大氣污染問題是近年來我國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)境問題之一。人們無時(shí)不刻不在呼吸著空氣，并暴露在各種可能具有潛在危害的大氣氣溶膠之下。大氣氣溶膠中含有的某些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)引起細(xì)胞和機(jī)體損傷，對(duì)人體健康可能存在潛在不利影響。為此，評(píng)估大氣污染健康風(fēng)險(xiǎn)因子的毒性危害就顯得尤為重要。近日，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院陳慶彩團(tuán)隊(duì)圍繞“大氣顆粒物中新型健康風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的污染特征、來源和形成機(jī)制”課題研究方面取得重要進(jìn)展，并在ES&T、ACP、EI等一系列大氣環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)期刊上發(fā)表7篇高水平論文。
“Oxidative potential of water-soluble matter associated with chromophoric substances in PM2.5over Xi'an, China (西安地區(qū)PM2.5中與發(fā)色團(tuán)物質(zhì)相關(guān)的水溶性物質(zhì)的氧化潛能)”以有機(jī)化合物是大氣氣溶膠氧化潛能的重要貢獻(xiàn)者為背景，首次報(bào)道了中國(guó)西安市PM2.5中與發(fā)色團(tuán)物質(zhì)有關(guān)的水溶性有機(jī)物的氧化潛能。本團(tuán)隊(duì)定量分析了水溶性PM2.5中的二硫蘇糖醇（DTT）活性水平，以及DTT活性與光吸收和熒光性質(zhì)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，DTT活性與有色水溶性有機(jī)物顯著相關(guān)，其中我們確定了三種吸光物質(zhì)（BrC1-3）和八種熒光物質(zhì)（C1-8）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，BrC3和C7幾乎占據(jù)了有色水溶性有機(jī)物的所有DTT活性，且分別因其長(zhǎng)吸收波長(zhǎng)和熒光發(fā)射波長(zhǎng)而與其他發(fā)色物質(zhì)有明顯區(qū)別。這一發(fā)現(xiàn)將有助于更好地解釋和理解吸光有機(jī)氣溶膠產(chǎn)生氧化活性的機(jī)理，并為通過光學(xué)特性來預(yù)測(cè)吸光有機(jī)氣溶膠氧化潛能的方法提供指導(dǎo)。全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01976
“Characteristics of environmentally persistent free radicals in PM2.5: Concentrations, species and sources in Xi'an, Northwestern China (中國(guó)西北地區(qū)PM2.5中環(huán)境持久性自由基的特征：濃度，種類和來源)”明確了持久性環(huán)境自由基（EPFR）是一類新型的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)，可以穩(wěn)定地存在于大氣顆粒物中，并對(duì)人類健康構(gòu)成潛在威脅。研究了2017年西安市PM2.5中EPFR的濃度水平、種類特征和來源。結(jié)果表明，西安市2017年P(guān)M2.5中EPFR的濃度的變化范圍為9.8×1011至6.9×1014spins / m3。EPFR的最高濃度發(fā)生在冬季，最低濃度發(fā)生在秋季。根據(jù)EPFRs的年平均大氣濃度，西安市人吸入的EPFRs量相當(dāng)于每人每天約5支香煙，而在發(fā)生霧霾的冬天則相當(dāng)于每人每天約23支香煙。最后，本團(tuán)隊(duì)還探索了PM2.5中EPFR的來源。結(jié)果表明，燃煤和交通運(yùn)輸可能是西安PM2.5中EPFR的重要來源。此外，在夏季，EPFR與O3呈顯著正相關(guān)，這表明某些EPFR也可能源自二次生成過程。這項(xiàng)研究為進(jìn)一步評(píng)估PM2.5中EPFR的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)以及制定有效的空氣污染控制措施提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和證據(jù)。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.01.015
“Environmentally persistent free radical (EPFR) formation by visible-light illumination of the organic matter in atmospheric particles (通過可見光照射大氣顆粒中的有機(jī)物形成環(huán)境持久性自由基)”證明了二次形成過程可能是大氣顆粒物中EPFR的重要來源，然而其形成機(jī)理還有待闡明。本研究表明，二次EPFR可以通過可見光照射產(chǎn)生。這類EPFR的壽命只有30分鐘到1天，比大氣顆粒物中原始EPFR的壽命短得多。研究還發(fā)現(xiàn)，可萃取的有機(jī)物促成了二次EPFR的形成（約55％），類腐殖質(zhì)物質(zhì)是二次EPFR的主要前體物?；钚匝醪东@實(shí)驗(yàn)表明，原始的EPFR可能有助于單線態(tài)氧的產(chǎn)生，而通過光激發(fā)產(chǎn)生的二次EPFR可能不會(huì)產(chǎn)生單線態(tài)氧或羥基。全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.9b02327
