上海市居民區(qū)與工業(yè)區(qū)大氣顆粒物重金屬生物可給性與健康風險評估.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展，汽車尾氣、工業(yè)粉塵的排放，天然能源的燃燒利用等產(chǎn)生大量有害的顆粒物，大氣顆粒物污染越來越嚴重，特別是近幾年在我國一些主要城市頻發(fā)了灰霾現(xiàn)象，已引起了我國政府和人民的高度關(guān)注。本研究于2014年11-12月對上海市兩大功能區(qū)即工業(yè)區(qū)和居民區(qū)收集大氣樣品，采用具有代表性的體外模擬方法和人體健康風險評估模型研究大氣顆粒物包括PM10和PM2.5中重金屬生物可給性和健康風險。主要結(jié)果如下：
　?。?）采樣期間兩大功能區(qū)大

2、氣顆粒物濃度持續(xù)升高，日均濃度均高于《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）中一級標準限值，但未超過二級標準限值。居民區(qū)與上海市整體空氣質(zhì)量狀況的影響因素相近，日均濃度略低于同期上海市平均值；工業(yè)區(qū)日均濃度高于同期上海市平均值和同期居民區(qū)。上海市PM2.5與PM10濃度比值R（PM2.5/PM10）平均為0.64，范圍在0.44-0.88之間；居民區(qū)采樣點R值平均為0.63，范圍在0.41-0.92之間，工業(yè)區(qū)采樣點R值平均為0.

3、62，范圍在0.47-0.91之間，說明顆粒物濃度的粒徑分布與功能區(qū)相關(guān)。
　?。?）兩功能區(qū)大氣顆粒物中廣泛關(guān)注7大重金屬含量（mg·kg-1）從高到低依次為：Zn>Pb>Cu>Mn>Ni≈Cr>Cd。就不同粒徑顆粒物上的分布特征而言，Cu、Ni、Pb、Zn和 Cr在 PM2.5中的富集程度大于PM10，而Mn和Cd在不同粒徑大氣顆粒物上的富集含量均無明顯差異；就不同功能區(qū)重金屬分布特征而言，除 Mn以外，其余重金屬在工業(yè)區(qū)的富

4、集含量均小于居民區(qū)。居民區(qū)和工業(yè)區(qū)大氣顆粒物中重金屬濃度（μg·m-3）從高到低依次為：Zn>Pb>Cu>Mn>Ni≈Cr>Cd，表現(xiàn)規(guī)律與重金屬含量排序相同。由于單位體積的大氣中含有的PM10多于PM2.5，PM10中重金屬元素濃度均大于PM2.5;工業(yè)區(qū)大氣顆粒物中重金屬Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的平均元素濃度均高于居民區(qū)，這可能是由于工業(yè)區(qū)的燃煤排放高于居民區(qū)的汽車尾氣排放造成的。
　?。?）體外模擬呼吸系統(tǒng)中，Cd、Mn

5、和Zn的生物可給性較高（>40%），其次為Ni、Cu和Pb（5%-25%），Cr最低（<5%）。PM2.5中Mn和Cd的生物可給性高于PM10，其余重金屬未表現(xiàn)出顯著差異，居民區(qū)大氣顆粒物中Cu和Ni的生物可給性顯著低于工業(yè)區(qū)，Mn和Pb的生物可給性顯著高于工業(yè)區(qū)，而Zn、Cr和Cd的生物可給性在兩大功能區(qū)則較為接近。
　?。?）體外模擬消化系統(tǒng)中，由于模擬胃液pH較低（~2.0），大氣顆粒物中大量重金屬溶出，均表現(xiàn)出較高的生物可

6、給性，其中Cd、Pb、Mn和Zn的生物可給性較高（>60%），其次為Ni和Cu（15%-45%），Cr仍最低（<10%）。進入模擬腸階段后，重金屬的生物可給性均顯著降低，這可能是腸酸性下降（pH~7.0）以及胰蛋白酶、膽鹽的吸附導致的。不同粒徑大氣顆粒物中重金屬的生物可給性無顯著差異。對比不同功能區(qū)，發(fā)現(xiàn)居民區(qū)大氣顆粒物中 Cu的生物可給性顯著低于工業(yè)區(qū)，Mn和Pb的生物可給性顯著高于工業(yè)區(qū)，而Ni、Zn、Cr和Cd的生物可給性在兩大功

7、能區(qū)間差異不顯著。
　?。?）3種致癌重金屬通過呼吸系統(tǒng)的日均暴露量排序為：Ni>Cd>Cr，成人高于兒童；非致癌重金屬的日均暴露量排序為：Zn>Mn>Pb>Cu>Ni>Cd>Cr，成人低于兒童。由于單位體積大氣中，PM10中的重金屬元素濃度高于PM2.5，使得PM10重金屬日均暴露量（致癌與非致癌）大于PM2.5。而受到重金屬元素濃度與生物可給性的影響，工業(yè)區(qū)大氣顆粒物中 Cu、Mn、Ni和 Zn的日均暴露量均大于居民區(qū)，Pb的

8、日均暴露量均小于居民區(qū)，Cr和Cd在兩大功能區(qū)間較為相近。
　　（6）3種致癌重金屬通過呼吸系統(tǒng)的致癌風險依次為：Cr>Cd>Ni，但致癌風險均較低，Ni的致癌風險可忽略，成人致癌風險高于兒童。重金屬非致癌風險順序為：Pb>Cd>Zn≈Cr>Cu>Ni>Mn，成人非致癌風險低于兒童。除去Pb元素，其余重金屬非致癌風險均表現(xiàn)為工業(yè)區(qū)高于或接近于居民區(qū)，但非致癌風險值均遠小于1，非致癌風險可忽略。但是，Pb和Cd的非致癌風險相對其他重