對公眾健康影響遠(yuǎn)大于其它G20國家[3]。艾煙中含有SO2[6]、PM2.5[6]、PM10[7]等空氣污染物，其對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響是研究的焦點(diǎn)。

為此，對艾煙組分及灸室空氣質(zhì)量的研究逐漸開展。目前對艾煙的組分研究主要集中在化學(xué)成分和顆粒物質(zhì)兩方面，而化學(xué)成分包括有機(jī)化合物和無機(jī)化合物。本文就艾煙組分及其環(huán)境影響進(jìn)行綜述，以探討艾燃燒時艾煙的功效及安全性。

1 艾煙組分中的有機(jī)化合物

目前對艾煙組分研究較多的是有機(jī)化合物部分，對鑒定出的有機(jī)化合物成分進(jìn)行藥理毒理分析或進(jìn)行體外實驗、動物實驗、臨床試驗研究，以探索艾煙的功效和毒性。對艾煙的有機(jī)化合物成分研究主要采用氣相色譜-質(zhì)譜連用法(Gas Chromatography-mass Spectrometry,GC-MC)進(jìn)行分析，其中艾煙的采集有直接吸收也有經(jīng)過有機(jī)吸收劑吸收，而大部分研究通過計算峰面積歸一化含量得到鑒定出的化合物的含量。艾煙的有機(jī)化合物成分主要為烷烴[8]、烯烴[9]、酯類[8]、醇類[9]、酮類[9]、醛類[9]、芳香族[8]、呋喃結(jié)構(gòu)類[8]、萜類[10]等，各研究檢出的有機(jī)化合物種類從19種到126種不等，且相同艾煙經(jīng)不同吸收劑檢出的有機(jī)化合物種類和含量也不一致[10](表1)。

表1 艾煙有機(jī)化合物組分的相關(guān)研究

研究發(fā)現(xiàn)艾煙中相對含量最多的有機(jī)化合物有D-檸檬烯[10]、乙酰苯[10]、乙醛[12]、丁酸丁酯[9]、4-羥基-4-甲基-2-戊酮[14]、六次甲基四胺[15]、苯酚[16-17]、甲苯[17]。D-檸檬烯是單帖類化合物檸檬烯的右旋異構(gòu)體，有抗細(xì)菌和抗真菌作用[18]，能增強(qiáng)大鼠乙醇性肝損傷模型的抗氧化酶活性從而改善肝功能[19]，在體外對人類急性髓細(xì)胞性白血病細(xì)胞株HL-60、人膀胱癌EJ細(xì)胞、人胃癌MGC803細(xì)胞有抑制增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用[20-22]，能作為促透劑促進(jìn)皮膚對藥物的吸收[23]。乙酰苯，又稱苯乙酮，是一種芳香酮，具有香甜刺激的味道[24]，有抗氧化活性[25]，亦很有可能是一種DNA的光敏劑[26]。乙醛，有強(qiáng)烈刺激臭味，低濃度引起眼和上呼吸道刺激癥狀，高濃度有吸入麻醉作用，反復(fù)接觸引起皮炎和結(jié)膜炎[27]。丁酸丁酯，是一種具有梨子或菠蘿樣香氣的食用香精[28]。4-羥基-4-甲基-2-戊酮，又名雙丙酮醇、二丙酮醇，有香味易燃[29]。六次甲基四胺，又名烏洛托品，為易燃品和易制爆品[30]，在高溫或酸性條件下可分解為甲醛和氨[31]，是低毒性物質(zhì)并具有殺菌作用[32]。苯酚，俗稱石炭酸，具有較強(qiáng)的毒性和一定腐蝕性[33]，能灼傷皮膚及損害肝腎功能[34]，長期飲用苯酚污染的水可能會引起貧血、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及癌癥[35]。甲苯，是工業(yè)和汽車排放的主要揮發(fā)性有機(jī)化合物之一[36]，可轉(zhuǎn)化為顆粒物(如PM2.5)[37]，具有很高的光化學(xué)臭氧制造潛力及神經(jīng)毒性[38-39]。