“Source apportionment of environmentally persistent free radicals (EPFRs) in PM2.5over Xi'an, China (西安市PM2.5中環(huán)境持久性自由基EPFR的來源分配)”基于化學(xué)分析和正定矩陣因子分析（PMF）報(bào)道了PM2.5中EPFR的來源。本團(tuán)隊(duì)于2017年4月至12月在西安市收集每日PM2.5樣本，并對(duì)EPFR和其他化學(xué)成分進(jìn)行定量分析。揭示了EPFR的五個(gè)主要來源：揚(yáng)塵源、燃煤源、二次硝酸鹽、工業(yè)排放源和機(jī)動(dòng)車排放源。燃煤源、機(jī)動(dòng)車排放源和揚(yáng)塵源是EPFR的三大貢獻(xiàn)者（占76％）。燃煤對(duì)PM2.5和EPFR至關(guān)重要。春季，由于沙塵暴氣象事件的發(fā)生，揚(yáng)塵源對(duì)EPFR的貢獻(xiàn)很大。將PMF結(jié)果與氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合后發(fā)現(xiàn)，西安市中心排放的大氣污染物可以通過南風(fēng)運(yùn)到采樣地點(diǎn)。這些結(jié)果表明需要對(duì)EPFRs的公共健康影響進(jìn)行進(jìn)一步研究，并可用于幫助制定污染物源頭控制措施，以減少EPFRs在PM2.5中帶來的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.424
“Long-life type - The dominant fraction of EPFRs in combustion sources and ambient fine particles in Xi'an (長(zhǎng)壽命型EPFR在燃燒源和西安地區(qū)環(huán)境細(xì)顆粒物中占主導(dǎo)地位)”闡明了大氣顆粒物中持久性自由基的“持久”性質(zhì)。本團(tuán)隊(duì)基于對(duì)大量樣品中EPFR的長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，系統(tǒng)地評(píng)估了燃燒源和環(huán)境PM2.5中EPFR的衰減特性。這項(xiàng)研究量化了PM2.5不同來源中具有不同壽命的EPFR。結(jié)果表明，在燃燒源和環(huán)境PM2.5中，EPFR均以長(zhǎng)壽命類型為主（> 70％）。EPFR的衰減特性（包括環(huán)境PM2.5中EPFR的濃度和g因子隨時(shí)間的變化）與燃燒源樣品相似，但與金屬氧化物和芳烴相互作用產(chǎn)生的EPFR有所不同。金屬氧化物和芳族化合物的相互作用可能產(chǎn)生短壽命的EPFR，長(zhǎng)壽命的EPFR的形成機(jī)理可能更加復(fù)雜。這項(xiàng)研究為理解大氣顆粒物中EPFR的來源和形成機(jī)理提供了重要的基礎(chǔ)知識(shí)。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.117059
“Study on the oxidation potential of the water-soluble components of ambient PM2.5over Xi'an, China: Pollution levels, source apportionment and transport pathways (西安市環(huán)境PM2.5水溶性組分的氧化潛能研究：污染水平，污染源分配和運(yùn)輸途徑)”以被認(rèn)為是對(duì)人體造成不利影響的大氣顆粒物中的活性氧（ROS）為背景，采用DTT方法測(cè)量了2017年在西安市采集的116個(gè)日細(xì)顆粒物樣品中的ROS水平，并對(duì)大氣顆粒物中ROS的來源進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明，西安市ROS產(chǎn)生水平最高水平發(fā)生在冬季，其次是春季，夏季和秋季。PMF的源解析結(jié)果顯示，PM2.5中ROS主要貢獻(xiàn)源來自機(jī)動(dòng)車排放物、二次硫酸鹽和燃煤源。后向軌跡聚類分析表明，主要的聚類群是本地和區(qū)域運(yùn)輸，而西安上空PM2.5的氧化潛能受遠(yuǎn)程運(yùn)輸?shù)挠绊懘笥谑鼙镜剡\(yùn)輸?shù)挠绊?。如上所述，提高大氣氧化潛力不僅需要區(qū)域性努力，還需要大規(guī)模的聯(lián)合合作。此外，這項(xiàng)關(guān)于大氣顆粒物的氧化潛能的研究以及具體的來源信息為健康效應(yīng)研究提供了重要的指導(dǎo)。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105515
“Size-resolved exposure risk of persistent free radicals (PFRs) in atmospheric aerosols and their potential sources (大氣氣溶膠中不同粒徑的持久性自由基的暴露風(fēng)險(xiǎn)及其潛在來源)”報(bào)告了中國(guó)典型的燃煤城市臨汾市不同粒徑（<10 μm）的大氣顆粒物的暴露風(fēng)險(xiǎn)和EPFR的來源。在冬季和夏季，細(xì)顆粒（<2.1 μm）中的EPFRs類型與粗顆粒（2.1-10 μm）中的EPFR類型不同。但是，在夏季，粗顆粒中的EPFR濃度高于細(xì)顆粒，而冬季則相反。在兩個(gè)季節(jié)中，燃燒源都是EPFR的主要來源，冬季是煤炭燃燒的主要來源，而夏季則是其他燃料的主要來源。研究發(fā)現(xiàn)，上呼吸道是所研究的氣溶膠中暴露于EPFR的風(fēng)險(xiǎn)最高的區(qū)域，其暴露量相當(dāng)于每人每天約21支香煙。肺泡暴露于EPFR中相當(dāng)于每人每天8支香煙。這項(xiàng)研究有助于我們更好地了解不同粒徑的大氣顆粒物的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。全文鏈接：https://doi.org/10.5194/acp-2020-141
