典型机动车尾气排放可吸入颗粒物的成分和毒性效应研究

【摘要】：近年来,大气雾霾的形成机制和健康危害受到了全球广泛关注,可吸入颗粒物的毒性组分及其来源成为研究热点,其中交通排放的颗粒物是一个重要对象。为了探讨交通排放对大气颗粒物污染危害的贡献以及比较不同类型机动车尾气排放对人体健康效应的差异,本研究选取南京市一次重污染天气过程中不同时期的实际环境空气PM_(2.5)以及10种典型机动车尾气排放的不同粒径的可吸入颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))为研究对象,在分析测定颗粒物样品中的碳组分、金属元素、水溶性离子等成分浓度的基础上,进行各种颗粒物对A549人肺上皮细胞的体外细胞毒性实验,从细胞活性、氧化损伤、炎性损伤三个方面揭示各种实际环境空气颗粒物和机动车尾气排放颗粒物对人体健康的危害,主要结果如下:(1)冬季典型的这次重污染事件主要来源于机动车尾气污染,污染受到西南方向污染气团的影响,此外,气象条件例如相对湿度与PM_(2.5)浓度呈显著正相关,使得PM_(2.5)吸湿增长,造成PM_(2.5)浓度升高,较低的风速使得大气污染物不容易扩散,造成污染物不断地累积。通过这次重污染事件不同的时期的PM_(2.5)样品对细胞进行染毒发现,PM_(2.5)浓度越高,对细胞的毒性效应越强,清洁时期诱导细胞发生氧化损伤以及炎性损伤(TNF-α)的程度比重污染时期的严重。金属成分的变化表明了本次重污染事件主要受人为影响比较大,而水溶性离子的变化表明交通源为这次重污染事件做出主要贡献。(2)不同类型机动车排放的两种粒径的颗粒物成分存在明显差异。对于碳组分,相比于柴油车,汽油车的含量更小,且汽油车的OC/EC远远大于柴油车。对于水溶性离子,对于所有车型,Na~+、NO_3~-、SO_4~(2-)的含量占所测水溶性成分绝大部分,原因是高温燃烧导致NO_x的生成,以及在尾气排放过程产生大量的硫酸盐有关。对于金属元素,汽油车的金属含量要大于柴油车。机动车排放的尾气颗粒物成分不同的一个重要原因是车辆的重量。(3)不同类型机动车排放的两种粒径的颗粒物会造成细胞不同方面、不同程度的损伤。同一类型的机动车排放的PM_(2.5)比PM_(10)具有更高的细胞毒性,造成细胞活性降低的程度更高,且PM_(2.5)比PM_(10)造成细胞氧化损伤的程度也更为严重,而PM_(10)造成细胞炎性损伤的程度比PM_(2.5)更严重。汽油车排放的PM_(2.5)对细胞毒性效应较强。随着机动车排放标准的提升,尾气中含有的有毒有害的物质也在减少,对人体健康的危害减弱。综上所述,机动车尾气仍然是造成城市大气污染的主要来源,针对机动车尾气的治理,对于柴油车推荐使用柴油废气控制装置,可以有效地降低柴油车尾气PM_(2.5)中的EC的含量,对于小型汽油车的治理主要是以减少二次有机碳的形成为目标,尽量减少金属部件的使用,积极响应国家号召,提高排放标准。