医院微环境可吸入颗粒物的化学组成、来源及暴露评价

【摘要】： 医院是一类典型的、特殊的公共场所，它是各种病人汇聚的地方。在这样高密度，大流量的病菌携带者集中的场所，室内空气质量的重要性不言而喻。目前，有关医院室内气溶胶颗粒物，特别是可吸入颗粒物及其化学组成、来源及暴露评价的研究还很少，对其人体健康效应、建立医院室内空气质量标准、以及制定正确的污染控制决策仍需要深入研究，从而进一步有效地预防和控制医院内感染的发生。 为此，本文选择了广州市四家具有代表性的医院作为研究对象，对其门诊部和住院部主要病区的室内以及室外的PM2.5和PM10进行了同步监测；分析测试了颗粒物的化学组成，包括有机碳(OC)和元素碳(EC)、水溶性离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+)、金属元素以及多环芳烃(PAHs)；并用多元统计方法对其来源及源贡献率、室内与室外关系、室内外影响因素进行了讨论；最后对颗粒物的暴露量、潜在剂量和作用剂量作了估算和评价。本文的研究目的旨在：(1)在准确定量测定各种化学物质的基础上，表征医院室内外颗粒物的化学组成；(2)讨论医院颗粒物及其化学组成室内与室外的关系，并对其来源进行定量解析；(3)对颗粒物的人体健康风险进行定量的暴露评价。 本研究初步获得到以下主要结论： (1)医院室内外颗粒物浓度超标非常严重，尤其是细颗粒物PM2.5，其室内外的超标率分别为85.9％和87.5％；室内气溶胶颗粒物比室外更加富集细颗粒物，其中室内PM2.5对PM10的贡献率达到70～83％，因此，医院室内PM2.5对人体健康的危害要高于室外，应值得重视； (2)医院室内PM2.5和PM10与室外具有很好的相关性(R~2=0.81～0.98)，表明医院各部门室内PM2.5和PM10明显受室外来源的影响；除了室外影响因素外，室内通风方式和室内人员活动也是影响医院室内颗粒物水平的重要因素； (3)碳质颗粒物是医院室内外气溶胶细颗粒物的重要组分(TC占PM2.5质量的40～58％)，其污染相当严重，其中室内OC可高于室外1～3倍，且碳质气溶胶污染是以细粒子污染为特征；医院室内外碳质气溶胶中均存在二次有机碳(SOC，占TC质量的平均29％)，并且室内SOC量远远超过室外，表明医院室内环境比室外更容易生成SOC；此外，一次有机碳(FOC)和EC的I／O均小于1，表明不存在二者的室内源，其主要受室外源的影响； (4)医院室内外水溶性离子对颗粒物的贡献率很高(24.4～49.0％)，是颗粒物质量的重要组成；SO_4~(2-)是室内外二次气溶胶重要组成，且其主要成分是硫酸铵盐，而硝酸盐粒子对二次气溶胶的贡献很小；医院室内外气溶胶为酸性气溶胶，但室内外气溶胶酸度有所差异，除SJ医院外，所有其它医院室内气溶胶的酸度小于室外；室内SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+与室外均具有较好的相关性，表明室内离子主要来源于室外渗透，但室内人员走动引起的地面颗粒物的再悬浮对室内SO_4~(2-)和NH_4~+也有一定的影响； (5)医院室内外PM2.5和PM10中的元素浓度总量占其颗粒物质量的3～10％，其中Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Pb浓度非常高，占18种元素浓度总量的90％以上；18种元素可按其来源分为两组：地壳类元素(Na、Mg、Fe、Ca、K、Ti、Mn)和人为源元素(Zn、Cd、Sn、Pb、As、Se、V、Cr、Ni、Cu)，地壳类元素主要富集在粗颗粒物中，而人为源元素富集在细颗粒物中，富集因子分析表明，人为源元素具有很高的EF值(100～10000)，而地壳类元素具有很低的EF值(＜20)；T-Test分析表明，医院室内元素浓度与室外无显著差异，且室内浓度均小于室外，说明医院室内元素浓度主要受室外空气渗透的影响。因子分析表明，自然源土壤尘和机动车排放是医院室内外元素的最主要来源； (6)医院各部门室内外颗粒物中PAHs的含量分布特征相似，5～6环PAHs对∑PAHs的贡献较高(45～80％)，3～4环PAHs相对较低；PM2.5中5～7环PAHs和4环的BaA、Chr的毒性当量浓度相当高，且以BaP的毒性当量浓度最大；医院室外颗粒物中的PAHs主要来自柴油车尾气排放，燃煤对室外大气中的PAHs污染也有一定的贡献；而室外向室内传输作用、室内颗粒物的再悬浮、室内日常用品中PAHs的挥发、气—粒分配过程中PAHs的再挥发等因素均对室内PAHs水平有一定的影响； (7)对医院人群PM2.5的暴露评价表明，医院人群暴露量从大到小的排序是：住院部病人＞医务人员＞门诊部病人；对于病人，其潜在剂量明显低于暴露量，而医务人员的潜在剂量相对于暴露量变化不大，并且与病人相当；应用人体肺部PM箱模型并估算出作用剂量表明，病人人群的平均作用剂量高于医务人员人群。