学校环境中室内外PM10有机与毒理学特性的研究洞察

《Atmospheric Pollution Research》：Insights into the organic and toxicological characteristics of PM 10 from indoor and outdoor settings in a school environment

　　

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  全面描述 PM₁₀ 有机成分，检测到超过 100 种物种
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  冬季十一种有机类别的室内浓度高于室外
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  在冬季和春季的 PM₁₀ 中鉴定出了微塑料替代指标
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  OP^AA 和 OP^DTT 分别在春季和冬季显示出相反的峰值
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  Aliivibrio fischeri 测定显示 81% 的样本具有毒性

引言

在现代气溶胶研究中，人们越来越认识到颗粒物的化学成分是比总质量浓度更关键的健康指标。最近的证据表明，仅依赖质量作为暴露的替代物会导致健康负担评估中出现显著的错误分类。例如，Franklin 等人 (2008) 分析了美国社区，发现当颗粒物含有镍、钒和元素碳等特定成分时，与 PM_2.5 相关的死亡风险显著更高。此外，Camman 等人 (2024) 对 PM₁ 来源的氧化潜能 (OP) 进行了归因，发现即使 PM₁ 质量浓度较低的因素也表现出较高的 OP 贡献。

毒理学研究采用各种方法调查颗粒物吸入与不良健康结果之间的因果关系。其中，无细胞 OP 测定，特别是利用抗坏血酸 (AA) 或二硫苏糖醇 (DTT) 的方法，已成为评估颗粒物化学反应性（如产生活性氧物种 (ROS) 的能力）的重要工具。作为这些无细胞测试的补充，使用人肺细胞系（如 A549 细胞）的体外毒性测定常用于检查特定的生物终点。这包括细胞毒性、氧化应激和细胞周期进程。例如，居民燃煤产生的 PM₁₀ 显示，样本在 A549 细胞中诱导了显著的细胞毒性和氧化应激 (Figueiredo 等，2026)。根据作者的说法，细胞存活率与多种颗粒结合有机化合物（包括二元酸、酚类化合物和树脂酸）表现出强烈的负相关。

除了人类健康外，颗粒物的生态影响还扩展到各种生物。为了评估这一点，细菌发光抑制测试（例如使用 Aliivibrio fischeri）已被广泛采用。研究表明，发光细菌发光强度的降低是毒性的敏感指标 (Kováts 和 Horváth，2016)。例如，Tositti 等人 (2018) 观察到，在燃煤电厂 (Se, Sn, Ti, Bi, Pb 和 Ba) 和其他燃烧来源的 PM₁₀ 相关化学物种存在下，发光细菌菌株的发光强度降低。

尽管取得了重大进展，但颗粒物内个别化学物种与毒理学测定结果之间的具体机制仍然复杂。化学成分与生物反应之间的相关性并不总是一致，通常是由于组分之间的协同作用所致。尽管如此，研究指出特定的有机成分构成了严重威胁。多环芳烃 (PAHs) 因其对人类健康的强致癌和致突变作用以及在环境中的持久性而广为人知 (Agudelo-Casta?eda 等，2017)。酚类化合物不仅仅是人类的问题，因为它们也会影响大气中的化学过程 (Fang 等，2024)。在众多有机物种中，邻苯二甲酸酯对人类和生态健康构成隐患，因为它们作为内分泌干扰物是危险的 (Saha 等，2024)，且其结构稳定性导致在环境中生物富集 (Baneshi 等，2024)。

全面了解学校环境中存在的有机物种至关重要。学校代表关键的微环境，因为儿童特别容易受到空气污染的影响 (Klis 和 Wronka，2020; Zheng 等，2024)，并且他们一生中很大一部分时间 (Almeida 等，2022) 都在这些环境中度过。调查颗粒物的具体化学成分如何影响毒理学结果对于评估长期健康风险至关重要。因此，本研究旨在评估冬季和春季期间从学校室内和室外环境同时收集的颗粒物的有机成分和毒性。我们进一步检查了成分变化，并探索了影响学生暴露于 PM₁₀ 的来源和驱动因素。

章节片段

PM₁₀ 采样

本研究在一所位于葡萄牙埃斯塔雷哈北部的一所学校进行，这是一个拥有大型化学工业综合体的小镇（约 7,000 居民），占地 290 公顷。为了涵盖不同的年龄组和多样的学校活动，从四所学校建筑中各选取了一间代表性的教室。所有教室都有自然通风，由直接通向室外的门窗提供。采样于 2022/23 年冬季和

PM₁₀ 浓度

平均 PM₁₀ 浓度处于葡萄牙和西班牙城市及郊区学校报告值的下限 (Almeida 等，2022; Pallarés 等，2019)。冬季室内水平达到 24.0 ± 8.62 μg m^-3，室外为 28.7 ± 12.3 μg m^-3，而春季浓度平均为 26.5 ± 7.84 μg m^-3（室内）和 26.0 ± 5.70 μg m^-3（室外）。冬季浓度在野外采样活动的最后一周达到峰值，教室达到最大值 39.9 μg m^-3，

研究局限性

在解释本研究结果时，应考虑一些局限性。首先，总体样本量（N = 16 个复合样本）相对较小，反映了在学校环境中进行主动大气采样的物流和技术复杂性。将多个每日过滤器合并到每个复合样本中增加了可用于化学和毒理学分析的材料，但减少了独立分析单位的数量，并阻止了对

结论

本研究提供了学校环境中存在危险有机物种和 PM₁₀ 毒理学影响的证据。鉴定出超过 100 种有机化合物，其中 51 种存在于每个样本中。在学校室内和室外环境中，脱水糖、羟基和氧代酸以及羧酸是主要类别，冬季室内浓度峰值分别为 1,006、160 和 112 ng m^-3。脱水糖的一致检测

CRediT 作者贡献声明

Margarita Evtyugina: 方法论。Francisco Aznar: 方法论。Helena Oliveira: 方法论。Nora Kováts: 方法论。Marina Alfosea-Simón: 方法论。Marlene Soares: 方法论。Isabella Charres: 撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法论，形式分析，数据整理，概念化。Yago Cipoli: 方法论。Manuel Feliciano: 监督。Célia Alves: 撰写 – 审阅与编辑，监督，资金获取，概念化。Estela D.

未引用参考文献

European Chemicals Agency, 2026; Vicente et al., 2021.

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

作者特别感谢愿意参与本研究的校长和老师。作者感谢葡萄牙葡萄牙 科学与技术基金会 (FCT) 通过国家资金对 CESAM (UID 环境与海洋研究中心 + LA/P/0094/2020) 的财政支持，以及对博士奖学金获得者 I. Charres (DOI:10.54499/2022.12142.BDDOI:10.54499/2022.12142.BD)、Y. Cipoli (SFRH/BD/04992/2021) 和 M. Soares (2023.04826.BD) 的支持。FCT 还

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