微粒生物特性

今年在每月定期採樣的部份皆於月底進行連續七天的採樣。今年度第一波沙塵預 報發佈期間為3 月 10～17 日以及 3 月 18～21 日，第二波沙塵預報發佈期間則為 4 月 20～27 日。根據李崇德教授的資料分析指出，沙塵實際影響新莊超級測站的時間為 3 月19 日 12:00～3 月 20 日 10:00，以及 4 月 20 日 7:00 ~ 4 月 21 日 12:00（此波沙塵較 弱）。在本地高污染事件部份，我們配合李崇德教授團隊的採樣時間，採集中元節期間

（8/5～8/9），以及前、後一個禮拜各三天的樣本，將進行高濃度事件及一般日背景值 的比較。在真菌孢子的出現頻率及濃度分佈方面，濃度最高且最常見的真菌為 Ascospores（子囊孢子）、Cladosporium（分枝孢子菌）、Basidiospores（擔孢子）及 Aspergillus/Penicillium（麴菌/青黴菌），與 2005 年的監測結果一致。圖 3 為兩波沙塵 監測期間，總真菌孢子及常見真菌的濃度變化。第一波沙塵影響期間(3/19~3/20)的真 菌濃度變化並不明顯。在第二波沙塵影響期間（4/20~4/21），總真菌孢子、Ascospores、

Cladosporium 和 Basidiospores 的濃度在 4 月 21 日明顯上升，Aspergillus/Penicillium 的 濃度則在 4 月 20 日最高。生物性微粒三次為期二個星期的密集採樣，分別定於 4 月 28 日~ 5 月 12 日、7 月 1 ~ 15 日以及 9 月 1 ~ 15 日進行。在真菌過敏原部份，第一次 密集採樣的分析結果列於表三。原定分析的 Alternaria alternata（交錯菌屬）過敏原 Alt a 1，因分析後發現所有樣本濃度皆低於偵測極限，因此改為分析大氣中另一種常 見真菌 Cladosporium herbarum（分枝孢子菌）的過敏原 Cla h 1。根據分析的結果發現，

雖然大部份的樣本濃度仍低於偵測極限，但 Cladosporium herbarum 在粗顆粒中的濃度

（平均值為0.0440 ng/m³）明顯高於細顆粒中的濃度（平均值為0.0095 ng/m³）。

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Fungal Conc (Spores/m3 )

Total Fungi Ascospores Cladosporium Basidiospores Asp/Pen

圖3 2006 沙塵影響前後期間總真菌及主要真菌濃度變化 4.3 人體毒性

本研究從台大醫院心臟疾病患者監測網中徵求了患有冠狀動脈疾病、糖尿病及高 血壓患者各25、38 及 31 名（共 94 名受測者），並完成其基本資料之收集。為瞭解超 級測站監測微粒成分與心臟疾病患者血液發炎與凝血指標相關性，我們將研究期間微 粒超級測站逐時測得之微粒空氣污染物濃度換算為受測日受測日前1 日 24 小時平均濃 度（1-day moving average）、受測日前 1-2 日平均濃度（2-day moving average）、受測 日前1-3 日平均濃度（3-day moving average），並以迴歸模式分析 94 位心臟疾病患者 微粒空氣污染物（PM10、PM2.5、Nitrate、Sulfate、OC、EC）濃度及氣態空氣污染物

（O3、SO2、NO2、CO）與血球數、血小板、發炎指標（hs-CRP）、凝血指標（fibrinogen、

tPA、PAI-1）、血栓指標 D-dimer 之間的相關性。在 94 位受測者中女性占 34%，平均 年齡為62.3 歲，平均 BMI 則為 26.0。依據疾病別區分研究個案後，在冠狀動脈疾病、

糖尿病及高血壓疾病患者中，女性所占全體人數比例以糖尿病患者中最高（39%），平 均年齡以冠狀動脈疾病患者為最高（70 歲），BMI 以糖尿病患者為最高（26.5）。在血 液指標方面，平均fibrinogen、D-dimer、tPA 及 hs-CRP 血液中濃度以冠狀動脈疾病患 者為最高（405.0 mg/dl、0.6 mg/ml、15.8 ng/ml 及 0.6 mg/dl），糖尿病患者次之，高血 壓患者再次之，而血球計數相關指標則無明顯差異（表1）。

