欧洲大气颗粒物氧化潜能图谱揭示空气质量调控新指标——基于11,500组样本的多中心研究

《Nature》：Oxidative potential of atmospheric particles in Europe and exposure scenarios

本研究针对现行PM质量浓度标准无法全面反映颗粒物健康风险的局限性，通过对欧洲43个地点近11,500组样本的系统分析，首次构建了基于标准化OPAA/OPDTT检测的大气颗粒物氧化潜能空间分布图谱。研究发现交通源对OPv的贡献显著高于其质量占比（PM10的OPv超背景值2.4-3.1倍），提出将OP作为PM质量标准的补充指标可更有效指导区域特异性减排策略制定，为欧盟新空气质量指令提供实证支持。

　　

当我们谈论空气污染时，最常关注的指标是PM_2.5和PM₁₀的质量浓度。然而越来越多的证据表明，同样质量的颗粒物可能因其化学组成差异而对人体产生截然不同的健康影响。这种差异就像两杯等量的糖水，一杯是白糖溶液而另一杯是混合了辣椒素的糖水——虽然重量相同，但后者显然更具刺激性。欧洲现行空气质量标准基于颗粒物质量浓度的监管框架，正面临着无法精准反映颗粒物健康风险的挑战。

在这一背景下，氧化潜能（Oxidative Potential， OP）作为衡量颗粒物诱导氧化应激能力的关键指标逐渐受到关注。氧化应激是颗粒物引发炎症反应和细胞损伤的核心生物学机制。由Cécile Tassel等30余位研究人员在《Nature》发表的研究，通过对欧洲10个国家43个地点长达13年的大气监测，构建了包含近11,500个OP测量的数据库，为理解颗粒物健康效应的地理分布规律提供了前所未有的视角。

研究团队采用统一实验室的标准化检测流程，同步进行二硫苏糖醇（DTT）和抗坏血酸（AA）两种OP测定。样本覆盖城市、郊区、农村、交通点和工业区等不同环境类型，时间跨度涵盖季节变化，确保了数据的时空代表性。通过正矩阵分解（PMF）和多元线性回归（MLR）等源解析技术，量化了各类排放源对OP的贡献度。

OP空间变异性的站点类型特征显示，欧洲范围内OP_v^AA和OP_v^DTT的空间变异性显著高于PM质量浓度（P值<0.001）。颗粒物尺寸分级对OP具有重要影响，通常随PM尺寸增加而升高，但马赛和雅典等地中海沿海城市因海盐和撒哈拉沙尘颗粒的低内在OP而呈现例外。季节分析表明冬季居民供暖导致OP显著升高，尤其在具有温度逆温特征的山谷站点（如阿尔卑斯山谷Passy站点），OP_v^AA与生物质有机碳（OC）呈现强相关性（Pearson r>0.70）。

OP暴露情景与欧盟法规的对比分析揭示，基于PM₁₀质量的线性模型对OP值的预测能力较差。研究建立了四级OP暴露情景体系，从"极低人为污染"（最清洁农村站点）到"低城市化"（污染最低城市站点），OP_v^DTT年平均值范围为0.55-1.60 nmol min^-1 m^-3。数据显示，仅依据PM质量标准，44%的城市站点和58%的交通站点符合欧盟年度阈值，但若考虑OP指标，分别有74%和92%的站点超出"满意"水平。

OP与PM协同减排策略模拟表明，在城市站点实现"低城市化"OP暴露情景（年平均值1.60 nmol min^-1 m^-3）需要削减交通相关PM25%或联合削减交通与生物质燃烧PM₁₀15%。然而要达到WHO的PM₁₀质量指导值（15μg m^-3），则需要分别减排65%以上。研究特别指出，尽管二次无机气溶胶（SIA）对OP贡献有限，但其质量减排对达到PM标准至关重要。

研究结论强调，将OP_v作为补充指标纳入空气质量评估体系，能够更精准地识别健康风险较高的污染区域。交通源减排对降低OP效果显著，而生物质燃烧控制对实现PM质量目标更为关键。基于国家排放承诺指令（NECD）的2030年减排目标（PM_2.5排放比2005年减少49%）模拟显示，城市站点OP_DTT水平可降至当前最清洁欧洲城市水平，但PM质量仍可能超标，印证了双重指标监管的必要性。

这项研究为欧盟2024年10月新颁布的环境空气质量指令将OP作为推荐监测参数提供了坚实科学依据。尽管OP健康影响的流行病学证据仍在积累中，但基于实际观测的OP参考值体系为未来大规模流行病学研究奠定了基础。研究提示，针对不同站点类型和本地污染特征的定制化减排策略，有望实现空气质量改善与健康风险降低的双重目标。