大气活性氧物质污染特征、机制及其来源研究进展

活性氧(reactive oxygenspecies,ROS)是指含有氧、且具有较高氧化反应活性的一类物质的总称,因其会由大气颗粒物中的不同组分诱导生成并危害人体健康而广受关注.本文主要概述了大气ROS的国内外研究进展,总结了大气ROS的检测方案,并详细介绍了细胞衬里液法、二硫苏糖醇检测法等几种常用的胞外ROS检测方案.大气细颗粒物是大气ROS的主要诱导组分,具体的成分为水溶性有机物和金属离子,环境持久性自由基也可能是潜在的ROS诱导物质.ROS的来源研究表明燃烧过程和交通排放等人为来源是大气ROS的主要来源.在未来的研究中可以以大气ROS的生成机制为研究重点,通过实验室模拟等具体实验手段全面研究ROS的污染特征,为ROS污染评价体系的制定提供数据支撑.     

大气颗粒物物理化学属性致病效应与损伤机制的研究进展

近些年,我国大气颗粒物所带来的健康问题越发突出,由此产生的环境疾病日益引起人们的广泛关注。大量的流行病学和毒理学研究发现,大气颗粒物能引起呼吸系统、心血管系统、神经系统、免疫系统等的损伤,造成新生儿出生缺陷,增加罹患癌症的风险,且与人群发病率和死亡率上升有关。但是由于大气颗粒物物化属性比较复杂,一种或几种损伤机制并不能完全解释其与致病效应的关系,因此具体的损伤机制目前还没有统一的说法,大气颗粒物物理化学属性与致病效应的关系仍在探索当中。本文从大气颗粒物的粒径、浓度、比表面积、来源、成分等基本属性入手,剖析其基本特点和可能影响健康的原因,探讨大气颗粒物通过氧化损伤途径诱导致病效应,并结合当前大气颗粒物健康影响研究现状提出在未来研究中应注重的相关内容。     

PM2.5急性暴露致运动大鼠BALF和心脏氧化损伤的相关性研究

收集体育场馆内细颗粒物,对大鼠经气管滴注细颗粒物悬液并进行递增负荷运动,以探究体育场馆内细颗粒物对运动大鼠肺和心脏组织的氧化损伤作用。实验选取32只雄性SPF级Wistar大鼠,随机分为对照组、高剂量染毒组(30 mg·kg^-1)、中剂量染毒组(15 mg·kg^-1)、低剂量染毒组(7.5 mg·kg^-1),采用一次性气管滴注染毒后,进行递增负荷跑台训练,运动结束后测定大鼠肺泡灌洗液、心脏组织中的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)指标。与对照组相比,随着细颗粒物染毒剂量的增加,肺泡灌洗液和心肌组织中的GSH-Px、T-SOD表现出剂量相关性降低,MDA和ROS则呈剂量相关性升高,均有显著差异。这表明,细颗粒物可以对急性运动大鼠的肺和心脏的抗氧化系统造成氧化损伤。     

大气颗粒物暴露与健康效应研究进展

大气颗粒物一直是影响我国大多数城市空气质量的首要污染物,且呈现出与欧美不同的煤烟、机动车尾气以及开放源复合型污染并存的高浓度污染态势,已有研究发现颗粒物的短期或长期暴露均会对人体产生不良的健康效应。本文从环境科学、暴露科学、环境流行病学和环境毒理学研究等方面系统综述了大气颗粒物健康效应研究的方法和进展,可为我国的大气颗粒物健康效应研究与大气颗粒物环境质量标准的修订提供方法学参考和经验借鉴。目前我国PM10污染尚未得到有效控制,细颗粒物(PM2.5)的污染也已引起关注,建议在不同区域开展空气污染健康效应的系统研究。     

大气颗粒物中类腐殖质的测定、理化特性及健康影响

类腐殖质(humic-like substance,HULIS)是一类水溶性、相对分子量高的有机混合物,常见于雾滴、云滴、积雪和大气颗粒物(PM)中.本文主要综述了大气PM中HULIS的提取和分析方法、毒理性、吸光特性和光敏性,重点探讨了PM中有机物和过渡金属(尤其是Fe离子)产生活性氧化性物种(reactive oxygen species,ROS)从而破坏DNA的致毒机理,进一步提出HULIS(含有可逆的氧化还原位点)单独或与过渡金属螯合成有机-金属配体形成ROS的机理.最后对未来大气HULIS的研究方向进行了展望,指出今后应该加强大气HULIS、金属等通过细胞内催生ROS的测定及细胞毒性相关的研究,并关注HULIS的化学结构、分子组分等的定量分析,更好地揭示物质结构与细胞毒性之间的作用机制和关系,以期为大气HULiS的健康影响提供支持.     

