Mesoporous carbon nanomaterials induced pulmonary surfactant inhibition, cytotoxicity, inflammation and lung fibrosis

Environmental exposure and health risk upon engineered nanomaterials are increasingly concerned. The family of mesoporous carbon nanomaterials(MCNs) is a rising star in nanotechnology for multidisciplinary research with versatile applications in electronics,energy and gas storage, and biomedicine. Meanwhile, there is mounting concern on their environmental health risks due to the growing production and usage of MCNs. The lung is the primary site for particle invasion under environmental exposure to nanomaterials. Here, we studied the comprehensive toxicological profile of MCNs in the lung under the scenario of moderate environmental exposure. It was found that at a low concentration of 10 μg/mL MCNs induced biophysical inhibition of natural pulmonary surfactant. Moreover, MCNs at similar concentrations reduced viability of J774 A.1 macrophages and lung epithelial A549 cells.Incubating with nature pulmonary surfactant effectively reduced the cytotoxicity of MCNs.Regarding the pro-inflammatory responses, MCNs activated macrophages in vitro, and stimulated lung inflammation in mice after inhalation exposure, associated with lung fibrosis.Moreover, we found that the size of MCNs played a significant role in regulating cytotoxicity and pro-inflammatory potential of this nanomaterial. In general, larger MCNs induced more pronounced cytotoxic and pro-inflammatory effects than their smaller counterparts. Our results provided valuable information on the toxicological profile and environmental health risks of MCNs, and suggested that fine-tuning the size of MCNs could be a practical precautionary design strategy to increase safety and biocompatibility of this nanomaterial.     

道路灰尘中有机磷阻燃剂污染特征及人体暴露

利用气质联用仪(GC-MS)定量分析了苏州市25个道路灰尘样品中4种有机磷阻燃剂(organophosphate flame retardants,OPFRs)的含量水平和分布特征,并估算了成人、儿童和环卫工人灰尘摄入和呼吸暴露两种不同途径的日暴露量.结果表明,在灰尘样品中4种OPFRs均有不同程度检出,总OPFRs的含量范围为ND~8 901.66 ng·g~(-1),中位值为1 039.21 ng·g~(-1).三(1-氯-2-丙基)磷酸酯[Tris(1-chloro-2-propyl)phosphate,TCPP]、磷酸三(丁氧基乙基)酯[Tris(2-butoxyethyl)phosphate,TBEP]、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯[Tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate,TDCPP]和磷酸三(2-氯乙基)酯[Tris(2-chloroethyl)phosphate,TCEP]含量范围分别为0~6 931.46、0~2 021.15、0~788.44和0~62.16 ng·g~(-1).在高暴露情景下,成人、儿童和环卫工人通过摄入灰尘暴露ΣOPFRs的日均暴露量分别是125.68、915.78和6 314.16 pg·kg~(-1),儿童的暴露量比普通成人高6倍;而成人、儿童和环卫工人通过呼吸途径暴露ΣOPFRs的日均暴露量分别为3.07E-02、1.89E-02和1.54E-01 pg·kg~(-1).因此灰尘中OPFRs对于儿童和环卫工人的潜在危害更大.     

武汉市儿童多途径铅暴露风险评估

在武汉市区设置70个采样点,采集土壤、灰尘、大气及食品样品.根据美国EPA推荐的儿童铅暴露参数,应用美国EPA人体暴露风险评估方法对武汉市儿童多途径铅暴露进行了风险评估,结果表明,武汉市区儿童每天的铅暴露量为1.20×10-3mg.（kg.d）-1.经消化道途径是儿童摄入铅的主要途径,其暴露量为1.04×10-3mg.（kg.d）-1,其次为经呼吸道途径及皮肤吸收途径,其暴露量分别为0.153×10-3mg.（kg.d）-1和8.56×10-7mg.（kg.d）-1.在消化道途径中,摄入土壤或灰尘铅暴露量占占总暴露量的52.0%,通过消化道途径摄入土壤或灰尘是最主要的暴露途径.用Monte Carlo法进行模拟,在消化道途径中,通过摄取土壤铅暴露量为2.48×10-2mg.d-1.超过JECFA指定的PTDI的概率为2.1%.风险水平R计算结果表明,从消化道、呼吸道、皮肤吸收这3个途径的铅暴露风险均小于最大可接受风险水平5.0×10-5,其中经过皮肤吸收途径的铅暴露风险值小于可忽略风险水平1×10-8.应用Kriging插值法获得武汉市中心城区儿童铅日暴露量的空间分布,运用指示Kriging方法获得了武汉市儿童铅暴露危险指数图,显示武汉市青山区及江岸区儿童铅暴露水平较高.     

