-
Электронная почта
yang.chen4@thermofisher.com
-
Телефон
13386161207
-
Адрес
Синьцзиньцзяо
Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd
"Хороший" воздух тоже небезопасн! ICP - TOF - MS разблокирует день уборки PM2.5 Риски для здоровья
Дата:2025-12-25Читать:0
Когда индекс качества воздуха показывает « хорошо», когда мы думаем, что можем спокойно глубоко дышать, один изИсследовательская группа профессора Ян Йи из Восточно - Китайского педагогического университета нарушила наше неотъемлемое познание:В соответствии со стандартами ВОЗ и Китая по качеству воздуха « день чистоты», клеточная токсичность легких на единицу массы PM2.5 может быть в 8,1 раза выше, чем в день загрязнения! Токсичные металлы, связанные с частицами железа, содержащимися в PM2.5, считаются основным фактором, регулирующим клеточную токсичность,Технология масс - спектрометрии времени полета плазмы с индуктивной связью с одной частицей (spicp - TOF - MS) позволяет скрываться мелким металлическим частицам (MCFP), скрытым в PM2.5Это дает совершенно новую перспективу для анализа рисков для здоровья, связанных с загрязнением воздуха!
Исследования, проведенные командой Ян Йи, показывают, что оценка качества воздуха зависит только от концентрации массы PM2.5 и имеет большие ограничения.Риск для здоровья PM2.5 определяется не только концентрацией, но и неоднородностью его химического состава.Хотя концентрация MCFP была выше весной, чем зимой, и увеличилась с повышением уровня загрязнения PM2.5, PM2.5, взятый в день очистки, показал более сильное токсическое воздействие на клетки легких, чем в период загрязнения. Даже если концентрация массы PM2.5 соответствует руководящим значениям ВОЗ, долгосрочное воздействие низких концентраций MCFP (особенно богатых железом частиц) может представлять значительный риск для здоровья из - за долгосрочной биостойкости в ключевых органах.
Симптомы MCFP в разные сезоны и уровни загрязнения
Исследовательская группа провела систематический отбор проб в течение двух зимних и весенних сезонов в районе Минхана в Шанхае, охватывая четыре сценария: стандартный день очистки ВОЗ (PM2.5 < 15 мкг / м³), национальный день очистки ГБ (15 - 35 мкг / м³), день тумана Haze и день пыли Dust. Исследования показывают, что концентрация богатых алюминием частиц, связанных с токсичными металлами, значительно выше в зимние туманные дни, чем весной. Напротив, концентрация богатых железом частиц в весенние дни очистки ВОЗ и пыльные дни выше, чем в зимние месяцы, а концентрация богатых кремнием частиц, связанных с токсичными металлами весной, по - прежнему выше, чем зимой. По сравнению с PM2.5, собранным в день загрязнения,ЦинБолее значительная доля полиметаллических частиц (особенно богатых железом) в PM2.5, собранных Gerge, связана с токсичными металлами.Это указывает на то, что более низкие уровни PM2.5 могут таить в себе более высокий риск токсичности на уровне отдельных частиц.
Рисунок 1 Сезонное сопоставление количественных концентраций богатых алюминием (a), кремниевым (b) и железом частиц (c), связанных с токсичными металлами, и их доли в общем количестве соответствующих полиметаллических частиц (диаграмма линии желтого ящика) по различным уровням загрязнения (WHO: WHO день очистки, GB: национальный день очистки, день тумана Haze, день пыли Dust). (d) TEM - изображения типичных кластеров магнетитов, отображающие их сосуществование с алюминием, кремнием, титаном, марганцем, медью и цинком в зимний день очистки ВОЗ PM2.5 (щелкните для просмотра большой карты)
Неравная клеточная токсичность PM2.5 в разные периоды
В этом исследовании с использованием клеток BEAS - 2B оценивалось токсическое воздействие на клетки легких PM2.5, собранные в разное время. Использовать EC ₁. ₅ (эффективная концентрация, вызывающая окислительный стресс в 1,5 раза больше) и значения IC ₀ (ингибирующая концентрация, которая снижает активность клеток на 20%) для оценки токсического эффекта PM2.5, ниже EC ₁. Значения ₅ и IC2₀ указывают на более высокую клеточную токсичность концентрации на единицу массы. Сезонный анализ показывает,Зимний сбор PM2.5 EC. Значения ₅ и IC₀₅ в 1,6 и 1,4 раза ниже, чем весной, соответственно, что указывает на более сильную токсичность клеток легких для зимнего PM2.5.Потенциал окислительного стресса PM2.5, как правило, увеличивается по мере снижения уровня загрязнения PM2.5. В целом, значительные различия в токсическом эффекте PM2.5 в разные периоды времени, вероятно, связаны с различиями в его происхождении и химическом составе.