大气颗粒物中环境持久性自由基的电子顺磁共振检测方法

大气颗粒物中的环境持久性自由基具有强氧化性,参与大气中诸多化学反应,影响空气质量,进而影响人体健康,因此对其定性、定量检测具有重要意义,然而现阶段并没有成熟有效的分析检测方法.本文利用电子顺磁共振波谱仪,对比大气颗粒物的3种进样方式,建立了便捷、有效的大气颗粒物中环境持久性自由基检测方法.首先,配制不同标准物质(或溶液),确定仪器的最佳检测参数和大气颗粒物的最低响应浓度(或质量).然后,分别使用水洗脱法和有机溶剂提取法对大气颗粒物进行前处理,优化大气颗粒物的水洗脱和有机提取条件,对比大气颗粒物直接进样、水洗脱样和有机提取样的测定结果.最后,确定了上述3种进样方法的适用条件,即直接检测法适用于石英膜和Teflon膜样品,且操作简便,易于定量测定大气颗粒物中自由基的浓度;水洗脱法仅适用于Teflon膜样品,但需要已知颗粒物洗脱效率才能定量计算;有机溶剂提取法不能有效的提取的颗粒物上的自由基.     

贵阳市大气挥发性有机物的初步分析

本文对贵阳市大气挥发性有机物进行了初步分析研究.采用罐采样方法在贵阳市采集了环境空气样品,利用三级冷阱预浓缩-GC/Dean-switch/FID/FID技术,分析了59种大气光化学活性挥发性有机物,并计算了各组分的臭氧生成潜势及羟基自由基消耗速率.结果表明,贵阳市大气挥发性有机物的平均体积分数为(23.06±17. 85)×10~(-9),其中丙烷的体积分数最大.贵阳市不同类别大气挥发性有机物的占比为:烷烃(58.77%)苯系物(16.41%)人为源烯烃(10.84%)炔烃(8.86%)植物源排放VOCs(BVOC)(5.12%),不同功能区大气VOCs的组成特征存在一定差异.贵阳市大气挥发性有机物的总臭氧生成潜势为91.51×10-9(体积分数),其中苯系物对总臭氧生成潜势的贡献最大(约占38%);贵阳市大气挥发性有机物总的羟基自由基消耗速率为6.15 s-1,烯烃类对总的羟基自由基消耗速率的贡献最大.     

沈阳市臭氧污染特征及其影响因素

近年来中国城市O₃污染问题日益突出,近地面O₃已成为沈阳市的主要空气污染物之一。基于沈阳市2019年近地面臭氧(O₃)及其前体物(VOCs和NO₂)的逐时数据,结合同期气象观测资料,研究了2019年沈阳大气O₃的季节变化特征,分析了VOCs和NO₂以及气象条件对O₃生成的影响;利用最大增量反应活性法(MIR)估算了沈阳大气VOCs的臭氧生成潜势(OFP),并运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行了沈阳夏季VOCs的来源解析。结果表明：2019年沈阳市O₃平均质量浓度夏季最高,其次是春季和秋季,冬季最低;四季O₃日变化特征均表现为单峰型,质量浓度峰值出现在14:00左右,谷值出现在07:00左右。沈阳市O₃质量浓度与温度、风速均呈现正相关关系(P=0.001,P=0.005),与相对湿度呈负相关关系(P=0.005);当温度达到30.0℃以上,O₃质量...     

