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大量研究表明颗粒物是与人群健康关系更为密切的大气污染物,相较于粗颗粒物,大气细颗粒物(PM25,空气动力学直径≤2.5μm)的粒径越小,表面积越大,肺部沉积和转移的效率越高,单位面积上聚集的有毒物质越多,毒性越大,对人体的危害越严重。流行病学研究表明,PM25的升高与肺炎、哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)等呼吸系统疾病的发病率、死亡率密切相关。相关研究指出,PM25浓度每升高10μg/m3,中国、美国和欧洲的居民呼吸系统每日死亡率分别上升1.00%、1.78%、1.32%。颗粒物是一种成分极其复杂的混合物,它的化学组成取决于不同地区的环境状况,尤其是工业、交通的影响。研究证实,不同地区、不同季节颗粒物毒性作用不同。目前,对于上海不同功能区、不同季节PM25的动物毒性研究较少,因此,本课题以徐汇康健社区以及宝山淞南社区两个监测点采集的PM2.5为研究对象,分别进行整体动物试验和成分分析测定,分析具体化学成分在颗粒物毒性中所起的作用,研究探讨其毒性作用机制。第一部分对上海宝山淞南社区、徐汇康健社区用石英滤膜采集的细颗粒物进行成分测定,研究二城区、各个季节PM2.5中主要化学组分的污染特征。测定成分包括离子、无机元素、多环芳烃、有机碳(OC)、元素碳(EC)。本研究中用离子色谱法测定可溶性离子含量,电感耦合等离子体光谱仪ICP-OES分析17种无机元素含量,热碳分析法分析OC、EC含量,气相色谱/质谱联用(GC/MS)测定多环芳烃(PAHs)含量。结果显示,宝山社区大气PM2.5污染浓度高于徐汇社区,推测与周边的钢铁重工业污染相关。另外,冬季和春季PM25污染严重,秋季PM2.5污染最轻,推测与冬季燃煤燃烧以及大气逆温现象有关。两社区大气PM2.5中可溶性离子含量约占50%左右,其中S O42-、NH4+、NO3为可溶性离子的主要组成部分,占离子含量90%左右,总碳占20%左右,无机元素所占百分含量不足5%,其余的为未知成分。比较两社区PM2.5组分差异,发现宝山大气PM2.5中过渡金属(如Zn、Cu、Ni、V等)、部分可溶性离子(SO42-、NO3-、F-、Cl-)均显著大于徐汇社区,说明宝山大气PM25受到钢铁企业生产活动的影响很大。徐汇PM2.5中地质源金属(如Ca、Al、Na、K、Mg)大于宝山PM25,提示徐汇社区大气PM25受扬尘影响较显著。徐汇社区大气PM25中多环芳烃、OC含量更高,目.多环芳烃中苯并[b]荧蒽和苯并[k]荧蒽、苯并芘、1,12-苯并芘等均显著大于宝山社区PM25,表明徐汇社区PM25具有更强的致癌作用,推测与周边的交通环境相关。另外,不同季节PM25中化学组成也有一定的差异性。该研究部分初步得到上海不同功能区不同季节PM2.5化学组成特征。第二部分采用急性动物试验比较上海二城区PM2.5致肺损伤作用。8周龄SD雄性大鼠150只,被随机分为25组,每组6只。每个地区每个季节PM2.5设低、中、高剂量组(分别为1.6、8.0、40.0mg/kg体重),并设生理盐水对照组。以气管滴注的方式进行染毒,滴注量为1.5ml/kg体重,连续染毒3天,每次间隔24小时。最后一次气管滴注24h后,腹主动脉抽血处死,收集肺灌洗液(BALF),计算BALF中细胞总数,测定BALF中总蛋白(Total Protein,TP)、乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase,LDH)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-a (tumor necrosis factor-α,TNF-a),对肺组织进行病理学观察。结果显示,各染毒组大鼠体积大小、肺脏器系数、肺泡灌洗液中各指标呈现剂量-效应趋势。肺组织病理学检查也表现出不同程度的病变损伤。不同地区比较：宝山PM2.5致大鼠染毒结束后体重在高剂量组显著低于徐汇PM2.5(P<0.01)；虽然宝山致大鼠肺脏器系数在高剂量组、各季节均大于徐汇PM2.5,但是差异无统计学意义(P>0.05)；宝山PM2.5染毒组BALF中各指标在高剂量组均显著高于徐汇PM2.5染毒组(P<0.05)。不同季节比较：宝山以及徐汇PM2.5染毒致大鼠体重下降以及肺脏器系数增高在各季节间无显著差异(P>0.05)；宝山高剂量组LDH的含量春季显著大于夏、秋两季(P<0.05),冬季明显大于秋季(P<0.05),而在徐汇高剂量组秋季显著低于其他季节(P<0.05)。宝山高剂量组IL-6在春、冬两季显著高于夏、秋两季(P<0.05),而在徐汇高剂量组春季显著高于秋季(P<0.05)。TNF-a含量在宝山中、高剂量组春季显著高于秋季(P<0.05),而在徐汇高剂量组春、冬两季显著高于夏、秋两季(P<0.05)。在高剂量组宝山和徐汇春季PM2.5致肺泡灌洗液细胞总数增加显著高于秋季(P<0.05)。结果表明宝山钢铁工业区PM2.5在高剂量组致大鼠肺损伤作用强于徐汇交通区PM2.5,并存在一定的季节差异性。第三部分结合前两部分的数据,进行统计学分析,探讨化学组分与肺部损伤作用的关联性。结果显示,无机元素中的过渡金属Cu、Mn、Ni、Zn与BAL F中LDH、IL-6、TNF-α、细胞总数均显著正相关(P<0.05),而过渡金属Fe元素则只与IL-6指标显著正相关(P<0.05)；可溶性离子中N03-与LDH、IL-6、TNF-α、细胞总数显著正相关(P<0.05),而Ca2+只与IL-6显著正相关(P<0.05)；本研究中,未显示PAHs、OC、EC和TC与BALF中相关炎症因子的关联性。