大气颗粒物污染与多种疾病密切相关。研究表明，粒径越小的颗粒物越能够深入人体，如小于2.5 μm的颗粒物（PM2.5）能够进入肺泡，而小于0.1 μm的颗粒物（即超细颗粒物）被认为可以穿透肺泡进入人体的血液循环系统，这已成为了细颗粒毒理学研究的基础假设之一。但到目前为止，还未有过真实人体血液循环中检测到大气超细颗粒物的报道，这意味着这项基础假设仍缺乏关键科学证据。通常认为，PM2.5在人体中的真实存在及其定量描述仍处于一个“黑箱”状态，PM2.5的暴露研究也仍停留在实验动物模拟阶段。
这项研究首次在普通人群的血液及胸腔积液样本中提取到大量的超细颗粒物。进一步的分析发现人血液中的颗粒物浓度极低，而胸腔积液中的颗粒物浓度远高于血液，二者具有相关性。由此可以借助胸腔积液来研究被吸入人体的颗粒物的状态。为了探明颗粒物的来源，这项工作发展了基于特征元素指纹、超高分辨结构指纹和稳定同位素指纹的多维化学指纹技术，结果证明人体中提取到的超细颗粒物主要为外源性的，特别是相当一部分来自于大气燃烧源PM2.5。这一结论成为PM2.5进入人体循环系统并由此产生健康危害的直接证据，为解释大气颗粒物污染物的全局健康影响提供了关键数据。
著名毒理学家Günter Oberd？rster教授评价认为“这是一个科学界长期讨论但悬而未决的问题——This is an unsolved problem long discussed within the scientific community … 这是首个使用现代新技术来确认可吸入颗粒物进入血液循环的研究——the first study to apply modern new technology to determine uptake of inhaled nanoparticles into the blood circulation”。这一研究从发现到方法都有望推动颗粒毒理学的发展。
该论文的第一作者是陆达伟助理研究员，通讯作者为刘倩研究员和江桂斌院士。论文工作也得到了中科院深圳先进技术研究院、中山大学孙逸仙纪念医院、深圳CDC等单位的协作。该研究得到了国家自然科学基金委“大气细颗粒物的毒理与健康效应”重大研究计划、国家****基金、中科院前沿科学重点项目、中科院从0到1原始创新项目、深圳“三名工程”等资助。
图1. 人胸腔积液中提取出来的超细颗粒物的高分辨结构指纹特征
环境化学与生态毒理学国家重点实验室
2020年5月22日
