印度西南部材料收集设施火灾后PM2.5扩散与可吸入粉尘的多尺度毒性评估

本研究针对废物储存设施火灾引发的PM2.5扩散与粉尘毒性问题，通过HYSPLIT-KDE模型分析污染物空间分布，结合MRS、ATR-FTIR和HRMS技术解析粉尘成分，发现350 ADU高密度污染区覆盖学校等敏感区域，鉴定出16种有机污染物及石棉纤维，分子对接揭示PACs与CYP450的高结合风险，为火灾后环境健康评估提供新范式。

　　

在全球化废物激增的背景下，废物储存设施火灾已成为潜伏的环境健康危机。这类火灾不仅释放大量PM_2.5等颗粒物，更会通过不完全燃烧产生"毒物鸡尾酒"——从致癌石棉到内分泌干扰物，威胁着消防员和周边居民的健康。然而，现有研究往往聚焦单一污染物，缺乏对火灾后粉尘多组分协同毒性的系统评估，更鲜有将污染物扩散模型与分子毒性机制相衔接的探索。

来自印度西南部的研究团队以喀拉拉邦科塔亚姆区材料收集设施(MCF)火灾为案例，在《Environmental Pollution and Management》发表突破性研究。该团队创新性地整合HYSPLIT粒子扩散模型与核密度估计(KDE)，锁定PM₅扩散热点；运用微拉曼光谱(MRS)实现单颗粒矿物鉴定，ATR-FTIR捕捉石棉特征峰，高分辨质谱(HRMS)非靶向筛查出16种有机污染物；最后通过CB-Dock2服务器模拟污染物与CYP4501A2等蛋白的相互作用，构建"从宏观扩散到微观毒性"的全链条评估体系。

PM_2.5粒子扩散分析
HYSPLIT模型显示5小时火灾期间，PM_2.5从初始径向扩散逐步覆盖10公里外Vembanad湖（拉姆萨尔湿地）。KDE分析揭示350 ADU超高密度区精准覆盖老年之家、特殊教育中心等敏感场所，证实室内外污染耦合风险。

IR分析
ATR-FTIR检出1425 cm^-1(碳酸盐)、1165 cm^-1(石英)等特征峰，3000-2850 cm^-1的C-H振动提示塑料燃烧产生的直链烃，而2500-3500 cm^-1宽峰暗示苯甲酸酯等羧酸化合物吸附。

石棉纤维
20倍光学显微镜观察到大量亚100 μm纤维，1033 cm^-1强Si-O峰证实其石棉属性，可能源于建材中约30万吨/年的石棉消耗残留。

微拉曼分析
单颗粒检测到α-石英(485 cm^-1)、磁铁矿(663 cm^-1)等矿物，1360/1585 cm^-1双峰指示烟炱吸附污染物，这种多孔结构成为PACs等有机物的"特洛伊木马"。

HRMS分析
甲醇/水提取物中，非靶向筛查鉴定出占总量25%的表面活性剂（如PEGs）、18.7%的PACs（9H-芴酮等），以及12.5%邻苯二甲酸酯代谢物。值得注意的是，局麻药利多卡因(C₁₄H₂₂N₂O)通过86.0972特征碎片离子被确认，反映医疗废物燃烧的"指纹"。

分子对接研究
9H-芴酮等PACs与CYP4501A2结合能达-28.5 kJ/mol，显著高于PEGs(-18.3 kJ/mol)，提示其可能通过代谢活化生成ROS，而人血清白蛋白(HSA)对PACs的强结合预示长效体内滞留风险。

这项研究首次构建了废物火灾"扩散-组分-毒性"三位一体评估框架。空间模型证实PM_2.5可快速入侵敏感场所，多光谱联用技术揭示粉尘是矿物载体与有机毒物的复合体，而计算毒理学则破解了PACs优先攻击代谢酶系的分子机制。尤其值得注意的是，研究区域年降雨量达3000 mm，水溶性污染物（占43.75%）的淋溶可能使Vembanad湖面临二次污染危机。该成果不仅为火灾应急响应提供科学依据，更开创性地将环境暴露与分子毒理桥接，为复杂污染混合物的健康风险评估树立新标杆。