PM2.5化学组分季节与疫情封锁期差异及其对肺细胞毒性（凋亡通路）与健康影响机制研究

本研究探讨台北地区暖季与冷季及COVID-19二级/三级警戒期间PM2.5化学组分差异及其对肺细胞毒性的影响。结果表明，季节性和人类活动驱动的成分变化（如镉、二苯并芘等）显著影响氧化应激（ROS）、细胞凋亡（apoptosis）和线粒体功能，强调基于成分而非质量浓度的毒性评估与特定化学物质排放管控的重要性。

　　

Highlight

Chemicals and reagents

Roswell Park Memorial Institute 1640培养基、Dulbecco改良 Eagle培养基、链霉素、胎牛血清和胰蛋白酶购自Gibco-Invitrogen（英国）。二甲基亚砜（DMSO）购自Sigma-Aldrich。DCFH-DA探针购自相关供应商。3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴化物（MTT）购自USB Crop（Thermo Fisher Scientific Inc., USA）。一抗购自ABclonal（美国），二抗购自相应供应商。

Warm & cold seasons component analysis of particulate matter

采集的PM_2.5样本首先进行成分分析，以识别其中存在的无机和有机物质。分析的金属成分共30种（图1A），完整列表见表S1。暖季金属总含量高于冷季。

多环芳烃（PAHs）成分分析共检出24种PAHs（图1B），完整列表见表S2。尽管PAHs总浓度冷季较高，但暖季样本中高环PAHs比例更高，这类物质具有更强致癌性。

Discussion

特定易感人群（如呼吸或心血管疾病患者、儿童和老年人）更容易暴露于PM_2.5的毒性效应，从而导致更严重的健康危害。在我们的体外实验中，在相同质量浓度下，暖季（夏季）采集的PM_2.5比冷季样本诱发更强的氧化应激和细胞毒性，表明化学成分的季节性差异（而非单纯浓度）是毒性效应的关键驱动因素。COVID-19封锁期间（二级与三级警戒）PM_2.5金属含量差异进一步证实人类活动对组分和毒性的影响。铅、镉等重金属以及Dibenzo[a,e]pyrene等PAHs与细胞凋亡、氧化应激和谷胱甘肽（GSH）耗竭显著相关。

Conclusion

气候和天气条件通常导致台湾暖季PM_2.5浓度较低，但研究发现夏季PM_2.5毒性更强，这可能与较高的金属含量引发氧化应激和细胞毒性有关。PAHs虽然含量较少，但具有显著的致癌风险。PM_2.5主要来源包括燃烧、交通和工业排放，其中钾、铅、锌等金属与这些来源密切相关。毒性研究表明，夏季PM_2.5通过诱发ROS生成、线粒体功能障碍和细胞凋亡导致更显著的肺细胞损伤。