超越质量浓度：化学与生物组分及来源在中国两大都市PM2.5毒性驱动中的关键作用

本文通过整合体外毒性实验与源解析模型，首次量化了内毒素、痕量金属和PAHs对PM2.5诱导氧化应激的贡献，揭示生物组分（如内毒素）虽质量占比低却是毒性关键驱动因子，为建立以毒性为导向的空气质量标准提供了突破性证据。

　　

Highlight

尽管内毒素、痕量金属和多环芳烃（PAHs）仅占PM_2.5质量的约2.23%，但它们共同贡献了35.9–56.9%的总活性氧（ROS）生成！其中痕量金属是主导因素（31.6–46.7%），内毒素（4.24–12.2%）和PAHs（0.0218–0.135%）紧随其后。源解析进一步揭示了两地差异：南京的毒性主要来自扬尘（23.2–24.6%）和燃烧源（19.0–20.5%），而广州则受机动车（19.8%）、工业（18.4%）、燃烧（18.5%）和生物排放（20.0%）共同驱动。特别值得注意的是，生物排放贡献了10.3–20.0%的PM_2.5总毒性——这挑战了传统以质量浓度为核心的评价体系！

Spatially heterogeneous composition of PM_2.5（PM_2.5的空间异质性组成）

成分分析显示两地PM_2.5谱系显著不同（图S2）。广州PM_2.5中单位质量内毒素浓度（0.179 ± 0.138 ng mg^-1）显著高于南京（0.0862 ± 0.0600 ng mg^-1）（p < 0.0001）。这一差异可能源于广州的南亚热带季风气候——其年均温（23.1°C）高于南京（17.1°C），温暖湿润的环境更利于微生物增殖与内毒素释放。南京则因工业活动密集，表现出更高的痕量金属和PAHs负荷。这种组成差异直接塑造了PM_2.5毒性的地理格局：南京郊区工业点毒性是农村点的2倍，广州城区和半郊区工业点毒性则是郊区的2倍——人类活动越密集，PM_2.5毒性越强！

Conclusion（结论）

本研究为PM_2.5中生物组分（尤其是内毒素）的毒理学意义提供了全新视角。通过结合体外混合毒性实验与源解析模型，我们证明：尽管内毒素、痕量金属和PAHs在PM_2.5中占比微小，却是氧化应激响应的主要推手。源解析进一步凸显了区域特异性毒性驱动源：南京以扬尘和燃烧为主，广州则呈现机动车、工业、燃烧和生物排放的多元贡献。这些发现指明，PM_2.5毒性更取决于其生物活性成分而非总质量浓度，呼吁建立以毒性为导向的空气质量标准（尤其关注生物气溶胶），以弥补现行质量浓度标准的不足！