孩子们在哪里玩?

当孩子们玩耍、走路上学、坐在教室里时，他们的大脑发育会受到空气污染这一看不见的威胁的干扰。西班牙巴塞罗那一项具有里程碑意义的研究对生活在城市地区的人进行了说明，该研究调查了数十所学校的3000名学童。在交通污染更严重的学校里，孩子的认知发展更慢。

首席调查员是乔迪纽约州立大学他在巴塞罗那全球健康研究所工作了几十年，一直在研究空气污染。他说这个项目的发现是他职业生涯中最有力的。他说:“结果令人震惊，让我相信细颗粒物是一个非常严重的问题。”越来越多的证据表明，空气污染不仅会影响人的心脏和肺部，还会影响大脑，尤其是儿童。

结果令人震惊，让我相信细颗粒物是一个非常严重的问题

最小的粒子，直径小于2.5微米，是最可疑的。柴油废气是这些细微(小于或等于2.5微米，称为PM)的特别重要来源_2.5)和超细颗粒(小于100nm，称为超细颗粒)。这个问题比你想象的要广泛得多:世界上超过80%的人口生活在空气污染水平高于世界卫生组织指导方针的城市地区。伦敦是受影响最严重的城市之一，目前在全球3226个人口超过10万的城市中，伦敦的空气污染排名第2516位。

阿尔茨海默氏症链接

2015年报道的巴塞罗那调查的灵感来自于墨西哥城首次进行的调查莉莉安卡尔德隆·加西杜埃尼亚斯他现在就职于美国蒙大拿大学。上世纪90年代初，她对来到家乡的流鼻血的新移民很感兴趣。她的发现与污染有关。随后，她将来自污染严重地区的老年狗的大脑与来自清洁城市的老年狗的大脑进行了比较。尸检发现，来自污染严重的街道的宠物狗身上有炎症和蛋白质团块，这是阿尔茨海默病的特征。

在后续研究中，她从尸检组织和磁共振成像(MRI)研究中发现了儿童大脑的结构和代谢变化。她记录了11个月大婴儿的阿尔茨海默样病理，包括淀粉样斑块的积累。Calderón-Garcidueñas警告说:“阿尔茨海默病的特征在墨西哥城的婴儿、儿童和年轻人中不断演变。”“我们公布了203例病例的尸检数据，除了一名受试者外，所有人都出现了阿尔茨海默病的变化。作为空气污染研究的先驱，她说，在污染严重的城市里，没有人能幸免于脑损伤，但儿童受到的影响最大。

它们的体型和呼吸频率意味着它们每公斤体重受到的污染物剂量比成年人要高。此外，暴露在空气污染中的儿童，血脑屏障和鼻、肠和肺衬里等天然屏障可能会受损。¹这使得他们的大脑更容易受到通过肺部和鼻子进入的微小颗粒的影响。桑耶在最近的一篇综述中指出，城市空气污染会增加出现注意力缺陷多动障碍(ADHD)、自闭症、学业失败和阿尔茨海默氏症等问题的风险。²

在巴塞罗那，7到9岁的学童受到的影响比在墨西哥更微妙，磁共振成像没有观察到他们大脑的结构变化。研究人员用计算机测试对每个孩子进行反复评估:来自污染严重学校的孩子在认知方面的发展速度较慢，在工作记忆和持续注意力方面得分较低。^3.桑耶尔认为，更严重的损伤可能发生在生命的早期，从胎儿开始。

哪些污染物造成的伤害最大，以及它们如何影响大脑是两个主要的研究问题。颗粒物有不同的大小，但PM_2.5它非常有趣，因为它体积小，表面积大，在空气中停留时间长，这使得它更容易吸附金属或碳氢化合物等有害污染物。Calderón-Garcidueñas说，这些细颗粒和超细颗粒最有可能对大脑造成损伤。重要的是，超细颗粒构成了典型混合物的总颗粒数和可用表面积的大部分。

这些颗粒可能会在全身引发炎症反应，甚至不会到达大脑。在这种情况下，细胞因子等蛋白质信号会穿过血脑屏障，告诉免疫细胞加剧炎症，间接伤害大脑。然而，直接伤害已经获得了信任。“文献更强烈地暗示粒子到达大脑，”他说伊恩Mudway他是英国伦敦国王学院的环境健康科学家。

内燃机排放的颗粒，通常是由金属或碳氢化合物包围的碳核心，最令人担忧，尽管人们对刹车和轮胎磨损颗粒的毒性知之甚少。认知神经心理学家说:“比头发还小的超细颗粒确实会到达大脑，我们在染色的脑病理组织中看到了沉积物。阿米地奥•D 'Angiulli他最近审查了空气污染导致神经炎症的证据。⁴

