身处北京的朋友们都知道，今天又是一个雾霾天。
早上闹铃响了天却还没亮，窗外清晨七点的天色暗得活像五点钟。这个时候有经验的朋友们就明白了，又到了口罩出街的时候了。
果然，生活经验诚不我欺，中国天气网上赫然一行大字，“中央气象台11月10日06时发布霾黄色预警”。预计，10日08时至11日08时，北京、天津西部、河北中部、山西中部、陕西关中等地有中度霾，其中，北京南部、河北中部等地的部分地区有重度霾。但受弱冷空气影响，10日下午至前半夜，上述地区的霾天气将有所减轻。
附上预报图一张，身处红、黄区域的各位，你们所处环境空气质量出现了明显降低，请注意防护喔~再例行提醒一句，呼吸道疾病患者尽量减少外出，外出时可带上口罩。
北京机场11月4日塔台实景:你没看错，并没有拉窗帘
在一般的写雾霾的消息中，文章写到这里就可以结尾了，然而我们肩负着科学传播的使命，当然就不能仅仅发布一个预告就完成任务。凛冬将至，生活在北方的你们，准备好迎接雾霾了么？关于雾霾的那些事儿，你知道多少呢？
之所以厉害是因为足够小——这不是蚁人，而是PM2.5
现在大家都知道，雾霾是因为大气中含有许多细颗粒物，目前大气的污染物指数是按照PM2.5浓度来发布的。这里的PM是英文“细颗粒物”的字头缩写，而2.5则表示颗粒直径为2.5微米（这个尺寸是人类头发直径的二十分之一）。为什么PM2.5如此令人担忧呢？其实恰恰是因为它足够小。
科学家告诉我们，当空气中细颗粒的直径小于10微米时，它便能够到达咽喉，因此被称为“可吸入颗粒物”。当颗粒物直径小于2.5微米，甚至是纳米量级时，人类咽喉表面粘膜细胞的纤毛及其分泌的粘液也阻挡不了它们了，这些纳米颗粒便可以到达下呼吸道的细支气管内并沉积到肺泡上。
大部分吸入的纳米颗粒将沉积到肺泡附近并与肺表面活性剂发生相互作用
PM2.5颗粒物的表面携带着许多有害的有机、无机分子，可以像细菌一样对人体造成伤害。例如，它们可以导致呼吸道的炎症。由于是无生命的非生物体，其危害甚至高于细菌。特别要指出的是，那些到达肺泡的纳米颗粒，不仅由于沉积在肺泡上而引起病症，而且它们可能穿越肺泡进一步由此进入毛细血管再进入血液。如果颗粒带有苯并芘等类污染物，就具有强致癌性，可能对生命造成更大的伤害。
力学专家的雾霾“打开方式”
当雾霾出现，我们普通人可能只是默默地戴上口罩去上班，间或抱怨一下城市里恶劣的环境，心大的可能根本意识不到这是雾霾，只当是阴天快下雨了呢。然而科学家和最大的不同就在于思维方式，他们首先想到的就是追因，对雾霾进行研究，了解雾霾到底是怎么回事，从而希望能够解决这个问题。
比如力学研究所非线性力学国家重点实验室的胡国庆研究小组，他们为了了解PM2.5是怎么影响人体健康的，开展了有关纳米颗粒与人体肺表面活性剂单层膜作用的研究。看吧，所有人都知道PM2.5会影响健康，可是有多少人真正了解这个“影响”是怎么产生的呢？这些力学工作者就努力尝试用力学方法来解释微纳米尺度的颗粒是如何穿越肺泡的。
他们建立了一个分子动力学模拟体系，利用计算机来模拟研究分子在力场作用下的运动情况。在此基础上进行了一系列实验并对实验结果进行分析。
分子动力学模拟体系示意图
最终，研究不仅弄明白了PM2.5进入肺泡的原理，还有一些其它发现。纳米颗粒与肺表面活性剂的相互作用及其脂蛋白冕的形成，不仅影响肺表面活性剂单层膜的生理特性，还将对随后的颗粒表面生物分子交换、与肺细胞的相互作用、颗粒进入不同组织和器官等过程产生影响。
许多朋友可能不明白上面的研究结果有什么含义。但是大家可以试想，雾霾中非常非常小的污染物可以进入人体对我们的身体造成伤害。同理，如果是非常小的药物颗粒，是否也可以以此为原理进入人体实施治疗呢？事实上，这个原理也确实和纳米药物相关。所以，这个研究不仅揭示了PM2.5纳米颗粒影响人体健康的机理，还对于纳米药物的治疗方式给出了建议：在设计基于纳米颗粒的吸入式给药方式时，应当考虑纳米颗粒-肺表面活性剂脂蛋白复合体的特性。
实验的相关成果在国际学术刊物《ACS Nano》上发表（2013, 7, 10525–10533），有兴趣的小伙伴可以去深入研究一下。
当然，像胡国庆一样关心雾霾的科学家还有很多，他们有的致力于研究雾霾的成因，有的关心清洁能源，有的则希望让雾霾对大家的影响再小一些。我等吃瓜群众也盼望着有一天雾霾可以得到科学的治理，让城市里深受雾霾困扰的人们更放心。
出品：科普中国
制作：霜寒十四州团队 赵旭婷
监制：中国科学院计算机网络信息中心
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