综述：大气颗粒物的氧化潜力作为空气污染健康风险指标的研究进展

本综述系统评述了大气颗粒物（PM）健康效应评估的新范式——氧化潜力（OP），指出其相较于传统质量浓度指标更能解释呼吸系统与心血管疾病风险。文章整合200余项实地研究，涵盖流行病学证据、检测方法（如ESR、DTT、DCFH）、影响因素（金属组分、碳质气溶胶、粒径）及排放源解析，强调标准化检测流程与健康效应关联研究的迫切性。

　　

氧化潜力：连接大气颗粒物与健康风险的关键桥梁

传统评估方法的局限性

传统上，大气颗粒物（Particulate Matter, PM）的健康风险主要通过质量浓度（如PM_2.5、PM₁₀）进行评估。然而，流行病学研究逐渐发现，质量浓度与呼吸系统、心血管疾病发病率之间存在不一致性。这种矛盾现象促使研究者寻找更精准的健康风险指标——氧化潜力（Oxidative Potential, OP），即颗粒物诱导产生活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）并引发氧化应激的能力。

氧化潜力的科学内涵与检测技术

氧化潜力反映了颗粒物成分的化学活性，尤其与过渡金属（如铁、铜）、醌类化合物及碳质气溶胶密切相关。目前主流的检测方法包括：

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  电子自旋共振（Electron Spin Resonance, ESR）：直接检测自由基种类与浓度

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  二硫苏糖醇测定（Dithiothreitol, DTT）：模拟细胞内抗氧化剂消耗过程

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  二氯荧光素测定（Dichlorofluorescein, DCFH）：量化ROS生成能力

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  抗氧化剂耗竭实验与羟基自由基（·OH）产量测定

  不同方法对颗粒物组分的敏感性差异显著，例如DTT法对醌类化合物敏感，而ESR更适用于金属自由基检测。方法学选择（如提取溶剂、滤膜类型）会显著影响OP测定结果，这凸显了标准化协议的缺失问题。

影响氧化潜力的关键因素

粒径效应是核心影响因素之一。超细颗粒（PM_0.1）因比表面积大、组分活性高，通常表现出比粗颗粒（PM_2.5-10）更强的氧化潜力。

化学组分方面，过渡金属（如Fe²⁺/Cu²⁺）通过Fenton反应催化·OH生成，有机组分如多环芳烃（PAHs）及其衍生物（如醌类）可通过氧化还原循环持续产生活性氧。

排放源解析表明，生物质燃烧排放的颗粒物富含左旋葡聚糖与钾离子，其OP值显著高于土壤扬尘；交通源排放（尤其柴油车）的颗粒物因含金属与黑碳组分，具有高氧化活性。

健康关联性与流行病学证据

多项队列研究显示，氧化潜力与呼吸道炎症（如哮喘急性发作）、心血管事件（如动脉粥样硬化）的关联性强于质量浓度指标。例如，OP^DTT值与肺泡上皮细胞氧化损伤标志物（如8-羟基脱氧鸟苷）呈正相关。这种关联机制涉及ROS介导的NF-κB通路激活、线粒体功能障碍及炎症因子释放。

挑战与展望

当前研究面临三大挑战：

1. 1.

   检测方法缺乏统一标准，导致跨研究比较困难；

2. 2.

   颗粒物组分复杂性使OP溯源分析存在不确定性；

3. 3.

   长期暴露与健康效应的纵向数据仍显不足。

   未来需建立标准化OP检测体系，整合源解析与毒理学研究，并开展多中心流行病学调查以明确OP与疾病负担的剂量-反应关系。