大气超细颗粒物中多环芳烃类物质的光敏特性研究以及对人体肺细胞的影响

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) that are sorbed onto inhalable PM2.5, are ubiquitous hazardous and toxic, and inhalation of these compounds affects heart rate, heart rate variability, blood pressure,vascular tone, blood coagulability,and the progression of atherosclerosis. Photosensitized processes of PM2.5-associated PAHs could influence the migration and transformation of PAHs at the interface particle-atmosphere and relevance to human health. In this study, we first investigated the light-induced heterogeneous reactivity of PM2.5-associated PAHs using laser flash photolysis system and UV reactor system, followed by GC/MS analysis. PM2.5-associated PAHs promotes the human lung cells combined with medical molecular biology. The results give theoretical basis for controlling PM2.5-associated PAHs.

大气超细颗粒物中多环芳烃类物质毒性强、危害大，被吸入人体后会引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。其光敏化特性影响PAHs在大气超细颗粒物中的迁移转化及其对人体的危害。本次申请拟以大气超细颗粒物中多环芳烃类物质为研究对象，利用激光光解、紫外光反应器为研究手段，用GC/MS分析研究大气超细颗粒物中多环芳烃类物质的光敏特性。结合医学分子生物学的方法，探索大气超细颗粒物中多环芳烃类物质对人体肺细胞的影响。研究结果将对城市大气超细颗粒物中多环芳烃类物质的治理提供理论依据。

多环芳烃是一类持久性有机污染物，其中苯并[a]芘（B[a]P）具有极强的致畸、致癌、致突变毒性，广泛存在于城市颗粒物上。城市颗粒物上吸附的B[a]P作为一次污染物会在大气环境中发生光敏反应，从而产生二次污染。同时附有B[a]P的颗粒物进入人体细胞后，诱导细胞毒性反应。本项目研究大气环境对附着于不同颗粒物上的B[a]P的光敏反应机理及产物进行探讨，并比较了反应前后的生物毒性。本项目的主要研究结果如下：(1)采用GC-MS分析光照时间、湿度、气氛、有机气溶胶等条件下，颗粒物(PM)上吸附B[a]P的光敏反应，通过分析发现干燥空气中B[a]P的光敏反应速度最快，湿度及有机气溶胶的加入抑制了PM上B[a]P的光敏反应。(2)颗粒物自身的特点会影响颗粒物上B[a]P的光敏反应，研究发现颗粒物的尺寸、结构、密度等形态特征及不同的元素组成对颗粒物上B[a]P的光敏反应均有影响。其中硅酸盐模拟颗粒物上B[a]P的反应速率最快。(3)颗粒物上吸附的B[a]P的降解产物主要是：羟基-苯并[a]芘 (OH-B[a]P)、苯并[a]芘-二酮(B[a]P-dione)、苯并[a]芘- 二氢二醇(B[a]P-dihydrodiol)和羟基-苯并[a]芘-二酮(hydroxyl-B[a]P-dione)，并构建了光敏反应降解路径。(4)本项目研究了吸附B[a]P的城市颗粒物、硅酸盐等颗粒物光敏反应前后对小鼠胃黏膜细胞的毒性影响，以此来评估生物细胞毒性。研究发现B[a]P在光敏反应后对细胞的毒性增强，并且纯颗粒物粒径越小，其毒性越强。