環(huán)境空氣細(xì)顆粒物采集及其特性初步研究.pdf

1、空氣動力學(xué)直徑在2.5μm以下的環(huán)境空氣懸浮顆粒物稱為細(xì)顆粒物（PM2.5）， PM2.5可以到達(dá)呼吸道氣體交換區(qū)域，對人體健康產(chǎn)生不可忽視的影響。PM2.5是空氣污染物中的一個重要組成部分。在我國，影響城市和農(nóng)村人群的PM2.5主要來源不同，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通工具急劇增加，機(jī)動車輛產(chǎn)生的PM2.5被認(rèn)為是城市大氣中PM2.5的主要來源，烹飪和取暖需要所采用的生物燃料（如木材、秸稈和動物糞便等）是農(nóng)村室內(nèi)空氣中PM2.5的主要來源。多項(xiàng)

2、流行病學(xué)研究表明PM2.5可造成呼吸、心血管、神經(jīng)、免疫等系統(tǒng)的損害。探討PM2.5對機(jī)體的作用機(jī)制能更好的幫助我們了解和消除PM2.5的影響，而研究PM2.5的前提是獲得可靠的PM2.5樣品。本研究通過建立環(huán)境空氣PM2.5收集和提取方法制備PM2.5樣品，以期為進(jìn)一步探討PM2.5對機(jī)體的影響及作用機(jī)制提供可能。
　　第一部分環(huán)境空氣PM2.5采集和提取方法
　　方法:使用PM2.5采樣器配套玻璃纖維濾膜于交通主干道旁和

3、農(nóng)村廚房內(nèi)采集環(huán)境空氣PM2.5。用二甲基亞砜（DMSO）提取濾膜PM2.5可溶相。
　　結(jié)果:春季和夏季在交通干道旁采樣13小時后的濾膜呈灰色，木材煙霧采樣1小時后濾膜呈棕黃色或深棕色；交通主干道 PM2.5（TAPM2.5）平均濃度在春季為（79.95±23.89）μg/m3，在夏季為（46.29±12.87）μg/m3，木材煙霧PM2.5（WSPM2.5）平均濃度為（4003.8±2054.32）μg/m3；通過DMSO共萃

4、取4批次TAPM2.5樣本和5批次WSPM2.5樣本，TAPM2.5-DMSO和WSPM2.5-DMSO平均萃取濃度分別為（11.96±0.96）mg/ml和（76.47±28.92）mg/ml，單膜回收率分別為90.7％±5.9%和89.2%±5.4%。加入的DMSO量為11-12 ml時，單膜回收率為86.33%±3.61%，加入的DMSO體積為20-25 ml時，單膜回收率為93.64%±2.28%，兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=

5、3.581，p=0.012）。
　　結(jié)論:在交通主干道旁和農(nóng)村廚房通過大流量采樣器裝配玻璃纖維濾膜可以采集足量的交通來源和木材煙霧PM2.5樣品用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。增加單膜PM2.5裝載量、減少萃取循環(huán)次數(shù)、增加DMSO體積，可在提高回收率的同時提高DMSO萃取物終濃度。
　　第二部分 PM2.5理化特征分析
　　方法:通過 GC/MC、ED-XRF和 IC等方法分析石英纖維濾膜和 Teflon濾膜上PM2.5的多環(huán)芳烴、

6、正構(gòu)烷烴、元素等理化性質(zhì)。
　　結(jié)果: TAPM2.5和 WSPM2.5的多環(huán)芳烴平均濃度分別為108.453μg/g和914.012μg/g，其DMSO萃取物中PAHs平均濃度為48.392μg/g和362.554μg/g，總萃取率分別為44.62%和39.67%。TAPM2.5和 WSPM2.5的正構(gòu)烷烴總濃度分別為18670.883μg/g和1454.878μg/g，TAPM2.5以低碳數(shù)正構(gòu)烷烴（

7、定量的高碳數(shù)正構(gòu)烷烴，在C18到C28范圍則含量明顯減少；WSPM2.5以 C20到 C30的正構(gòu)烷烴為主，較低碳數(shù)和較高碳數(shù)的正構(gòu)烷烴均較少。在DMSO萃取物中總萃取率分別為7.48%和8.53%。TAPM2.5中元素以S、K、Cl為主（占全部元素>90%），而WSPM2.5中則以K、Cl、S、Zn、V為主（占全部元素>90%）。
　　結(jié)論:從交通主干道旁和廚房木材煙霧采集的 PM2.5具有不同的理化性質(zhì)。WSPM2.5比TAP

8、M2.5含有更多的多環(huán)芳烴，正構(gòu)烷烴分布有明顯區(qū)別，TAPM2.5重金屬含量較WSPM2.5豐富。DMSO可萃取PM2.5中一部分多環(huán)芳烴，對TAPM2.5中正構(gòu)烷烴萃取效果欠佳。WSPM2.5的DMSO萃取物比TAPM2.5含有更多的多環(huán)芳烴，以高環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴為主。
　　第三部分PM2.5生物學(xué)特性初步分析
　　方法:用細(xì)胞增殖-毒性試劑盒檢測不同批次 DMSO萃取物對細(xì)胞活力的影響。通過細(xì)胞免疫熒光和蛋白免疫印跡法，檢測

9、 TAPM2.5-DMSO（20μg/ml）、WSPM2.5-DMSO（10μg/ml）刺激HBEC14天后，上皮細(xì)胞標(biāo)記物E-鈣黏素蛋白（E-cadherin）、細(xì)胞角蛋白（Cytokeratin）和間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、波形蛋白（Vimentin）和I型膠原蛋白（COL-I）的表達(dá)情況。
　　結(jié)果:與空白對照組相比，TAPM2.5-DMSO和WSPM2.5-DMSO刺激組細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，細(xì)胞免疫熒

10、光提示上皮細(xì)胞標(biāo)記物E-cadherin和Cytokeratin表達(dá)減少，間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物α-SMA和 Vimentin表達(dá)上調(diào)；蛋白免疫印跡提示Cytokeratin表達(dá)水平在兩組均明顯下調(diào)（p值分別為0.033和0.030），E-cadherin表達(dá)呈下調(diào)趨勢，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p值分別為0.228和0.117）；PM2.5刺激組COL-I表達(dá)均上調(diào)（p值分別為0.034和0.001），α-SMA僅在WSPM2.5-DMSO刺激組表

11、達(dá)明顯上調(diào)（p=0.049）。TAPM2.5和WSPM2.5的DMSO萃取物刺激濃度與細(xì)胞活力有良好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.962和0.933，p值分別為0.0001和0.0010，在p=0.01水平上有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)論:交通主干道旁大氣 PM2.5和木材煙霧 PM2.5均可引起人支氣管上皮細(xì)胞發(fā)生上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化改變，木材煙霧PM2.5的作用似乎更為顯著。不同批次PM2.5的DMSO萃取物對人支氣管上皮細(xì)胞活

12、力的影響相似。
　　全文結(jié)論
　　1．通過大流量采樣器裝配玻璃纖維濾膜可以在特定地點(diǎn)采集足量特定來源的PM2.5樣品用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。優(yōu)化條件可在提高回收率的同時提高 DMSO萃取物終濃度。DMSO對兩種 PM2.5中的多環(huán)芳烴萃取效果較正構(gòu)烷烴好。同一來源PM2.5萃取物對人支氣管上皮細(xì)胞活力的影響穩(wěn)定。
　　2．從交通主干道旁和廚房木材煙霧采集的 PM2.5具有不同的理化性質(zhì)。木材煙霧PM2.5比交通主干道旁PM2.