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PM2.5即是粒径小于等于2.5微米的大气细粒子,在不同的空间、时间里,其化学组成是不同的,对人体健康和大气环境的影响也有差异。然而关于PM2.5成分与不良健康影响之间的关系仍不清楚。本研究中,基于济南由于地理环境特点有着长期的PM2.5污染史,以济南为典型区域选取了市区和郊区两处样本采集点,研究PM2.5化学成分及毒理学效应,并进行夏冬两季的对比分析。本研究用玻璃纤维滤膜采集了济南两处采样点,夏冬两季的的大气细颗粒物PM2.5;采集后的样本,经电喷雾高分辨率气溶胶质谱技术和电感耦合等离子体质谱进行化学成分表征;同时用超纯水超声法提取,并用培养液(含10%胎牛血清)配制成浓度为 1μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL 的 PM2.5悬液,对体外培养的人肺上皮细胞(A549)进行染毒处理,通过CCK-8、LDH试剂盒结果探究不同样本颗粒物对人肺上皮细胞的毒性作用。利用济南连续两年的大气污染数据,包括细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)和臭氧(03)及同时期的日平均温度(T),日海平面气压(SLP),日平均相对湿度(H),日总降水量(PP)和日平均风速(V),构建非线性动态反演模型,研究气象因素、大气污染因素和季节因素对PM2.5浓度形成的影响。化学成分分析显示,四个样本平均水溶性有机物(WSOM)中CxHyNp+离子家族的高组成(19%),和有机质谱中高于其它研究报告的氮与有机物之比(N/C=0.130±0.006),表明PM2.5中氮的重要性;CCK-8、LDH试剂盒结果显示,当PM2.5浓度为1μg/mL,细胞活性和增殖能力几乎不受影响,当浓度达到25μg/mL、50μg/mL,细胞存活率降低;冬季PM2.5致毒性明显高于夏季,冬夏样本组间差异大。整体上PM2.5致毒性市区高于郊区,但冬季样本间,市区与郊区PM2.5的毒性相对接近,特别是高浓度(100μg/mL、200μg/mL)时,PM2.5的毒性郊区反而高于市区;PM2.5浓度变化主要受其他大气污染因素的影响,具有季节特征变化的气象因素也对其产生了一定的驱动力,其中温度和日降水量的贡献率相对较大。PM2.5的形成受混杂因素影响。本研究提供了一种对比典型区域不同地区、季节的PM2.5毒性差异的方法,并将化学表征与毒性对比相联系,同时对PM2.5浓度形成进行了归因分析。对分地区分时段污染源的限制和预防治理措施的制定有很大的帮助,从而可以为空气质量的监管决策和风险评估提供有价值的信息,并为更有力地保护人类健康提供科学依据。