大气颗粒物按颗粒粒径大小可分为可吸入和可入肺颗粒物,可以通过口腔摄入及呼吸暴露两大途径进入人体,释放颗粒物中携带的疏水性有机污染物(HOCs)等有害物质,从而危害人体健康。在以往大气颗粒物中污染物暴露风险评估中,污染物的生物可利用性均被视为100%;然而颗粒中的HOCs受其本身的理化性质及颗粒成分的影响,在颗粒被基体清除之前,颗粒中HOCs的释放率是有限的,因而采用此评估方式会高估暴露风险的程度。然而目前尚未有基于大气颗粒物为研究基质的消化道模型,大气颗粒物中HOCs在消化道中的释放程度是生物可利用性研究领域的空白;而在已有的呼吸道模型中,重金属是大部分已有研究所关注的目标污染物,尚未见以HOCs为研究对象的相关报道。同时,现今所采用的大部分消化道模型中的生物活性物质,如酶和胆汁盐,在类型及活性方面与人体生理实际情况不符,一定程度上会影响污染物,特别是疏水性有机污染物的生物可利用性评估结果;此外,关于颗粒粒径及有机质组成等颗粒内在因素对HOCs生物可利用性的影响的研究较少。因此有必要建立基于大气颗粒物为研究基质的呼吸道和消化道模型,研究相关外在条件和颗粒性质等因素对HOCs生物可利用性的影响,揭示内在影响机理。本研究采用大气颗粒物样品,研究了胃蛋白酶活性、胰酶类型及活性、胆汁盐浓度及类型等影响因素对大气颗粒物中HOCs在消化道中生物可利用性的影响;对比人体正常生理条件参数和已有研究参数所得出的模拟结果差异,分析内在机理,确立合理的消化道模型参数。同时研究了大气颗粒物中HOCs经呼吸道途径的生物可利用性,探究了滞留时间、模拟液组成等因素对HOCs生物可利用性的影响;研究中还观测到有机磷阻燃剂在模拟肺液中的降解现象,并进一步通过标准物质加入实验对降解现象进行验证,阐述降解的内在机理。为了进一步探究颗粒内在性质对HOCs生物可利用性的影响,我们采集了广州市八个典型环境下的大气颗粒物,研究颗粒粒径和有机质组成等因素对HOCs生物可利用性的影响;同时,结合各采样点多环芳烃的浓度及生物可利用性的模拟结果,我们对各采样点附近人群的暴露风险进行评估,以了解各采样点多环芳烃的危害程度。胃蛋白酶和胰酶活性一定程度上影响大气颗粒物中HOCs在消化道中的生物可利用性。对于胃蛋白酶,随着活性的增加,HOCs生物可利用性呈现轻微的抬升;相比于基于人体实际胰酶活性复配得到的胰酶,使用商业化胰酶会得到较高的生物可利用性结果。胆汁盐是促进大气颗粒物中HOCs释放的关键性因素,当胆汁盐浓度高于其临界胶束浓度浓度时,模拟液中的胆汁盐分子会团聚而形成胶束,极大地促进了 HOCs的释放程度;使用于人体胆汁盐类型不符的猪胆盐会造成HOCs的生物可利用性低于牛胆盐(与人体胆汁盐类型相近)。富含糖类和蛋白质的食物能提高HOCs的生物可利用性,而富含茶多酚的绿茶在消化道中能和HOCs竞相与胆汁盐结合,从而降低的HOCs的生物可利用性;在人体正常胆汁盐条件下(3 g/L),饮用白酒对HOCs的生物可利用性没有明显的促进现象,但当胆汁盐浓度低于其临界胶束浓度时,白酒对HOCs的促进作用得到显现。呼吸道模拟中,仅观察到PAHs和OPFRs两类HOCs的释放现象,且大多数单体的释放率较低,对于具有极高log Kow的HFRs,我们没有观察到明显的释放现象,生物可利用性趋于0%。大部分HOCs单体随模拟时间的延长,生物可利用性程度有所增加;但对于ClOPFRs来说,在模拟的初期,生物可利用性就已经达到了顶峰。ALF模拟液中HOCs的生物可利用性显著高于GS溶液,但随模拟时间的延长,两种溶液中的生物可利用性差异趋于一致;DPPC活性物质一定程度上降低了 HOCs在GS模拟肺液中的释放程度。在模拟的后期,我们观测到了 TPhP、EHDPP和TCrP等有机磷阻燃剂单体在GS模拟液中的降解现象;通过标准物质加入实验,这部分单体的半衰期为17-90天,降解机制为碱性催化条件下的亲和加成-消去反应。对广州八个采样点的大气样品进行分析,细颗粒(PM2.5)是各采样点主要的颗粒类型,平均占总悬浮颗粒的57.3%。各采样点颗粒物中的主要污染物是PAHs,其次为OPFRs,HFRs的浓度相对较低;多环芳烃组成单体主要以五六环为主,ClOPFRs和TPhP是主要的有机磷阻燃剂单体。初步的源解析表明,各采样点的多环芳烃主要来自于生物质燃烧,PCP采样点则为化石燃料燃烧来源为主。粗细颗粒物中,各PAHs单体之间的生物可利用性在消化道中趋于一致,但对OPFRs来说,则随着log Kow增加而表现出显著的下降趋势,HFRs与PAHs规律一致。各采样点,细颗粒中的PAHs和OPFRs的生物可利用性分别是粗颗粒中的2倍和4倍,但对于HFRs则没有统一的趋势。颗粒中OC浓度是影响HOCs生物可利用性的关键因素。PAHs和OPFRs在低占比组中的生物可利用性分别是高占比组的2-3倍和2-4倍;从相关性分析也可以看出,细颗粒物中绝大多数PAHs单体和高log Kow的OPFRs单体与颗粒中的OC浓度呈现良好的负相关关系,但粗颗粒受粒径因素影响,各HOCs单体均不与OC浓度呈现统计学相关关系。细颗粒中HOCs生物可利用性与OC浓度的规律同样适用于呼吸道,但OC浓度仅与log Kow介于3-6范围内的HOCs单体表现出强烈的负相关关系。通过对各采样点多环芳烃进行暴露风险评估,我们发现各采样点多环芳烃的BEQ值均超过国家环境空气质量标准3-10倍,其中石化厂和污水处理厂是受多环芳烃污染最为严重的区域。各采样点人群日暴露剂量均未超出EPA的标准阈值,各地点预期寿命损失在0.11-2.08min,当考虑生物可利用性的因素,结果均不超过0.16 min。在考虑生物可利用性的条件下,各地终身肺癌风险指数均在可忍受的范围内。由此可见,生物可利用性是风险评估中重要的修正因子,对风险评估的结果起到完善优化作用。