不同城市PM2.5上多环芳烃特征分析、风险评价及以上皮间质转化为标志的健康效应研究

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近年来,随着大气重污染事件的频繁发生,空气污染已成为人们日益关注的热点问题。本研究对太原市、北京市、杭州市和广州市四个城市于2017年秋季到2018年夏季进行了大气细颗粒物(PM2.5)的采集和PM2.5上多环芳烃(PAHs)的检测,之后进行了如下分析:对PM2.5上的各类PAHs浓度进行了分析比较;采用离散度分析探讨了同一季节不同城市与同一城市不同季节PAHs组分间的差异;采用特征比值法简单探讨了四个城市PM2.5中PAHs的来源;采用健康风险评价模型探讨了不同城市不同季节的PM2.5对不同人群存在的非致癌风险、致癌风险和预期寿命损失;采用生态风险评价模型尝试性的进行了四个城市PM2.5中PAHs的潜在生态风险评价;采用荧光定量PCR方法对经PM2.5暴露后的小鼠肺部上皮间质转化(EMT)标志物和细胞因子的表达进行了研究,并在人肺腺癌细胞(A549)上通过划痕实验、细胞侵袭(Transwell)实验和荧光定量PCR技术进行了验证;最后将EMT标志物和细胞因子的mRNA表达水平与不同城市PM2.5上的PAHs组分进行相关性分析。本研究旨在通过将化学分析及毒理学研究方法相结合,探讨影响EMT发生的关键性组分,为后续的研究奠定一定的理论基础。结果发现:1、通过对PM2.5上的PAHs含量进行分析比较,发现处于京津冀及其周边地区的太原市和北京市PM2.5中PAHs的含量全年均高于位于长三角的杭州市和位于珠三角的广州市。2、通过对同一季节不同城市PM2.5上PAHs组分进行离散度分析发现,杭州和广州PM2.5上的PAHs与太原PM2.5上的PAHs组分在四个季节均表现出显著性差异,北京和太原的PAHs组分除在夏季有显著性差异外,其他三个季节均无显著性差异。通过对同一城市不同季节PAHs组分间进行离散度分析发现,秋季的PM2.5的与冬季的PM2.5无明显组分差异,春季的PM2.5与冬季的PM2.5表现出显著差异,夏季PM2.5与冬季PM2.5也表现出明显的组分差异。3、通过对PM2.5中PAHs环数的分析,在太原和北京两地,四环和五环占主要的比重;在杭州和广州两地,五环和六环占主要的比重。4、通过特征比值法对PM2.5上的PAHs进行源解析,发现太原和北京的PAHs主要来源为燃煤,机动车排放及生物质燃烧,杭州和广州的主要来源为生物质燃烧、机动车排放以及燃煤。5、四个城市PM2.5上的PAHs均存在不同程度的致癌风险,其中杭州组和广州组最为轻微,北京组较为严重,太原组最为严重;太原组的致癌风险值均高于其他三组,太原市的致癌风险值为北京市的3.89倍,是杭州市的11.8倍,是广州市的15倍。而四个城市PM2.5中的PAHs均不存在非致癌风险。四个城市的PAHs总潜在生态危害严重。6、四个城市的PM2.5均会不同程度的促进小鼠和A549细胞EMT标志物(E-钙黏蛋白(E-cadherin)、纤连蛋白(Fibronectin)和锌指转录因子(Snail和Slug))和细胞因子(白介素6(IL-6)、白介素1β(I L-1β)、肿瘤坏死因子(TNF-α)和转化生长因子(TGF-β))表达的变化,促进A549细胞的迁移和侵袭能力的增强,其中以太原市的效应最为显著,北京市次之,广州市和杭州市的效应最不明显。相关性分析的结果显示,Fibronectin、IL-1β和TNF-α的表达与绝大多数PAHs组分密切相关。
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