意大利罗马城市站点大气沉降物中的持久性有机污染物和金属：沉降通量及以粉尘归一化的浓度

《Environmental Pollution》：Persistent Organic Pollutants and Metals in Atmospheric Depositions at an Urban Site in Rome, Italy: Deposition Fluxes and Dust-Normalized Concentrations

　　

摘要：大气沉降是持久性污染物从空气转移到土壤并随后进入食物链的主要途径之一，可能对人类健康产生影响。本研究调查了意大利罗马一个城市站点（ISS 大楼）的持久性污染物大气沉降情况，特别关注污染物沉降通量（pg、ng 或 μg m-2 d-1）归一化到收集的沉降颗粒物（pg、ng 或 μg mg-1 SPM）后的情况，并对比了街道层面和屋顶层面的样本。从 2023 年 8 月 1 日到 2024 年 8 月 31 日，使用沉降器每月收集样本。使用 GC-HRMS 和 ICP-MS 仪器评估了大气沉降中的 PCDD/Fs、PCBs、PAHs 和金属。污染物沉降通量在街道层面始终高于屋顶层面，街道和屋顶层面的年度 SPM 通量分别为 42 和 26 mg m-2 d-1。尽管街道层面的沉降通量较高，但 Wilcoxon 符号秩非参数检验显示，当污染物沉降通量归一化到 SPM 时，街道层面和屋顶层面样本之间没有显著差异（p > 0.05）。这表明两个采样高度处的沉积灰尘污染水平相当。根据 Kruskal-Wallis 检验，PCDD/Fs、PCBs 以及某些金属（Cr、As、Ni、Sb）观察到显著（p < 0.05）的季节性模式，峰值浓度通常出现在冬季，而 PAHs 则在夏季和秋季显示显著峰值。Spearman 相关性分析揭示了有机污染物之间存在强关联（p < 0.01），表明它们具有共同的燃烧相关来源，而金属主要与非排气交通排放、再悬浮路尘和分散的城市来源有关。这些结果表明，罗马的大气沉降受来源类型和季节性的控制，并强调了结合沉降通量与 SPM 中的污染物浓度来提高城市污染评估并支持面向暴露的监测的价值。

引言：大气沉降（AD）是将各种排放源释放到空气中的污染物转移到表面（土壤、植被、水体、建筑物）的主要机制之一（Welsh 等，2022）。AD 指总沉积，分为干沉降和湿沉降（Sun 等，2022）。湿沉降是指通过雨、湿气和雪将污染物转移到表面的过程，而干沉降是指无降水情况下将大气颗粒物和污染物转移到表面的过程，并受众多因素控制，包括重力、湍流传输、扩散和气候条件（Bisquert 等，2017）。污染物通常吸附在灰尘或沉降颗粒物（SPM）上，SPM 作为其转移的载体（主要通过干沉降）（Fernandez 等，2021）。沉积通量通常在生产设施（如水泥厂、炼油厂、钢铁厂、化学品制造厂等）附近较高，从而污染周围用于耕作和畜牧业的土壤和植被（Settimo 和 Viviano, 2015）。根据工业活动类型和排放源的不同，SPM 中可能存在各种持久性污染物，它们对健康的危害程度不一（Wright 等，2018）。这些包括持久性有机污染物（POPs）（多氯二苯并对二噁英 (PCDDs) 和多氯二苯并呋喃 (PCDFs)、二噁英类多氯联苯化合物 (DL-PCBs)、非二噁英类多氯联苯 (NDL-PCBs)、多环芳烃 (PAHs)、全氟和多氟烷基物质 (PFAS)）和无机化合物（金属如有砷、镉、钒、锌等，以及类金属）。由于这些污染物具有持久性，它们倾向于在土壤和植被中积累，从而进入食物链，并通过摄入受污染食物产生暴露健康风险（Quéguiner 等，2010; Desalme 等，2013; Pan 等，2021）。事实上，国际癌症研究机构（IARC）已将 2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英 (2,3,7,8-TCDD)、2,3,4,7,8-五氯二苯并呋喃 (2,3,4,7,8-PCDF)、苯并 [a] 芘 (BaP)、砷 (As)、镍 (Ni) 和镉 (Cd) 等物质归为 1 类（对人类致癌），并将苯乙烯、二苯并 [a,h] 蒽 (DBahA)、苯并 [a] 蒽 (BaA) 和铅 (Pb) 等其他物质归为 2A 类（很可能对人类致癌）。在欧洲层面，没有明确定义的沉积通量参考限值可用于保护公众健康。然而，一些成员国，如德国、克罗地亚、比利时、奥地利和斯洛文尼亚，已建立了某些污染物（SMP、PCDD/Fs、BaP、As、Cd、Pb、Ni）沉积的限值或指导值，必须遵守这些值以减少和/或限制人群通过饮食暴露于有害物质（Ianiri 等，2025）。这些限值/指导值因国家而异，取决于领土特征、当前污染水平和典型气象条件，这些条件极大地影响沉积现象。无论如何，建立污染物沉积限值必须考虑到以下因素：a) 领土内的平均沉积通量，b) 实际残留在暴露表面（水、土壤、植被）上的污染物平均水平，c) 持久性污染物进入食物链（动物脂肪组织、乳制品、蔬菜），d) 通过饮食摄入污染物的估算并与欧洲和/或国际卫生组织（欧洲食品安全局 (EFSA) 和世界卫生组织 (WHO)）建立的最大耐受剂量进行比较。目前，由于涉及众多变量，文献中尚无此类深入评估。然而，欧盟委员会通过其最新的关于环境空气质量和欧洲清洁空气的指令 2024/2881，强调了增加沉积通量监测的重要性，以便获得用于评估饮食暴露健康影响的数据（欧洲议会和理事会，2024）。在此背景下，成员国需要确定农村、郊区和城市层面的沉积监测活动监测站，并将数据返回给欧洲社区和公众。近年来，欧洲和其他大洲开展的许多研究调查了持久性污染物的沉积水平。例如，引用最近的研究，(Wencel 等，2025) 在波兰的湿沉积中确定了某些具有健康关注的 PAHs。在亚洲，特别是在中国，有关于重金属 (Cd、Pd、和 Zn)、PAHs (BaP、BaA、DBahA 等)、PFAS 和某些农药沉积的测定和健康风险评估的众多研究（Huang 等，2025; Sun 等，2025; Zhang 等，2025; Lee 等，2025）。在伊朗和印度，两项最近的研究调查了 As、Co、Cd、Cr、Pb、V、Zn 和 Ni 的大气沉积，然后评估健康影响，如通过摄入和皮肤接触暴露后的额外癌症风险（Haghi 等，2024; Chaturvedi 等，2025）。尽管 POPs 和金属的大气沉积已被广泛研究，但采样程序和数据表达上的差异可能限制研究之间的比较。本工作通过应用标准化的沉积采样并评估多种污染物类别（既作为沉积通量，也作为归一化到收集的 SPM 的浓度），提供了来自罗马一个城市区域的具体地点贡献。这方面非常重要，因为它允许评估的不仅是沉积通量，还有 SPM 中的污染物负荷，后者通过饮食暴露间接影响公众健康。在此背景下，我们工作的目标可以总结为：(i) 确定罗马典型城市环境中 PCDD/Fs、PCBs、PAHs 和金属 (As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Tl、V、Zn) 的沉积情况，以提供有关沉积主题的研究和数据，这也符合欧盟指令 2024/2881 的要求，(ii) 评估污染物沉积随季节变化以及 ISS 国家污染物监测站两个不同采样位置的趋势。

