北京地区室内与室外颗粒物空气质量及个体/人群暴露研究

北京市近年总悬浮颗粒物与可吸入颗粒物的污染情况有所改善，但不同粒径粒子组成情况发生变化，其中细颗粒组分的污染所占比重有所上升，因而引起研究者的普遍关注。本申请项目将通过宽范围粒度谱仪、高分辨率串级式碰撞采样器等设备，研究北京地区大气中细颗粒组分的颗粒数与质量浓度变化及其与气象影响因子的相关性，结合人群行为模式的数据，利用随机模型计算北京地区不同类型人群对颗粒物，尤其是其中细颗粒组分以及有毒有害化合物的暴露水平、暴露剂量的频数分布。同时关注室内各类特定微环境空气中颗粒物浓度水平以及与室外大气颗粒物浓度的关系，通过逐日跟踪研究方法，计算个体暴露水平。研究结果有助于弥补现有细颗粒物监测数据的不足，深入了解北京地区大气细颗粒物与超细颗粒物污染情况以及对人体健康的潜在影响，推进国家相关部门尽快制定适合国情的细颗粒物环境质量标准，研究开发相应的控制技术，进行有效防治。

大气颗粒物污染是北京地区所面临最重要的环境问题之一，且其中可监测到大量有毒有害物质如多环芳烃，危害人体健康。本研究在项目执行期间采用宽范围粒径谱仪持续观测大气中10 纳米至10微米颗粒物的数浓度以及粒径分布特征，同期采用碰撞采样器分级采集该粒径范围的颗粒物样品，分析其中多环芳烃的浓度。此外，采用便携式微电脑激光粉尘仪通过单人逐日跟踪的方式，记录个体对大气细颗粒物（PM2.5）在不同微环境下的暴露水平，同时收集研究对象的时间-活动日志，计算日平均暴露水平。同步记录北京市环境保护监测中心发布的空气质量监测数据，根据暴露水平与环境浓度之间的关系建立随机模型计算人群暴露水平，并初步进行多环芳烃人体暴露的风险评价。研究结果表明，颗粒物数浓度均值为25025个/cm3，多呈单峰或多峰模式分布，冬季明显高于其他季节，其中粒径小于20纳米的核模态粒子数浓度均值为4065个/cm3，春季浓度最高。跟踪实验结果显示，不同类人群非采暖季日均暴露水平中值为29.84~40.79 μg/m3，采暖季日均暴露水平中值为47.71~62.11 μg/m3，大部分情况下与监测站所公布的大气质量浓度的比值在0.5至0.6之间。模型对此模拟的结果普遍偏低，其精度在可接受范围。颗粒物中多环芳烃浓度的季节变化规律与颗粒物质量浓度类似，冬季显著高于其他季节，高达113-260 ng/m3，单位质量颗粒物中总多环芳烃浓度也高于其他季节一个数量级，以4环为主，大部分位于0.18至0.32微米这一粒级。特征比值分析结果表明主要来自交通油类燃烧与煤、生物质燃烧的混合源。根据2013年环境监测中心所发布的监测数据，计算PM2.5、PM10与BaP的年均浓度分别为94.91 μg/m3,120.05 μg/m3与2.58 ng/m3，与国内环境空气质量标准所规定的浓度限值相比，分别超出标准1.71、0.72与1.58倍。通过本研究，可获得有关纳米级别超细微粒的污染现状以及对人体健康潜在风险的重要信息。