艾煙中具有治療作用的化學(xué)成分除了以上含量相對較多的成分，還有桉油精、樟腦、檜腦、石竹烯、石竹烯氧化物、菊奧繭等具有抗菌、抗病毒、抗過敏、抗炎、鎮(zhèn)痛作用的物質(zhì)[9]。同樣，艾煙中還含有一些毒性揮發(fā)性有機(jī)化合物，如苯酚、甲苯、乙醛、鄰苯二酚、 對苯二酚、N-甲基哌啶、2、5-二甲基苯酚、4-氨基吡啶等[8,12,15,17]。總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)是所測空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的總量，種類多達(dá)900多種，為易致癌物質(zhì)，是室內(nèi)環(huán)境重要的污染物之一[40]。六種不同品牌的艾條燃燒30 min后空氣中TVOC為48.06～288.83 μg/m3[41]低于我國GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)8 h均值600 μg/m3[42]。新艾較陳艾燃燒后艾煙中苯酚含量更高，不同年限艾燃燒后艾煙中苯酚濃度為8.3～27.2 mg/m3不等[13]。艾煙中苯酚濃度至少是灸室空氣的7.5倍，因而推算出艾灸診室空氣苯酚濃度低于GBZ 2.1-2019國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)工作場所有害因素職業(yè)接觸限值10 mg/m3[13,43]。艾灸診室空氣中甲苯含量為144.4 μg/m3[44]，低于GBZ 2.1-2019國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)工作場所有害因素職業(yè)接觸限值50 mg/m3。艾煙中含有的有毒物質(zhì)雖多，但其量并未超過工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)[12]。5名患者艾灸治療后灸室空氣甲醛濃度為654 μg/m3[45]，超過我國GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1 h均值100 μg/m3和GBZ 2.1-2019國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)工作場所有害因素職業(yè)接觸限值最高允許濃度500 μg/m3[42]。灸室空氣甲醛8 h平均濃度為157.9 μg/m3[44]，仍高于我國GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。雖然目前艾煙中未檢測出甲醛，但艾灸后灸室空氣中甲醛濃度升高并超過國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建議加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)、控制室內(nèi)溫度、增加室內(nèi)植物和增加吸附裝置。

2 艾煙組分中的無機(jī)化合物

艾煙中檢測出的無機(jī)化合物有一氧化碳(CO)[6,12]、氨(NH3)[12]、氰化氫(HCN)[12]和二氧化硫(SO2)[6]，灸室空氣中檢測到CO[46-47]、二氧化碳(CO2)[46]和二氧化氮(NO2)[47](表2)。CO是一種窒息性氣體，在體內(nèi)與血紅蛋白結(jié)合，降低血液攜氧和供氧能力，使全身組織缺氧[48]。艾條燃燒后產(chǎn)生大量的CO，考慮是艾條燃燒不完全所致[12]。灸室空氣中測得的CO濃度偏高，但良好的通風(fēng)能有效降低其濃度并低于限值[47]，且用陳艾代替新艾燃燒亦能減少灸室空氣中的CO[46]。NH3高濃度時具有刺激性和腐蝕性，侵襲呼吸道黏膜，可引起咽干咽痛、畏光流淚、胸悶、嗆咳等癥狀，并損害肺、心、肝、腎以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)[49]。艾煙中NH3濃度為2.43 mg/m3高于我國GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求0.2 mg/m3[12,42]，但艾煙和灸室空氣的物質(zhì)濃度并不一定相等，故并不能認(rèn)為灸室空氣中NH3超標(biāo)。HCN是一種劇毒的有害燃燒產(chǎn)物，吸入體內(nèi)能抑制生物氧化，首先損害腦功能，其5～20 mg/m3濃度接觸即可出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔吐、心悸等癥狀。但艾煙中HCN濃度明顯低于我國GBZ 2.1-2007職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[12]。SO2是一種常見的大氣污染物，對呼吸道有刺激作用，與氣管炎、哮喘、肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病相關(guān)[50]。一項系統(tǒng)評價發(fā)現(xiàn)SO2暴露也與高血壓的發(fā)病風(fēng)險成正相關(guān)[51]。研究發(fā)現(xiàn)艾條燃燒后空氣中SO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.5×10-6[6]，而我國GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中SO2要求小于0.5 mg/m3[42]，兩者不具有可比性，以后關(guān)于艾煙中SO2濃度研究可參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測定。艾條燃燒后灸室空氣中CO2濃度為569 ppm與艾條燃燒前的濃度542 ppm變化不大[46]。NO2是評價空氣質(zhì)量的指標(biāo)之一[52]，對呼吸系統(tǒng)有明顯刺激作用，與肺炎死亡率相關(guān)[53]。灸室空氣NO2濃度明顯低于我國相關(guān)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[47]。艾灸裝置加過濾罩后可降低艾灸診室空氣中CO和SO2含量[6]。建議加強(qiáng)灸室通風(fēng)、選用陳艾產(chǎn)品和帶過濾裝置的艾灸器，以降低艾煙中有害無機(jī)化合物的產(chǎn)生。