表1、研究個案基本特性及生理指標描述性統計資料

Characteristic All CAD DM Hypertension

Sex, n

Male/Female

94 62/32

25 20/5

38 23/15

31 19/12

Age, year 62.3 ± 9.4 70.0 ± 9.0 61.4 ± 9.7 60.4 ± 8.6

Body mass index, kg/m² 26.0 ± 3.9 25.4 ± 3.7 26.5 ± 3.5 25.8 ± 4.5

Blood markers

hs-CRP, mg/dl 0.4 ± 0.6 0.6 ± 0.7 0.5 ± 0.6 0.2 ± 0.2

Hemoglobin, g/dl 13.3 ± 2.4 13.3 ± 1.7 13.2 ± 2.6 13.4 ± 2.6 Red blood cells, 10⁶/μl 4.6 ± 0.6 4.4 ± 0.5 4.6 ± 0.7 4.6 ± 0.6 White blood cells, 10⁶/μl 7.7 ± 8.3 6.2 ± 1.3 7.4 ± 6.4 9.4 ± 12.5 Platelet, 10³/μl 226.3 ± 61.3 219.2 ± 51.8 239.2 ± 64.7 216.2 ± 62.8 Fibrinogen, mg/dl 368.6 ± 69.3 405.0 ± 67.0 360.1 ± 73.6 349.7 ± 55.1

D-dimer, mg/ml 0.5 ± 0.3 0.6 ± 0.5 0.3 ± 0.1 0.5 ± 0.3

PAI-1, ng/ml 71.5 ± 26.9 62.3 ± 24.7 81.4 ± 24.9 66.4 ± 27.8 tPA, ng/ml 13.0 ± 15.4 15.8 ± 25.7 14.2 ± 10.4 8.9 ± 4.8

研究過程中受測者暴露PM10的1-day moving average、2-day moving average 及 3-day moving average 濃度為 49.0、60.4、及 57.1 μg/m³（表2），雖低於我國法定年平 均標準值65 μg/m³，但為台灣PM10 1997~2002 年平均值 50.1 μg/m³之1.0~1.2 倍，亦 為美國PM 法定標準年平均值50.0 μg/m³之1.0~1.2 倍。PM 的1-day moving

average、2-day moving average 及 3-day moving average 濃度為 38.2、47.8、及 49.6

Air pollutants 1-day moving average 2-day moving average 3-day moving average PM10, μg/m³ Temperature, ℃

No. D-dimer 將增加 0.171 mg/ml。PM2.5中Sulfate 質量濃度的增加與發炎指標 hs-CRP、凝 溶血功能指標Fibrinogen 有相關性，而與 PAI-1 的下降有顯著相關，Sulfate 的 2-day moving averaged 質量濃度每提高 1 μg/m³，hs-CRP 與 Fibrinogen 將下降 0.200 mg/dl 及 0.188 mg/dl，而 Sulfate 的 1day moving averaged 質量濃度每提高 1 μg/m³，PAI-1 將下 降0.283 ng/ml。PM2.5中Nitrate 質量濃度的增加與 PAI-1 的下降有顯著相關。此外，

PM2.5中OC 與 EC 與 PAI-1 的下降均有顯著相關，其下降幅度為污染物 1-day ~ 3-day moving averaged 質量濃度於每提高 1 μg/m³，PAI-1 下降 0.188 ~ 0.334 ng/ml。PM2.5及 其他成分的暴露與受測者RBC、WBC、HB、platelet 的變化無任何顯著相關性。在冠 狀動脈疾病病患（25 名）微粒空氣污染物與血液指標相關分析。分析結果發現 PM2.5

質量濃度的增加與血栓溶解產物D-dimer 的提高有相關性（p < 0.10），與hs-CRP 下降

則有顯著相關性（p < 0.05）。PM2.5中Sulfate 質量濃度的增加與 hs-CRP 及 Fibrinogen 下降有顯著相關，與PAI-1 的提高則有顯著相關，而與 tPA 之間相關性則沒有一致的 結果。PM2.5中Nitrate、OC、EC 與 hs-CRP 的下降均有顯著相關。糖尿病病患（38 名）

微粒空氣污染物與血液指標相關分析。分析結果發現PM2.5及其成分包括Sulfate、

Nitrate、OC、EC 等質量濃度的增加與血栓溶解產物 D-dimer 的提高有顯著相關性（p

< 0.05），與 PAI-1 下降有顯著相關性。PM2.5及其成分包括Nitrate、OC、EC 等質量濃 度的增加與tPA 的提高有相關性。在高血壓病人研究方面，分析結果並未發現 PM2.5

及其成分包括Sulfate、Nitrate、OC、EC 等質量濃度的增加與任何血液指標變化有顯 著相關性（p < 0.05）。

4.4 動物毒性

4.4.1 不同成分微粒物質造成之心律調節性變化

在本研究中，我們發現不同的暴露物質造成的心律調節性變化並不全然相同。高 劑量之下硫酸鐵（210 μg）和硫酸鎳（526 μg），會在前面的36 小時產生 ANN、LnSDNN 和LnRMSSD 三個 HRV 參數值上升的現象；而在後面的 36 小時，除了暴露在硫酸鐵 會有LnSDNN 再度上升的現象之外，其他的 HRV 反應均為向降趨勢。而此一長達 72 小時以上的兩相式反應，不同於超細粒徑碳黑的36 小時兩相式反應。另外一方面，酯 多醣體氣管灌注暴露之後，雖然在LnSDNN 和 LnRMSSD 等兩個 HRV 參數值沒有明 顯的變化趨勢，但在ANN 方面卻有長期持續上升的效應。而 PAQ 氣管灌注暴露之後，

