关中农村家庭取暖排放多环芳烃的特征与人体暴露评价

Guanzhong Plain is one of the major areas in which the air quality is heavily polluted by the high concentration of the fine particulate matter (PM2.5). The coal and biomass, which are used as the main heating fuels in most rural households in Guanzhong area, are attributed to the highly polluted indoor PM2.5 for local families, and also presented potential of health hazard. In this study, personal exposure sampling will be carried out to study the exposure characteristics of PM2.5 and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), the most representative toxic matter in PM2.5, during the heating season in rural area of Guanzhong Plain. In-injection port thermal desorption coupled with GC/MS (TD-GC/MS) method will be applied for rapid and accurate analysis of the low-content particulate PAHs in small sample. This work aims to assess the health risk and identify the main sources of personal PAHs exposure in PM2.5, and to estimate the contribution of varied burning techniques and solid fuels to the personal exposure PAHs by using PCA-PMF-EF united technologies. This information will provide scientific information for protection against health hazard resulted from solid fuel burning, for improving of heating facilities in Chinese rural area, and for relative policy setting.

关中地区空气细颗粒物（PM2.5）污染是全国最为严重的区域之一。煤炭和生物质秸秆是该地区大部分农村家庭冬季用采暖燃料，是导致室内PM2.5污染较为严重的主要原因，也是危及当地居民健康的潜在因素。本研究选择PM2.5中代表性有毒物质多环芳烃（PAHs）作为研究对象，使用人体暴露采样装置对关中农村居民使用煤炭和生物质秸秆取暖过程中PM2.5及PAHs的人体暴露特征进行探索，采用进样口直接热解析气相色谱/质谱法对人体暴露PM2.5中低浓度、低样品量的PAHs进行快速准确分析，评估人体暴露PAHs的健康风险，并应用PCA-PMF-EF联合法定量人体暴露PAHs的来源，查明不同固体燃料和不同燃烧方式对人体暴露PAHs的影响，为我国农村居民防护燃料燃烧造成的健康危害提出科学依据，也为改进我国农村居民取暖设施、制定污染源优先控制对策做出贡献。

煤炭和生物质秸秆是该地区大部分农村家庭冬季用采暖燃料，是导致室内PM2.5污染较为严重的主要原因，也是危及当地居民健康的潜在因素。本研究选择PM2.5及其中具有代表性的有毒物质多环芳烃（PAHs）作为研究对象对关中农村居民使用固体燃料取暖过程中PM2.5的人体暴露特征进行探索；本研究探索PM2.5中的不同化学组分随不同固体燃料种类和燃烧方式的变化规律，评估人体暴露PAHs的健康风险；并研究人体暴露PM2.5对人体细胞活性的影响，及其与细胞氧化性损伤的关系：关中农村取暖季人体暴露PM2.5浓度为263.4 ± 105.8 μg/m3，比室内（186.5 ± 79.5 μg/m3）和室外固定点PM2.5浓度值（191.0 ± 85.3 μg/m3）高40%。较高的PM2.5个体暴露浓度表明PM2.5暴露与个体活动有关。使用电力方式取暖的家庭主妇人体暴露PM2.5浓度最低（156.8 ± 36.6 μg/m3），使用固体燃料取暖的家庭主妇人体暴露PM2.5浓度为310.8 ± 90.4 μg/m3。可见，使用清洁能源比固体燃料燃烧至少可以降低一半的人体暴露PM2.5。固体燃料燃烧产物及其相关的二次反应产物是人体暴露、室内和室外PM2.5样品的主要贡献源。机动车排放和各种粉尘源是另外两个主要贡献因素。人体暴露样品中的PAHs浓度为310±443 ng/m3，是室内（211±120 ng/m3）和室外（189±115 ng/m3）浓度的1.5倍。农村家庭使用电力取暖被证明是本研究中最清洁的家用取暖方式，其人体暴露PAHs浓度比固体燃料取暖排放低1.2-4.5倍。室内块煤炉取暖家庭排放造成的人体暴露PM2.5具有最大的细胞毒性，导致更低的细胞活性和更高的ROS浓度。本研究成果为我国农村居民防护燃料燃烧造成的健康危害提出科学依据，也为改进我国农村居民取暖设施、制定污染源优先控制对策做出贡献。