粒子状物質とエアロゾル

粒子状物質は、空気中に浮遊する固体粒子と液体液滴の混合物であり、空力学的直径によって粗大粒子（PM10）と微細粒子（PM2.5）に分類され、さらに小さい超微細粒子も存在する。これは、健康被害との関連性が最も一貫して強く示されている大気汚染物質であり、大気汚染による世界的な疾病負荷において最も大きな割合を占めていることが記録されている。

Definition

粒子状物質（PM）は、サイズ、組成、起源が異なる固体粒子と液体粒子の複雑な浮遊混合物である。従来、空力学的直径によって特徴付けられ、PM10（10マイクロメートル以下）とPM2.5（2.5マイクロメートル以下）が健康評価と規制に用いられるサイズ区分である。

Scope

このトピックでは、浮遊粒子のサイズに基づく分類、その発生源と組成、呼吸器系への沈着様式、および粒子状物質への曝露と死亡率、心血管疾患、呼吸器疾患との関連を示すコホート研究および時系列研究の証拠について扱う。これは、ガス状汚染物質のトピックを補完する、汚染物質クラスとしての粒子状物質について論じるものである。

Key concepts

• 空力学的直径とサイズ区分（PM10、PM2.5、超微細粒子）
• 一次粒子と二次粒子
• 粒子の組成と発生源
• 呼吸器への沈着とクリアランス
• 全身性炎症と酸化ストレス
• 長期曝露と短期曝露の影響
• 濃度反応とガイドライン制限

Mechanisms

粒子のサイズは、吸入された粒子の沈着部位を決定する。粗大粒子は主に上気道に留まるが、微細粒子や超微細粒子は細気管支や肺胞まで到達する。そこで、これらは局所的および全身性の炎症と酸化ストレスを引き起こし、最も小さい粒子や可溶性成分は循環系に到達し、内皮機能不全や心血管系への影響に寄与する可能性がある。短期的なピーク曝露と持続的な長期曝露の両方が、有害な転帰と関連している。

Clinical relevance

粒子状物質は、集団レベルで心血管疾患および呼吸器疾患の罹患率と死亡率に最も強く関連する大気汚染物質であり、その濃度は空気質監視と基準設定における主要な指標である。この項目は、集団レベルでの曝露と転帰に関するエビデンスをまとめたものであり、個人の診断や治療の根拠となるものではない。

Epidemiology

ハーバード6都市研究や米国癌協会コホート研究に始まり、その後の分析で拡張された長期コホート研究は、微細粒子曝露と心肺疾患および肺がんによる死亡率の増加との関連を示している。一方、時系列メタアナリシスは、PM2.5の短期的な上昇と日々の死亡率および入院との関連を示しており、PM2.5は世界の大気汚染による疾病負荷の最大の割合を占めている。

Evidence & guidelines

Popeらによるコホート研究の証拠と、Atkinsonらによる時系列メタアナリシス、および米国心臓協会による粒子状物質と心血管疾患に関する科学的声明は、一貫したエビデンスを提供している。WHOの地球規模大気質ガイドライン（2021年）は、PM2.5およびPM10の推奨される年間および短期レベルを設定している。

Debates

粒子の組成は、その質量を超えて重要であるか？

健康評価と基準は主にサイズ区分ごとの粒子質量に基づいているが、化学組成、発生源、および超微細粒子が異なる毒性を持つ可能性を示唆するエビデンスがあり、質量のみでハザードを完全に捉えているかという疑問が生じている。

Key figures

• C. Arden Pope III
• Robert D. Brook

Seminal works

• pope-2002
• brook-2010
• atkinson-2014

Frequently asked questions

PM10とPM2.5の違いは何ですか？

PM10は空力学的直径が10マイクロメートルまでの粒子を指し、PM2.5は2.5マイクロメートルまでのより微細な粒子を指します。より小さいPM2.5粒子は肺の奥深くまで浸透し、健康への影響との関連性がより強いとされています。

なぜ粒子状物質は健康にとって最も重要な大気汚染物質と考えられているのですか？

微細粒子状物質は、コホート研究および時系列研究において、心血管疾患および呼吸器疾患による死亡率と最も一貫して関連しており、大気汚染に起因する世界の疾病負荷の最大の割合を占めているためです。