柴油排气与癌症
柴油废气中含有什么、谁暴露最多、其与肺癌的关联以及如何减少暴露——基于IARC和NCI的研究。
柴油发动机废气是柴油发动机产生的气体和烟尘混合物。长时间、高强度的暴露与肺癌有关。柴油设备周围的工人面临最大风险。更清洁的发动机、过滤器和通风系统能减少暴露。
管子里到底流出的是什么
柴油废气不是单一物质。它是燃烧柴油的全部燃烧产物，其具体组成会随着发动机、负载、润滑油、添加剂、排放控制以及燃料本身而变化。
柴油机燃烧时空气过量，大约25到30份空气1部分燃料。大部分释放的气体是普通的：氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气。不完全燃烧会增加剩余气体。气相还携带一氧化碳、硫氧化物和氮氧化物。它还携带挥发性烃类，以及轻质多环芳烃。
还有烟尘。
问题在于粒子
大多数柴油尾气颗粒直径为0.1到0.25微米。约92%小于1微米。尺寸分布有两个峰：一个是0.0075到0.042微米的核模，由新鲜凝结的材料构成;一个是0.042到1.0微米的积累模态，由这些核团聚在一起组成。
有机碳和元素碳约占颗粒质量的80%。剩余20%大部分为硫酸盐，主要是硫酸。由于颗粒体积较大，它们吸收了未燃烧燃料、润滑油和燃烧过程中的有机物。可提取的有机物比例通常为颗粒质量的20%至30%，可达90%。
有两个事实解释了为什么这些颗粒而非气体带来癌症的担忧。首先，几乎所有颗粒都足够小，能够到达肺泡区，即肺部最深的气体交换区。其次，这些颗粒可以去除诱变原和致癌物。多层多香烃和硝基酸酯会与有机溶剂一起脱落。它们还会带着包覆哺乳动物肺部表面活性剂中的脂质成分。在大鼠研究中，只有未经过滤的柴油废气才会引起肺部肿瘤。过滤掉这些颗粒后，肿瘤就不会出现。
柴油发动机排放颗粒质量远高于带催化转换器的汽油发动机。根据不同条件，轻型柴油发动机排放的颗粒物量50高达80倍，重型100发动机则高达200倍。
从“可能”到“已知”
IARC是世界卫生组织下属的国际癌症研究机构。它最初在1988年研究了柴油尾气。当时它称这种可能对人类致癌的废气为2A组。自1998年以来，IARC的一个咨询小组将其标记为高优先级，要求重新审查。
6月2012日12日，经过一周会议，IARC将柴油发动机废气划分为1组，对人类致癌。依据是有充分证据表明暴露会增加肺癌风险。工作组还指出与膀胱癌的正相关性，并将其评为有限证据而非充分证据。同一会议评估了汽油废气，仍归为2B组，可能致癌，自1989年以来未变。完整综述为IARC专著第105卷。
充分与有限之间的区别非常重要。肺癌是既定的结局。膀胱癌是一个真实信号，但尚未达到同样的证据标准。
两个机构依然存在分歧
美国国家毒理学项目得出较为温和的结论。其《致癌物报告》将柴油废气颗粒物列为合理预期为人类致癌物，而非已知的。其基础是有限的人体证据加上动物和机制研究的支持证据。
这些日期解释了这一空白。NTP于2000年第九号致癌物报告中首次列出柴油尾气颗粒物，这比IARC重新评估早了十二年。IARC的1组分类是较新的判决。NTP还专门围绕颗粒物进行列举，而IARC则评估了整个发动机尾气。
柴油尾气颗粒没有CAS注册编号，因为它们是混合物而非单一化学物质。
矿工研究改变了天平
IARC的新闻稿指出一项研究，重新强调了这一担忧：一项由 NCI 与NIOSH联合于2012年3月发布的地下矿工调查。该研究被称为矿工柴油尾气研究（DEMS）。
DEMS跟踪了美国八个非金属矿业设施的12,315工人。历史测量数据被重建为每个工人对可呼吸元素碳的逐个工作和年度估算。可呼吸元素碳是衡量某人实际吸入柴油烟尘量的标准指标。
队列分析发现1.26年肺癌的标准化死亡率比。95%置信区间从1.09到1.44。随后进行了嵌套病例-对照分析，将198肺癌死亡与562匹配对照组进行比较。该分析调整了吸烟情况、以往高风险工作经历和呼吸系统疾病史。随着累计暴露量的增加，肺癌风险稳步上升，趋势在P = 时显著。001排除了最近15年的暴露。暴露中位数以上的工人——即每立方米年1,005微克或以上——的风险约为最低四分位的三倍，比值比为3.20，95%置信区间为1.33到7.69。
从未吸烟者的结果值得停下来思考。在三个暴露三元数中，比值比分别是1.0、然后1.47、7.30。最后一个数字的置信区间较宽，1.46到36.57，因为从不吸烟且重度暴露的人群是少数。但梯度存在，且完全没有烟草。
早期研究也指向同样的方向，但未明确剂量。NTP指出，一项荟萃分析发现柴油尾气提高了肺癌的相对风险，后续队列和病例对照研究报告了相对风险范围在1.2到2.21之间。DEMS补充了那些研究所缺乏的：定量的历史暴露估计。
逐条工作测量曝光
数字使得就业间的差距变得具体。国家毒理学项目汇总了这些测量数据。
- 卡车司机：1至10 μg/m³的元素碳。一项研究发现，卡车司机在3.8 μg/m³与公路背景在2.5 μg/m³之间没有明显差距，这意味着碳源是道路而非驾驶室。
- 公交车库和卡车终端机械师：20至40 μg/m³。
- 列车乘务员：4至20 μg/m³。维修组：3至39 μg/m³。
- 机车工人，可吸入颗粒物：根据美国环保署（EPA），可吸入颗粒物为39至191 μg/m³。
- 消防站内的消防员：10至40 μg/m³。柴油消防车在室内怠速时，废气可能会将废气扩散到整个消防站。
- 地下采矿，可呼吸式元素碳从1997到2004：148至637 μg/m³。露天采矿：13至23 μg/m³。
- 矿井内封闭空间：柴油颗粒可达1,280 μg/m³。
地下采矿远远领先于顶峰——大约是卡车司机的百倍。自20世纪50年代初以来，美国矿山就使用柴油机械。
唯一工作场所限制，附带数字
矿山是该法规的适用范围。该规则30CFR57.5060。它涵盖地下金属矿和非金属矿山。矿工个人接触柴油颗粒物的总碳含量不得超过每立方米空气160微克。该数字是平均八小时等效全班次。该规定于2008年5月20日生效，分阶段实施。首先是临时限量为308微克/立方米的元素碳。随后从1月2007日起，总碳含量350微克/立方米。然后是160。因技术或经济原因无法满足条件的矿山，可以向区经理申请特别延长，该延长期限一次不超过一年。
柴油尾气还有三大主要来源。移动源是显而易见的。固定区域源包括石油和天然气生产、维修场和造船厂。固定点源包括化工厂和电力公司。关于户外空气的更广泛情况，请参见空气污染与癌症。关于工作场所暴露的一般处理方式，请参见职业性致癌物 （英文），关于肺部疾病本身，请参见肺癌。