大脑中的金属

2016年，在人脑组织中发现了磁铁矿纳米颗粒，与燃烧或摩擦加热形成的纳米球相匹配。⁵一年后，Calderón-Garcidueñas在许多脑细胞中发现了燃烧产生的富含铁的纳米颗粒，并与细胞内重要结构的损伤以及神经元的长度和分枝顶部有关。她的论文称纳米颗粒是阿尔茨海默病发展的罪魁祸首，“隐藏在众目睽睽之下”。⁶她还发现墨西哥城的儿童和年轻人表现出早期帕金森氏症的特征。

站在繁忙的路边，你可能会受到10种辐射⁸每立方米空气中的磁铁矿纳米颗粒

Calderón-Garcidueñas解释说:“所有细颗粒物和超细颗粒物都有导致细胞损伤的机械途径，比如损伤细胞内的能量发生器线粒体。”“但有些颗粒更有可能造成破坏，包括与燃烧有关的富含铁的纳米颗粒。”目前，专家们普遍认为，富含金属的颗粒会干扰大脑发育，这与之前认为阿尔茨海默病和帕金森病中存在金属化学物质的观点相吻合。

“磁粒子从尾气中被抽出来。燃料中会有杂质，发动机碎片会融化，还有二茂铁等富铁添加剂。芭芭拉·马赫他领导的团队在脑组织中发现了磁铁矿污染颗粒。但她补充说，路边可能有四分之一的颗粒来自汽车刹车。“站在繁忙的路边，你可能会受到10种辐射⁸马赫说:“每立方米空气中含有磁铁矿纳米颗粒，这是相当可怕的，问题是这些颗粒可以通过嗅觉神经直接进入大脑。”

单个脑细胞可能含有5到10个纳米颗粒，这些纳米颗粒几乎可以到达身体的每个器官。Maher说，铁(II)和铁(III)在与生物系统相互作用时氧化还原活动的潜力可能在与空气污染有关的脑病理中发挥重要作用。

在老鼠和人身上

人们对金属的关注不仅来自于人和宠物的死后组织。对啮齿动物的实验室研究增加了人们的担忧。毒理学家黛博拉Cory-Slechta她在美国罗彻斯特大学的团队将环境空气中的超细颗粒送入实验室小鼠的呼吸室。怀孕老鼠的污染水平被调高到洛杉矶高速公路附近的典型浓度。然后，她研究了幼鼠大脑的发育。

科里-斯莱奇塔说:“我们从曝光室取出了过滤器，并对它们进行了分析。”“我们发现了大量的硫和铁。“在子宫内暴露于这种污染的老鼠的大脑显示出各种各样的病理。⁷值得注意的是，科里-斯雷切塔发现连接大脑两个半球(胼胝体)的主要公路严重增加，但髓磷脂很少，髓磷脂是神经周围的绝缘层，允许电信号快速有效地传播。还有过量的谷氨酸盐，一种兴奋性神经递质。

大脑中过量的硫会破坏抗氧化剂

当她在老鼠的大脑中寻找微量金属时，她意外地发现了大量的金属。⁸科里-斯雷切塔说:“在怀孕期间，动物很快就摄入了太多的铁，大脑的反应是制造髓磷脂，增加胼胝体的大小。”“我对这些大脑中吸收的金属量感到非常惊讶。过量的酒精使她更多地思考大脑功能障碍的可能机制。她指出，包裹神经的髓鞘的驱动因素是铁——铁太多会产生过多的髓鞘，太少会导致缺陷。铁的尖峰也会促进铁下垂，这是一种依赖于铁的程序性细胞死亡。这可能会产生活性氧(ROS)，并破坏脂质。

与此同时，科里-斯莱奇塔说，过量的硫会阻碍主要抗氧化剂谷胱甘肽的工作。“我的猜测是，过量的游离铁会增加ROS，并侵蚀包括髓磷脂在内的脂质膜。然后，通常起到刹车作用的抗氧化剂谷胱甘肽就会被大脑中过量的硫弄得一团糟。”她的计划是在啮齿动物模型中验证这一假设。她最近报告说，碳颗粒本身不会对实验室小鼠产生如此强烈的影响——颗粒周围的污染物似乎对异常发育至关重要。⁹

自闭症的担心

科里-斯莱克塔说，她在小鼠大脑中发现的许多缺陷与自闭症儿童的不规则特征有相似之处。例如，早期白质过多，然后随着大脑成熟白质减少，谷氨酸神经递质过多，然后心室增大。她补充说，她在老鼠身上观察到的一些社交缺陷，如不灵活和冲动，也与自闭症表型重叠。然而，她强调，空气污染不会引发自闭症，但它会损害正常的大脑发育。这增加了患自闭症的风险，男性尤其容易受到影响。似乎还有遗传因素，有些人可能比其他人更容易受影响。

