长三角地区细颗粒毒性组分及致毒机理研究

Currently, China is facing with serve PM2.5 pollutionissue, which has already resulted in significant adverse effects on human health andserious disease burden. Since the chemical constituents of PM2.5 are diverse in different regions, leading to differing toxicities and significantly varying spatial distributions, it is thus essential to conduct ambient PM2.5 sample collections in different regions, in order toelucidate the temporal and spatial characteristics of the PM2.5 toxic components. Recently, haze occurs frequently in Yangtze River Delta (YRD),and the PM2.5 concentrationis often at a high leveland with extreme chemical complexity, yet its corresponding health effects are still poorly understood, particularly in lack of research regarding the toxic PM2.5 components in this region. In this project, we willperformlong-term filter sampling and on-line measurements of PM2.5in the typical YRD areas, reveal the temporal, spatial and seasonal characteristics of PM2.5 components, investigate the correlation between cytotoxicity indicators and PM2.5 constituents, thus reveal the temporal and spatial features of the PM2.5 toxicity, and ascertain the relationship between toxicity and physiochemical properties for different PM2.5 components, so as to provide scientifically sound guidance on the regional health risk assessment and implementationof health protection measures; in themeantime, we will investigate the biological markers in response to the toxicological effects of different PM2.5 components,discuss theirtoxicant mechanisms, and provide scientific advice to health protection.

当前我国PM2.5污染严重，引发重大的健康危害，造成严重的疾病负担。PM2.5在不同地区的组成不同，其毒性也不同，存在很大的空间异质性，因此必须对不同地区PM2.5进行实地采样研究以弄清该区域内细粒子毒性组分时空特征。近年来长三角地区雾霾频发，PM2.5浓度较高，组成十分复杂，但对健康造成的危害仍不太清楚，尤其是对其中毒性成分研究更是欠缺。本项目通过对长三角典型地区PM2.5进行长期采样和在线监测，揭示PM2.5及组分的时空及季节性变化特征，对细胞毒性指标与PM2.5及其组分之间的相关性进行研究，研究PM2.5毒性的时空特性，探明不同组分毒性与其理化特征之间的联系，为区域健康风险评价，健康防护措施的制定提供科学依据；同时在确立毒性组分的基础上对PM2.5各组分进行生物标识物研究，探讨PM2.5毒性组分的致毒机理，为长三角地区的集成项目做出可能的贡献。

细颗粒物污染对人体健康造成严重的危害，长三角地区作为雾霾频发地区，颗粒物健康效应的研究迫在眉睫。本研究从PM2.5 的理化性质出发弄清其组分的时空特性，结合颗粒物染毒实验分析PM2.5 毒性的时空特性，通过相关性分析，探究PM2.5 关键致毒组分及潜在生物标识物。在线SP-AMS研究发现，南京地区有机气溶胶可以解析出4个因子，分别是包括交通相关HOA（hydrocarbon-like organic aerosols）烹饪相关COA（cooking-related organic aerosols）及两个二次有机气溶胶（SOA（secondary organic aerosols））因子（半挥发性SVOOA（semi-volatile oxygenated organic aerosols）和低挥发性LVOOA（low-volatility oxygenated organic aerosols））。同时在大气气溶胶中发现富勒烯的存在，尤其是在石油，天然气生产地其含量可能会更高。对扬州、镇江、南京地区细颗粒物离线采膜分析研究发现，细颗粒物化学组分的主要来源是二次气溶胶、燃煤、机动车排放、土壤扬尘和工业排放等。对重金属部分进行PMF分析发现，其来源主要是煤燃烧、土壤扬尘、交通、工业、电镀和电子污染、及Cr来源。生物模拟液提取研究发现，V、Mn、Cu、As和Pb元素具有较高的生物浸出效率（>60%）,而Ni元素的生物浸出效率较低（约20%），并且过渡元素的潜在致癌和非致癌风险主要由摄食途径贡献，而且与成人相比儿童承受风险更大， As和Pb元素是导致健康风险的主要元素。细胞毒性研究结果表明暴露于不同季节、城市、来源的颗粒物样品以及对不同的细胞系暴露染毒均会造成细胞存活率的下降，细胞内活性氧含量增加，并且存在一定的剂量效应关系。对颗粒物关键致毒组分和生物标识物研究发现，细胞毒性主要由颗粒物样品中的Cr、Cu以及颗粒物自身的氧化潜能导致。颗粒物疾病负担研究发现暴露于细颗粒物环境中，会造成人群的过早死亡及寿命损失。本研究共发表30余篇论文，为大气颗粒物健康效应机制提供科学依据。