流行病学的研究结果表明大气颗粒物(Particulate Matters,PM)与呼吸系统的发病率密切相关,特别是可吸入颗粒物引起哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺部感染的人口死亡率和住院率升高.大气颗粒物所含过渡金属元素在颗粒物的毒性效应中起着重要作用。　　 本文主要探讨了冬季和夏季PM10(空气动力学直径≤10μm)和PM2.5(空气动力学直径≤2.5μm)中过渡金属元素及其化学种态对人肺上皮细胞A549的毒性作用,比较分析了冬季和夏季PM10和PM2.5中金属含量与其生物效应的相关性,进一步明确颗粒物中过渡金属元素的毒性作用。在2008年2月-2008年12月间采集了北京玉泉路地区空气中的PM2.5和PM10。结果显示春季PM2.5和PM10质量浓度最高,夏季颗粒物的质量浓度偏低,秋冬季颗粒物的质量浓度呈上升趋势,其浓度的变化特征和气象条件与人类活动有密切的关系。选取7月份和12月份的颗粒物分别代表夏季和冬季的颗粒物,作为实验材料。金属元素在冬季和夏季的PM10和PM2.5中的含量存在显著差异。冬季PM10和PM2.5中Fe、Mn、Pb的含量高于夏季,而夏季PM10和PM2.5中Zn的含量高于冬季。冬季和夏季PM10中所测所有金属的含量均高于PM2.5。PM中Fe的化学种态分析结果表明,颗粒物中Fe主要以Fe2O3的三价形式存在。用10～200μg/ml冬季和夏季PM10及PM2.5分别处理A549细胞。实验结果表明:夏季和冬季PM10和PM2.5均显著的抑制A549细胞的细胞活力,暴露后细胞内ROS水平升高,线粒体膜电位下降.夏季PM10和PM2.5的细胞毒性大于冬季。与冬季PM10和PM2.5相比,夏季PM10(50μg/ml)和PM2.5(200μg/ml)诱导细胞ROS的生成明显高于冬季。线性回归分析结果显示,除Cr、Ni外,各元素与PM10和PM2.5导致的细胞活力降低、ROS生成和线粒体膜电位下降呈正相关。用硫酸亚铁处理A549细胞后细胞内铁主要以三价的形式存在,表明二价铁在细胞内转化为三价铁。以上结果揭示冬季和夏季颗粒物中的过渡金属元素及其进入细胞后化学种态的变化是导致其细胞毒性的重要原因。