Рисунок 2. EC с различными уровнями загрязнения PM2.5 в течение двух сезонов. ₅ (a) и IC ₀ (b) Сравнение, а также EC ₁, полученные с использованием стохастических моделей лесов. ₅ (c) и IC₀ (d) Результаты анализа значимости переменных (щелкните для просмотра больших диаграмм)
Комплексный анализ показывает,Мелкие частицы, богатые металлами (особенно железом), и их поверхностная адсорбция или встроенные токсичные металлы являются основными факторами, определяющими токсичность PM2.5 для легких, и их значение превышает традиционные показатели, такие как концентрация органического углерода / элементарного углерода.Это объясняет, почему в « чистый день» с более низкой концентрацией массы PM2.5 могут наблюдаться более высокие потенциальные риски для здоровья из - за более высокого относительного вклада конкретных токсичных компонентов. Результаты исследования подчеркивают важность уделения внимания химическому составу частиц, особенно металлических компонентов, при оценке риска для здоровья PM2.5.
Анализ источников MCFP в разные периоды
Исследователи собрали характеристики отдельных элементов с высоким разрешением из природных источников (представленных пылью пустыни) и антропогенных источников, включая сжигание угля, выбросы дизельных транспортных средств, выбросы бензиновых транспортных средств / электромобилей и сжигание биомассы. Для построения ретроспективной модели используется рандомизированный классификатор лесов, который проверяется как набором тестовых данных, так и механически смешанными образцами.
По результатам моделирования машинного обучения, основанного на богатых железом частицах, вклад антропогенных источников (особенно транспортных выбросов и сжигания угля), как правило, выше зимой, чем весной, и относительно выше в день уборки по сравнению с днями загрязнения. В среднем, во все периоды зимы антропогенные источники вносят более 80% богатых железом частиц; Весной (даже в пыльные дни) антропогенные источники вносят более 71% богатых железом частиц.
Рисунок 3 Вклад MCFP в ВОЗ, ГБ, День тумана и пыли зимой (a‑d) и весной (e‑h)
Токсикологическая оценка помогает управлять качеством воздуха
Используя передовую аналитическую технологию spicp - TOF - MS, команда Yang Yi уточнила характеристики отдельных металлических мелких частиц (MCFP) при различных концентрациях PM2.5 зимой и весной, предоставив ключевые сведения о компонентах частиц, которые вызывают токсичность PM2.5. Это исследование вносит коррективы в последующую политику в области качества воздуха,Переход от контроля качества к стратегиям сокращения выбросов для конкретных источников с высоким разрешением для компонентов PM2.5 с учетом исследований уровня отдельных частиц и их токсикологической оценкиРазработать эффективные профилактические меры для минимизации рисков для здоровья, связанных с твердыми частицами.
масс - спектрометрия времени полёта плазмы с индуктивной связью(ICP - TOF - MS) позволяет проводить быстрый анализ всей массы за десятки микросекунд, что позволяет обнаруживать несколько элементов и изотопов в одной частице.В сочетании с технологией ударных бассейнов (CCT) можно эффективно повысить интенсивность сигнала при анализе одиночных частиц и эффективно улучшить точность и точность анализа соотношения изотопов. Метод, разработанный в этом исследовании, предлагает совершенно новый технологический путь для анализа соотношения изотопов одной частицы и, как ожидается, будет более широко использоваться в таких областях, как экологические науки, геохимия и ядерная экспертиза.