表2 艾煙和灸室空氣中部分無機(jī)化合物濃度檢測值與各標(biāo)準(zhǔn)限值 mg/m3

3 艾煙組分中的顆粒物質(zhì)

因霧霾天氣的影響，人們越來越關(guān)注空氣中的顆粒物質(zhì)，特別是PM2.5和PM10。PM2.5和PM10濃度能影響呼吸系統(tǒng)和心腦血管疾病入院人次[55]，且與慢性阻塞性肺疾病死亡相關(guān)[56]。PM2.5濃度與心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和中風(fēng)的死亡率成正相關(guān)[57]。PM2.5較PM10對人體健康的影響更大[58]。艾絨燃燒不可避免有顆粒物質(zhì)的產(chǎn)生，且艾燃燒后灸室空氣中PM2.5和PM10的濃度明顯升高[46]。PM2.5及PM10在艾煙和灸室空氣中濃度檢測值及各標(biāo)準(zhǔn)限值如表3所示。3年3∶1、3年8∶1和10年3∶1的艾絨燃燒后診室PM10空氣質(zhì)量濃度分別為273.33 μg/m3、172.22 μg/m3和168.89 μg/m3，均超過相關(guān)限值，而純度更高和存放時間更久的艾燃燒產(chǎn)生相對較少的PM10，但仍然高于限值[7]。艾絨燃燒后診室PM2.5空氣質(zhì)量濃度與艾絨純度和儲存時間卻無關(guān)[59]。雖然灸室空氣中PM2.5和 PM10濃度偏高，但PM2.5對質(zhì)粒的損害率低于教室和室外空氣[59]以及PM10所致的DNA氧化損傷低于其他環(huán)境[7]。

表3 艾煙和灸室空氣中PM2.5及PM10濃度檢測值與各標(biāo)準(zhǔn)限值 μg/m3

由于以上灸室空氣PM2.5和PM10濃度是在艾不足1 h燃燒后立即測得，故其24 h平均濃度和年平均濃度是否高于標(biāo)準(zhǔn)限值并不確定，需進(jìn)一步完善灸室空氣中PM2.5和PM10的24 h平均濃度和年平均濃度測定以評估灸室空氣質(zhì)量。但灸室空氣PM2.5和PM10濃度在艾燃燒時明顯高于限值，其是否會對醫(yī)務(wù)人員和患者產(chǎn)生不良影響需持續(xù)關(guān)注。體外實驗發(fā)現(xiàn)高濃度的艾煙可吸入顆粒物有致染色體損傷的風(fēng)險，而低濃度艾煙無此作用，且其遺傳毒性也呈濃度依賴[61]。排氣通風(fēng)是減少灸室空氣PM2.5和PM10濃度的有效途徑[46,47]，且易于實施，應(yīng)在臨床工作中加強(qiáng)推廣。艾灸裝置加過濾罩后也可降低灸室空氣中PM2.5濃度[6]，建議加強(qiáng)艾煙過濾裝置的使用。

4 小結(jié)

艾煙多樣的組分決定了其復(fù)雜的作用，包括治療作用、毒性作用、空氣污染作用等。目前艾煙的治療作用是明確的，但是其毒性作用和空氣污染作用對艾煙暴露人群健康產(chǎn)生的短期和長期影響尚不清楚。實驗室發(fā)現(xiàn)艾煙暴露低、中、高濃度12周大鼠無中毒死亡以及肺、骨骼肌病理無差異[59]。流行病學(xué)發(fā)現(xiàn)艾煙暴露10年以下和暴露10年以上的針灸師人群呼吸系統(tǒng)癥狀、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀、眼部癥狀、鼻喉部癥狀、皮膚肌肉癥狀陽性率無顯著差異[62]。艾燃燒時艾煙中含有毒性物質(zhì)和空氣污染物是肯定的，且高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值，而通風(fēng)排氣能有效降低CO、PM2.5、PM10和甲醛，純度更高和存放時間更長的艾燃燒的艾煙中PM10更少，所以建議艾灸診室加強(qiáng)通風(fēng)，并使用質(zhì)量更高的陳艾和有效的艾煙過濾裝置，盡量避免長時間暴露于高濃度艾煙中。