2014年APEC期间北京市PM10和PM2.5氧化性损伤能力研究

为评估APEC会议期间联防联控措施对北京市大气可吸入颗粒物毒性的影响,采集2014年APEC会议前后3个月北京市大气PM₁₀和PM_2.5样品,应用质粒DNA损伤评价法来研究其氧化性损伤能力. 结果表明,APEC会议期间PM₁₀对DNA的损伤率高于PM_2.5,颗粒物对 DNA损伤率随剂量的增加而增加. 本研究用TD30值来指示颗粒物氧化性损伤能力,TD30为引起30%的DNA损伤率所需要的颗粒物剂量（单位为 μg·mL^-1）,TD30值越低,颗粒物氧化性损伤能力越强,APEC会议前后样品的TD30值表现为 APEC期间（11月）>APEC前（10月）>APEC后（12月）,说明氧化能力APEC后 >APEC前 >APEC期间. 用PM₁₀质量浓度乘上其在250 μg·mL^-1 剂量下的DNA损伤率得到颗粒物暴露毒性指数TI（toxic index）,与往年具有代表性月份样品的数据对比,TI大小顺序为2004年 >2014年 >2008年,说明大气中颗粒物暴露毒性随着政策控制力度的加大而降低.     

雾霾重污染期间北京居民对高浓度PM2.5持续暴露的健康风险及其损害价值评估

开展短期内高浓度空气污染造成的人体健康风险评价以及健康经济损失研究,对推进城市大气污染防控,保证人民群众的健康水平具有重要的科学价值和实际意义.研究选择2013年1月发生的北京市雾霾重污染事件,采用泊松回归模型评价全市居民对10~15日高浓度PM2.5暴露的急性健康损害风险,并采用环境价值评估方法估算人群健康损害的经济损失.结果表明,短期高浓度PM2.5污染对人群健康风险较高,约造成早逝201例,呼吸系统疾病住院1 056例,心血管疾病住院545例,儿科门诊7 094例,内科门诊16 881例,急性支气管炎10 132例,哮喘7 643例.相关健康经济损失高达4.89亿元(95%CI:2.04~7.49),其中早逝与急性支气管炎、哮喘三者占总损失的90%以上.建议应针对不同人群不同健康终点的健康风险进行健康预警并开展及早医学干预,以降低类似空气重污染事件给居民健康带来的风险和损失.     

石化企业苯类物质非密闭操作过程的职业暴露分析

采用职业卫生学调查和职业暴露风险评估方法,对选定的苯类物质非密闭操作过程较集中的芳烃装置进行职业暴露分析和评估,为石化企业苯类物质的健康风险控制提供依据。     

长期暴露下纳米二氧化钛对典型淡水藻体砷累积与生物转化的影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,通过室内培养实验,研究了长期暴露下纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对五价砷[As(Ⅴ)]在典型淡水藻体中累积与生物转化的影响.结果表明不同藻类对无机砷的吸收和转化能力差异很大.长期暴露下斜生栅藻累积的砷(As,以DW计,下同)高达(819.66±11.25)μg·g-1,比铜绿微囊藻累积的As[(355.95±8.31)μg·g-1]高2倍多.Nano-TiO_2可增加藻体对As的吸收累积,降低了培养基中As的含量.同时,nano-TiO_2可增加藻体对As(Ⅴ)的生化转化;其中,铜绿微囊藻中有机砷以二甲基砷(DMA)为主,而斜生栅藻中有机砷以一甲基砷(MMA)为主.另外,长期暴露下nano-TiO_2处理的铜绿微囊藻和斜生栅藻向培养基释放的甲基砷小于对照组,表明长期暴露中的nano-TiO_2不能促进藻体内甲基砷的释放.研究结果可促进nano-TiO_2与As相互作用时生态风险的理解.     

利用人体肺部PM浓度模型定量评估广州市夏、冬季抽样人群PM2.5的暴露

为了定量评价细粒子PM2.5的人体肺部暴露水平,首先,对暴露、暴露量、剂量、暴露评价等多个概念进行了明确界定,在此基础上,重点引入国际辐射防护委员会(ICRP)的人体肺部PM浓度模型对人体肺部PM2.5的浓度进行了模拟,定量化研究了广州市抽样人群PM2.5的作用剂量,作用剂量直接反映了进入人体肺部污染物的量.结果表明,广州市抽样人群平均PM2.5的作用剂量在肺部咽喉以外部分(ET)、支气管部分(BB)、肺泡空隙区(AI)分别为576.8￣975.9μg·d-1、357.5￣619.8μg·d-1、154.4￣290.1μg·d-1.     

酸性土壤条件下纳米氧化锌长期暴露对蕹菜生长和叶绿素荧光参数的影响

为了探明酸性土壤条件下纳米氧化锌（nano-ZnO）长期暴露对蕹菜的生理生态效应,通过盆栽实验,设置7个浓度系列的nano-ZnO,70 d后测定相对叶绿素含量、生长参数和叶绿素荧光参数。结果显示,随nano-ZnO浓度升高,蕹菜相对叶绿素含量和生长参数先缓慢增加后显著下降。nano-ZnO对蕹菜生物量在根部和冠部间的分配无显著影响。相对叶绿素含量与nano-ZnO浓度呈显著负相关（r=-0.879,p<0.001）。在nano-ZnO质量比为160 mg/kg时,光合有效辐射190μmol/(m²·s)诱导的激发能过剩,但过剩激发能可通过热耗散保护机制消耗,以避免发生光损伤。酸性土壤条件下,弱光诱导的蕹菜叶绿素荧光参数对nano-ZnO长期暴露不敏感,但蕹菜的生物量累积易受nano-ZnO长期暴露的影响。