低挥发性有机物大气氧化反应与二次有机气溶胶形成机制研究现状

二次有机气溶胶(SOA)是大气颗粒物的重要组成部分,准确评估其在大气环境中的产生,是全面认识气溶胶的环境、气候与健康效应的关键所在.随着研究的进展,人们发现曾经被忽略的低挥发性有机物(LVOCs)的大气氧化反应,可能是二次有机气溶胶的重要来源,因此逐渐引起人们的广泛关注.基于国内外近年来相关研究的进展,本文对低挥发性有机物的大气氧化反应及SOA的形成研究现状进行了总结.从LVOCs在大气中的基本氧化机制出发,较为详尽地展示了迄今为止关于LVOCs的实验室定性与定量研究、场地观测研究以及理论模式研究.鉴于LVOCs研究面临的困难,如LVOCs的难以探测性、其在大气中反应的复杂性和环境的多变性、以及理论模拟中多参数化等,本文提出了未来深入研究面临的挑战和可能的研究方向,有望为将来相关研究工作的开展提供借鉴,同时也将为国内二次有机气溶胶污染的防控减排提供科学参考.     

大气颗粒物重金属组分的化学形态及健康效应

大气颗粒物是大气主要污染物之一,因其污染范围广、污染程度重、健康危害大,已在世界范围内引起了广泛关注.如何准确预测大气颗粒物的生物效应和健康风险是大气污染控制领域的热点和难点问题.大气颗粒物中的重金属组分是其产生毒性效应的主要原因,而重金属在人体肺部中的生物可利用性和毒性效应受其化学形态的影响显著,无法通过重金属总量进...     

银川都市圈典型站点大气臭氧及前体物的污染特征分析

本文分析了银川都市圈的商业/交通/居民混合区和工业区两类典型站点的大气挥发性有机物（VOCs）的日变化特征,并通过臭氧生成潜势（OFP）对其生成臭氧潜力进行了评估,此外,基于观测的光化学模型（OBM模型）分析了银川都市圈臭氧生成对前体物的敏感性.观测结果表明,观测期间银川都市圈臭氧呈单峰型日变化,其中商业/交通/居民混合区采样点峰值出现在16:00—18:00,臭氧日最高小时浓度范围为131—200μg·m^-3;工业区采样点峰值出现在14:00—17:00,臭氧日最高小时浓度范围为155—186μg·m^-3.商业/交通/居民混合区采样点和工业区采样点总挥发性有机物（TVOCs）日变化浓度均呈现出早晚高、日间低的趋势,最大浓度分别为28.70×10^-9、165.84×10^-9.烯烃对两个采样点臭氧生成潜势均有较大贡献,商业/交通/居民混合区和工业区采样点的贡献率分别为21.58%—67.59%和57.42%—89.73%.银川都市圈大气臭氧生成速率对VOCs中的烯烃和芳香烃的增量变化最为敏感,对CO以...     

大气气溶胶研究新动向

本文概述了近年大气气溶胶研究的四个主要方面:大气气溶胶的表征、大气化学过程与气候变化、健康效应等的概况.阐明了当今大气气溶胶研究的趋向,主要着重于PM_(10)和PM_(2.5)细颗粒(可吸入颗粒物或二次颗粒物)的物理化学特性与环境行为、生态效应,更重视气溶胶的非均相化学反应过程;其研究范围,从平流层向对流层发展,并密切结合气候变化、健康影响等有关的一些实际问题,进行深层次的综合性研究.大气气溶胶化学已成为当今大气化学研究最前沿的领域.     

纳米颗粒物对雄性生殖系统影响的研究进展

纳米颗粒物因其独特的性质(表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应),在化学、力学、电磁、光学以及生物医学等方面得到了广泛的应用。由于纳米颗粒物具有特殊的性质,使其更容易进入机体并对机体产生生物学效应,其对人体的潜在危害也已逐渐引起人们的关注。生殖健康作为健康的一个重要部分,关系着人类的繁衍与发展,因此纳米颗粒物对生殖系统的影响也逐渐引起人们的重视。本文主要总结了近几年来纳米颗粒物对雄性生殖系统影响的研究,为进一步的研究提供建议和帮助。     