2015年美国的一项流行病学研究得出的结论是，暴露在PM中的比例更高_2.5在怀孕期间，尤其是在最后三个月，放弃了孩子患自闭症的更大几率。¹⁰包括加利福尼亚、丹麦和加拿大在内的人口水平研究也在不断地支持这一联系。“我们应该关注交通尾气中的颗粒物和挥发性有机化合物，”他说Beate丽兹他是美国加州大学洛杉矶分校的流行病学家。她报告说全国性的研究该研究将10%的自闭症风险增加归咎于产前暴露于交通污染的空气。

最近，研究已经开始仔细检查产前生活，以确定母亲的暴露在多大程度上可以预测孩子的认知轨迹较差。消息不太好。穆德韦说:“越来越多的研究表明，其中一些(对大脑的负面影响)是在子宫内发生的。”目前，空气污染暴露与早产和低出生率有关。Calderón-Garcidueñas网站说:“儿童处于极大的危险之中，因为他们的大脑还在发育中，损伤从子宫里就开始了。”

在巴塞罗那，桑耶尔开始研究怀孕8至10周的女性。参与者携带颗粒物监测设备，胎儿神经超声检查正在进行，以跟踪发育中的大脑。当婴儿出生时，进行新生儿核磁共振成像，并监测儿童直到18个月大。桑耶尔说:“我怀疑，早期生活是一个易受影响的窗口，在这段时间内，损害可能会更严重，并持续一生。”他还与兰开斯特大学的Maher合作，对胎盘组织进行活检。

监管措施

了解颗粒中哪些金属或化学物质造成的损害最大，对监管行动至关重要。科里-斯莱克塔说:“每个人都想知道空气污染的罪魁祸首是什么。”他的研究重点是包裹着金属的超细颗粒。“如果事实证明空气中含铁过多确实是个问题，那就可以加以管制。”

超细颗粒很少被追踪，也没有国家对其设定法律限制

在她职业生涯的早期，她专注于铅污染及其在儿童健康中的作用。和同事一起工作，她对空气污染相当blasé。她回忆说:“我当时想，这里不会发生太多空气污染。”在完成这些研究后，她现在将空气污染描述为儿童的“第二铅”，这意味着空气污染是一种对儿童大脑发育构成严重风险的环境污染物。

各国监管PM_2.5但这是一个规模的名称，有时只有一小部分来自交通。有自然来源，包括浪花。而不是减少PM_2.5穆德韦建议，在美国，最好考虑一下它的来源，并在人口密集的城市地区减少车辆的排放。“从政策的角度来看，如果我们能确定PM环境中的哪些组件_2.5如果交通是因果关系，我们就可以采取更有效的行动。”

如何监管颗粒物空气污染是有争议的。是否控制PM是一个悬而未决的问题_2.5还可以处理超细污染物。科里-斯莱奇塔认为，调节PM_2.5未能处理超细颗粒，她怀疑这是主要的罪魁祸首。目前，超细颗粒很少被追踪，也没有国家对其设定法律限制。这些措施并不简单。超细颗粒物往往在城市中零星分布，热点地区相对靠近较干净的地区。

实际的保护

与此同时，专家表示，保护儿童的具体行动是合理的。“学校不应该建在繁忙的道路旁，”桑耶说，因为那里的超细颗粒水平要高得多。距离问题:PM_2.5距离繁忙道路50米的距离减半，200米的距离减少10倍。

减少交通污染的一个有保证的方法是减少不必要的汽车旅行

桑耶尔的组织最近列出了政府和学校当局可以采取的改善学校周围空气质量的行动。¹¹道路交通密度应降低，避免拥堵。孩子们上课时间最长的教室不应面向最繁忙的道路，通风的进气口应远离道路交通。扩大学校周围的绿地可以减少对有害污染物的接触;例如，报告显示，树木可以形成一道屏障，将污染水平降低60%。孕妇还应采取措施尽量减少接触空气污染，比如避开最繁忙的街道。

但这不仅仅取决于污染空气的潜在受害者。穆德韦说:“减少交通污染的一个有保证的方法就是减少不必要的汽车旅行。”他指出，在农村地区，污染最严重的地方可能是学生上下学的地方。他认为，儿童托儿所永远不应该获得在繁忙道路旁经营的许可。另外，如果地价较低，就不应该在这些地区新建住宅。

此外，父母开车送孩子上学并没有保护他们免受有毒的交通烟雾。Mudway解释说，司机们都在地面零点，道路中间的尾气排放是超细颗粒浓度最高的地方。“你在排气管后面开车。他警告说，除非你的汽车安装了一流的空气过滤器(很少有)，否则你吸入的污染比路上走路的人还要多。

上学的孩子应该尽可能避开主要道路。巴塞罗那的一个孩子可能要花2%的时间在上学路上，但在这段时间里，他们每天暴露在空气污染中的时间是20%。桑耶尔说:“重要的是，孩子们离排气管只有几米远。”

他警告说，鉴于出现的证据，这是一个看不见的问题，不容易看到或尝到，但政治家和政策制定者需要采取行动。

安东尼·金是一位生活在爱尔兰都柏林的科普作家