工业与垃圾焚烧活动导致肺部颗粒物沉积质量增加及其健康影响研究

研究人员针对高污染地区大气颗粒物在肺组织沉积的量化难题，结合颗粒物吸湿性(GF)和有效密度(ρp)，采用HPLD模型分析了德里地区生物质燃烧(BB)、工业排放(Cl)、机动车排放(HOA)和清洁期(RC)四种污染情景下的肺组织沉积量(TDm)。研究发现含氯颗粒物沉积率最高(28 pg cm?2h?1)，且考虑吸湿性后沉积量提升1.8-2.8倍，为污染暴露评估提供了新参数。

　　

在印度德里等全球污染最严重的城市，冬季大气颗粒物浓度常达危险水平，但传统健康风险评估仅依赖环境浓度数据，忽略了颗粒物吸湿性生长和密度对肺沉积的关键影响。尤其工业与垃圾焚烧释放的含氯气溶胶具有强吸湿性，可能加剧肺部炎症和癌症风险，而现有模型多假设颗粒物为非吸湿性单位密度，导致暴露评估偏差。

中国科学院等机构的研究团队通过德里实地观测，首次整合颗粒物数浓度谱、吸湿性生长因子(HGF)和化学组分数据，采用吸湿性颗粒肺沉积模型(HPLD)量化了不同污染源对肺组织的真实暴露剂量。研究发表于《Environment International》，揭示了含氯颗粒的显著危害性。

关键技术包括：1) 湿度串联差分迁移分析仪(H-TDMA)测量90%相对湿度(RH)下的颗粒吸湿性；2) 气溶胶化学组分监测仪(ACSM)解析污染源贡献；3) 基于肺表面积(EX/TB/AL分区)和呼吸参数的HPLD模型计算组织沉积量(TD_f)。

3.1 颗粒密度对质量计算的影响
通过ACSM组分数据反演的有效密度显示，含氯颗粒密度最高(1.50 g cm^?3)，生物质燃烧颗粒最低(1.33 g cm^?3)。密度差异导致质量浓度计算偏差达30-50%，证实了直接测量的必要性。

3.3 吸湿性特征差异
线性拟合揭示含氯颗粒吸湿性最强(GF斜率2.34 μm^?1)，生物质燃烧最低(1.42 μm^?1)。Rissler近似推算99.5% RH(肺环境)下的GF显示，含氯颗粒直径增长59%，显著改变沉积动力学。

3.4 肺沉积模型关键发现
HPLD模拟显示吸湿性使沉积最小粒径从非吸湿性的462 nm"左移"至167-192 nm。这种"吸湿性偏移"导致超细颗粒(≤100 nm)沉积数减少15-22%，而细颗粒(～400 nm)沉积质量增加78-180%。

3.5 组织沉积量差异
含氯污染期间肺泡区沉积质量达28 pg cm^?2h^?1，是清洁期的2倍。昼夜对比显示机动车排放夜间沉积量反升23%，与柴油车夜间活动相关。

这项研究开创性地将大气物理特性与毒理学暴露参数衔接，证明传统单位密度假设会低估含氯颗粒沉积量达2.8倍。研究提出的组织沉积量(TD)指标可直接关联细胞实验数据，为印度等重污染地区的精准防控提供依据——优先管控工业/垃圾焚烧源可有效降低强吸湿性颗粒的肺泡沉积。未来需开发便携式高湿H-TDMA设备，以推广该方法在流行病学中的应用。