稀土矿城市不同季节大气可吸入颗粒物中稀土含量特征及颗粒物细胞毒性

为探讨典型稀土矿城市不同季节大气可吸入颗粒物(inhalable particulate matter,PM10)中稀土元素污染特征及其细胞毒性响应,将前期采集于包头市的PM10颗粒物进行提取,检测PM10中的稀土元素(rare earth elements,REEs)含量,并将人肺上皮细胞(A549)暴露于不同浓度水平(25,50,100μg·m L-1)的PM10样品和标准颗粒物1649b(standard reference material,SRM1649b)暴露液,用WST-1法测定暴露24 h后的细胞活性,用2’7’二氯荧光素二醋酸盐(2’7’-dichlorofluorescein diacetate,DCFH-DA)荧光探针法和彗星实验分别测定暴露3 h后的细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生水平和DNA双链损伤程度。结果表明,包头春、夏季大气PM10和SRM1649b均引起A549细胞活性下降,并诱导细胞内ROS生成量增加,造成显著的细胞内DNA损伤,含REEs的大气颗粒物毒性显著高于标准颗粒物。与春季相比,包头夏季PM10对细胞活性的抑制程度更高,造成更多的DNA双链损伤,从而表现出更强的细胞毒性和遗传毒性。包头PM10呈现明显的轻稀土元素(light rare earth elements,LREEs)富集,铈(Ce)、钷(Pm)、镧(La)和钕(Nd)含量占稀土总量的50%以上。LREEs均与细胞活性和细胞内ROS产生水平呈负相关性,包头春季和夏季PM10中稀土元素含量的差异是导致包头PM10细胞毒性效应不同于标准颗粒物且具有季节性差异的原因之一。     

实验室模拟制备环境持久性自由基及其生物毒性研究

一些表面吸附有机物的颗粒物在不完全燃烧的过程中会产生环境持久性自由基(EPFRs),但是目前关于这些EPFRs的水生生物毒性的报道还很有限.为了更好地了解EPFRs对水生生物的毒性作用,采用邻苯二酚-二氧化硅(CT-SiO_2)模拟体系在限氧条件下制备EPFRs,考察金属离子(Fe、Cu、Ni、Zn)及其氧化物、热解温度和CT/SiO_2质量比对颗粒物表面EPFRs生成的影响,并对EPFRs悬浮液中·OH的产生以及对发光细菌的急性毒性进行了测定.采用电子顺磁共振(EPR)对制备的EPFRs进行表征的结果表明,金属氧化物能够促进EPFRs的生成,而金属离子则恰好相反;热解温度以及CT/SiO_2质量比是EPFRs的生成过程的重要影响因素,对CT-SiO_2热解体系中EPFRs的生成浓度和类型具有至关重要的影响,EPFRs的生成浓度在热解温度为400℃且CT/SiO_2质量比为0.032时,达到最高值5.04×10~(15)spins·g~(-1).本研究所制备的EPFRs在环境空气中的半衰期,能够达到18—80 d,这可能是因为其与颗粒物的结合增加了其稳定性;发光细菌(P.phosphoreum T3spp.)的急性毒性结果表明,含有EPFRs的颗粒物对发光细菌的发光具有明显的抑制作用,发光抑制率与EPFRs浓度呈明显的剂量-效应关系,并推测可能与EPFRs悬浮液中活性氧物种(ROS)的产生有关.该结果为研究EPFRs在环境过程中的形成因素及其生物毒性提供了基础,为研究EPFRs的潜在环境风险提供了基础数据.     