則會在6 到 12 小時內產生 ANN、LnSDNN 和 LnRMSSD 全部三個 HRV 參數幅度小 但卻顯著的單相式下降，12 小時後則逐漸恢復正常值。這些反應模式，顯然與高劑量 之下硫酸鐵和硫酸鎳產生的反應不同。因此我們認為，在氣管灌注的模式之下，不同 的暴露物質會造成自發性高血壓大鼠造成不同的心律調節性變化。

4.4.2 同一暴露物質在不同階段造成的心律調節性變化

在本研究中，我們發現相較於 LPS 和 PAQ 的單相式心律調節性變化，高劑量的 硫酸鐵和硫酸鎳，在不同的階段會造成自發性高血壓大鼠不同的心律調節性顯著變 化。儘管兩相式的體溫調節性變化和心律調節性變化也曾經在其他的動物研究中被觀 察到，但絕大多數屬於混合物，例如Residual Oil Fly Ash (ROFA)，的暴露所造成（9）。

其效應可能來自各種不同組成分效應的時間性加成的結果（10），而不同於本研究之由 單一暴露物質所引發者。本研究是第一個由單一暴露物質引發兩相式心律調節性變化 的毒理學證據。同一暴露物質在不同階段造成的心律調節性變化，可能導因於生物體 不同病生理機轉反應時間的不同，例如自主神經系統神經末梢的刺激、抗氧化壓力的 久暫、以及局部性與全身性發言反應的產生等等。不過，這方面的推測仍有待進一步 的研究來加以證實。

4.4.3 同一暴露物質在不同劑量下造成的心律調節性變化

在本研究中，我們發現不同類型的暴露物質，在不同的濃度劑量下所產生的心律 調節性變化並不相同。在水溶液方面，低劑量的硫酸鐵和硫酸鎳所產生的心律調節性 變化較不明顯，甚至未達顯著水準。但是，兩倍化的高劑量硫酸鐵和硫酸鎳所產生的 心律調節性變化卻極為明顯。而在懸浮液方面，高低兩劑量的超細粒徑碳黑雖然變化 的趨勢相同，但是低濃度劑量的超細粒徑碳黑所產生的心律調節性變化，反而比高濃 度劑量所產生的變化還要大而顯著。即以大部分未達顯著水準的細粒徑碳黑所產生的 心律調節性變化而言，低濃度劑量的細粒徑碳黑所產生的心律調節性變化也比高濃度 劑量所產生的變化還要大。造成高濃度懸浮液無法像高濃度水溶液那樣引發更明顯心 律調節性變化的原因，可能與懸浮微粒的凝集有關。在本研究中，所有的暴露物質，

包括懸浮液和水溶液，都在氣管灌注之前接受15 分鐘以上的超音波震盪，並且在停止 超音波震盪後1 分鐘內完成氣管灌注。但是，即使是這樣的處置，並無法保證懸浮微 粒的充分離散。在最近的一篇研究報告中，超細粒徑碳黑甚至在氣膠相中也無法保持 充分離散，因而造成觀察結果與濃度校正值之間的偏差（11）。而這一現象，會隨著濃 度的升高而更加明顯。雖然在其他類似研究中，介面活性劑曾經被用來解決類似的問 題，但是介面活性劑的使用可能換改變懸浮微粒的理化特性，而且其本身也可能引發 心律調節性變化。因此，我們在本研究中決定不予採用介面活性劑。

4.4.4 同時合併兩種物質暴露的心律調節性交互作用

高劑量超細粒徑碳黑和低劑量硫酸鐵和硫酸鎳合併暴露的實際效應，與其成分單 獨暴露之下的效應並不相同。根據本實驗室過去的經驗，高劑量超細粒徑碳黑在自發 性高血壓大鼠進行氣管灌注後，在觀察的72 小時內，會造成 ANN 三相式的反應：前 18 小時上升，18 到 36 小時下降，以及 36 小時後的恢復正常值。LnSDNN 在 24 小時 附近有個峰值，之後即逐漸恢復正常值。LnRMSSD 則在暴露之後有增加的趨勢，但 隨即在12 小時內逐漸恢復正常值。而在本研究中，除了 LnRMSSD 會有幅度較小，但

高劑量超細粒徑碳黑和低劑量硫酸鐵和硫酸鎳合併暴露的實際效應，與其成分單 獨暴露之下的效應並不相同。根據本實驗室過去的經驗，高劑量超細粒徑碳黑在自發 性高血壓大鼠進行氣管灌注後，在觀察的72 小時內，會造成 ANN 三相式的反應：前 18 小時上升，18 到 36 小時下降，以及 36 小時後的恢復正常值。LnSDNN 在 24 小時 附近有個峰值，之後即逐漸恢復正常值。LnRMSSD 則在暴露之後有增加的趨勢，但 隨即在12 小時內逐漸恢復正常值。而在本研究中，除了 LnRMSSD 會有幅度較小，但