章节片段：研究区域和样本收集
AD 监测始于 2023 年 8 月，结束于 2024 年 8 月，总时长为 13 个月。采样点（Viale Regina Elena no.299，罗马，意大利，坐标：41° 54′ 15.45″ N - 12° 31′ 4.98″ E）可归类为典型城市型，主要排放源是车辆交通和家庭供暖系统。AD 收集每月进行一次，使用沉降器，这是一种被动系统，由一个用于收集湿沉降的瓶子（容量为 10 升）组成。
沉积通量
表 SM3 显示了在 ISS 街道和屋顶位置收集的 SPM 沉积通量的月度平均值，单位为每平方米每天收集的灰尘毫克数 (mg m-2 d-1)。数据表明，与屋顶位置相比，街道位置的 SPM 沉积水平始终较高，一年（2023 - 2024）期间沉积的灰尘平均多 38%。这种差异的解释是，在街道位置，灰尘的侵蚀和再悬浮作用更强。

结论：本研究中使用的方法能够评估沉降颗粒物的污染物负荷，从而获得对该地区污染水平更准确的评估。仅仅测量沉积速率不足以评估沉积在地面上的持久性污染物数量；相反，这些数据必须与收集的 SPM 数量相关联。总体而言，我们研究的结果表明，持久性的大气沉降...

CRediT 作者贡献声明
Marcello Ferdinandi: 验证，软件，正式分析。Marco Inglessis: 可视化，验证，正式分析。Martina Menichino: 验证，软件，正式分析，数据管理。Giuseppe Ianiri: 写作 – 原稿，监督，软件，调查，数据管理，概念化。Maria Eleonora Soggiu: 写作 – 原稿，方法论，资金获取，数据管理。Gaetano Settimo: 监督，项目管理，资金获取。

未引用参考文献
Apeti and Hartwell, 2016; CEN, 2005; CEN, 2010; CEN, 2011; CEN, 2023; Chen et al., 2021; Cleverly, 1997; Córdoba et al., 2025; Cunha-Lopes et al., 2023; Die et al., 2015; ISO, 2021; Jurado and Dachs, 2008; Menichini and Viviano, 2004; Miji? et al., 2010; Miku?ka et al., 2015; Ra?i? et al., 2025; Regional Agency for the Prevention and Protection of the Environment in Puglia, 2019; Regional Agency for the Prevention and Protection of the Environment in Puglia, 2024; Regional Agency for the

利益冲突声明
作者声明没有竞争性财务或个人利益。

生成式人工智能使用声明
在准备本工作期间，作者使用了 Consensus AI 以识别有关大气沉降的科学文章并总结其中包含的信息。在使用 Consensus AI 后，作者审查并编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

资金
本研究是在 ISS 和 Carabinieri 森林、环境和农业部队指挥部 (CUFA) 研究项目“城市中的蜜蜂” (Api in città) 的支持下进行的。

利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/个人关系，这可能被视为潜在的利益冲突：Giuseppe Ianiri 报告设备、药物或用品由 Eco Center, Lungo Isarco Destro 21A, 39100 Bolzano 提供。Giuseppe Ianiri 报告与意大利国家卫生研究所的关系包括：非财务支持。如果有其他作者，他们声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系。

致谢
作者感谢 Giampaolo Panato 博士和 Karl Mair 博士对本研究中进行的分析提供的支持。

Giuseppe Ianiri|Maria Eleonora Soggiu|Marco Inglessis|Martina Menichino|Marcello Ferdinandi|Gaetano Settimo
意大利国家卫生研究所，环境与健康部，Viale Regina Elena 299, IT-00161 罗马，意大利