城市近地面大气颗粒物空间分布的监测与分析

城市近地面环境与人呼吸带高度范围相当,近地面大气颗粒物对行人健康有直接影响.当常规环境监测点位置和数量不足以全面反映近地表大气颗粒物空间分布状况时,选择合适的颗粒物载体显得十分必要.植物叶片的滞尘效应使之成为大气颗粒物的良好指标,尤其是常绿灌木叶片更能直接反映近地表环境悬浮颗粒物状况.以大气颗粒物污染严重的代表性城市石家庄市为研究区域,选择道路绿篱灌木大叶黄杨,于连续晴朗干燥天气条件下采集了3个5 d周期内、63处样点的滞尘叶片样品,测试叶片滞尘量和滞尘颗粒物粒度,利用ArcGIS讨论叶片滞尘量和滞尘颗粒粒度的空间分布及空间变异特征.结果显示,石家庄市大叶黄杨叶片平均滞尘量为0.3843 g·m-2·d-1 (变化于0.09310.9155 g·m-2·d-1),滞尘颗粒物粒度均值为1.9185μm(变化于1.30672.2500 μm),98.27%的颗粒小于10 μm,表明大叶黄杨叶片在城市近地表环境中对可吸入颗粒物有较好滞留性能,对行人呼吸健康有益.空间变异性分析表明,大叶黄杨叶片滞尘量和滞尘颗粒物粒度均具有空间自相关性,其中滞尘颗粒物粒度的块金值/基台值更小,即空间自相关性更强,表明滞尘颗粒物尺度除受局地污染源影响外,叶片表面属性因素起更重要作用;而滞尘量相对较大的块金值说明局地小尺度过程的影响不容忽视,即更易受到局地起尘源的影响.通过PM1、PM2.5、PM5、PM10等不同粒级颗粒物的分析表明,颗粒物越细其空间分布差异越大,这种细颗粒物的空间变化为进一步探讨城市不同地区人对大气颗粒物的暴露风险研究提供了基础.     

济南市典型区夏季VOCs分布特征及臭氧生成机制

基于2020年6—8月济南市石化区、市区和南部山区VOCs以及臭氧和气态污染物等在线监测数据,结合气象因素分析了各典型区夏季VOCs污染特征,并通过计算臭氧生成潜势(OFP)和MCM模型模拟分析了不同区域不同污染等级VOCs对臭氧生成的影响,采用PMF模型对市区夏季VOCs进行了来源解析研究.结果表明,石化区VOCs浓度(158.29μg·m^-3)明显高于市区(47.71μg·m^-3)和南部山区(24.65μg·m^-3),VOCs中均以烷烃占比最大,其次为芳香烃,3个区域VOCs浓度均随污染等级升高而升高;不同污染等级下均为石化区OFP(743.7—1474.9μg·m^-3)大于市区(156.9—378.1μg·m^-3)和南部山区(113.4—168.7μg·m^-3),3个区域均是芳香烃OFP占比最大,其次为烯烃,说明芳香烃和烯烃类VOCs对臭氧生成的贡献最大,其中OFP贡献最大的单体为间/对-二甲苯;MCM模拟结果表明石化区O₃净生...     

大气颗粒物中微生物分析方法及分布特征的研究进展

大气颗粒物(particulate matter, PM)可能携带病原微生物,会对人体健康产生影响,因此,对大气颗粒物中微生物的采集和分析已成为当今的研究热点。本文对大气颗粒物中微生物的采集方法和分析方法(培养法、菌群多样性组成谱测序和宏基因组学技术)的研究进展进行简要概括,着重介绍不同条件下(区域、时间、粒径、天气条件和气象因素)大气颗粒物中微生物的分布状况差异,并对引起相关差异的原因进行了探讨,旨在为深入认识大气颗粒物中微生物的分布特征提供参考。     

大气颗粒物吸附的空气微生物毒性效应的研究进展

大气污染与人群健康关系的研究表明,灰霾天气中的大气颗粒物上附着有多种可吸入微生物,包括病毒、细菌和真菌.大气颗粒物中的部分有机物质能够与这些微生物相互作用,进而改变颗粒物上附着微生物的致病性和持久性.大气颗粒物及其所吸附的病原微生物来源广泛,种类繁多,并由于大气污染加重而越发显得重要.本文结合以往文献资料和新型冠状病毒...     

大气颗粒物水溶性重金属元素研究进展

以As、Cd、Cr、Cu、Ni、Mn、V、Pb和Zn为研究对象,总结历史及自身研究结果,从大气颗粒物水溶性重金属的分析方法、浓度水平、化合物形态、水溶性及其影响因素等方面进行分析.结果表明,发展中国家大气颗粒物水溶性重金属浓度较高,国内水溶性Zn和As污染严重,特别是As已超过国家空气质量标准中的浓度限值;大气中Zn、Pb、Cd、As和V的浓度和水溶性都较高(37.69%—58.65%),应受到广泛关注;大气颗粒物中重金属的水溶性主要受颗粒物粒径大小、酸碱性、重金属与颗粒物结合方式、金属化合物形态和来源的影响.研究结果可以为大气重金属污染控制和人体健康影响评估的开展提供理论基础.