目前學(xué)術(shù)界對(duì)大氣氣溶膠中環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的研究仍然不充分，存在未知和尚未確定的毒性風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)。陳慶彩團(tuán)隊(duì)就是僅僅圍繞大氣顆粒物中“尚未確定”的毒性物質(zhì)展開研究的。2020年9月11日，習(xí)近平總書記在京主持召開科學(xué)家座談會(huì)并發(fā)表主要講話，要求廣大科學(xué)家和科技工作者，應(yīng)當(dāng)始終把廣大人民群眾健康安全擺在首要位置，主動(dòng)去探索危害人民健康的疑難，去開發(fā)增強(qiáng)人民健康的良策。而陳慶彩團(tuán)隊(duì)課題的選擇就緊緊圍繞國(guó)家科學(xué)研究要“面向人民身體健康”的要求。陳慶彩團(tuán)隊(duì)提出將來對(duì)大氣顆粒物中新型健康風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的研究可能需要結(jié)合環(huán)境毒理學(xué)、分子生物學(xué)、流行病統(tǒng)計(jì)學(xué)等多學(xué)科交叉研究工作，從多學(xué)科交叉角度共同研究和解決該科學(xué)問題。
陳慶彩副教授為陜西科技大學(xué)大氣污染控制團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，博士生導(dǎo)師，陜西省科技新星，陜西科技大學(xué)首批“青年拔尖”，名古屋大學(xué)特邀教員，省級(jí)科研和人才項(xiàng)目評(píng)審專家。主要研究方向?yàn)榇髿馕廴九c控制、大氣污染與環(huán)境效應(yīng)。入職陜西科技大學(xué)以來，已主持中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)（青年和面上），省部級(jí)和其它科研項(xiàng)目4項(xiàng)；在ES&T、EI、ACP、JGR-A等大氣環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊一作/通訊發(fā)表20余篇學(xué)術(shù)論文，獲國(guó)家專利和軟件注冊(cè)權(quán)3項(xiàng)。
新聞小貼士：
《Environmental Science and Technology》，IF=6.667，中科院一區(qū)/自然指數(shù)期刊
《Environmental Pollution》，IF=5.057，中科院二區(qū)TOP
《Science of the Total Environment》，IF=5.033，中科院二區(qū)TOP
《Atmospheric Environment》，IF=3.783，中科院二區(qū)TOP
《Environment International》，IF=7.443，中科院一區(qū)
《Atmospheric Chemistry and Physics》，IF=5.498，中科院一區(qū)
論文詳細(xì)信息：
Chen, Q.*; Wang, M.; Wang, Y.; Zhang, L.; Li, Y.; Han, Y. Oxidative potential of water-soluble matter associated with chromophoric substances in PM2.5over Xi'an, China. Environmental Science and Technology.2019, 53(15), 8574-8584.
Chen, Q.*; Sun, H.; Mu, Z.; Wang, Y.; Li, Y.; Zhang, L.; Wang, M.; Zhang, Z. Characteristics of environmentally persistent free radicals in PM2.5: Concentrations, species and sources in Xi'an, Northwestern China. Environmental Pollution.2019, 247, 18-26.
Chen, Q.*; Sun, H.; Wang, M.; Wang, Y.; Zhang, L.; Han, Y. Environmentally persistent free radical (EPFR) formation by visible-light illumination of the organic matter in atmospheric particles. Environmental Science and Technology.2019, 53(17), 10053-10061.
Wang, Y.; Li, S.; Wang, M.; Sun, H.; Mu, Z.; Zhang, L.; Li, Y.;Chen, Q.*Source apportionment of environmentally persistent free radicals (EPFRs) in PM2.5over Xi'an, China. Science of the Total Environment.2019, 689, 193-202.
Chen, Q.*; Sun, H.; Wang, J.; Shan, M.; Yang, X.; Deng, M.; Wang, Y.; Zhang, L. Long-life type - The dominant fraction of EPFRs in combustion sources and ambient fine particles in Xi'an. Atmospheric Environment.2019, 219, 11705-11709.
Wang, Y.; Wang, M.; Li, S.; Sun, H.; Mu, Z.; Zhang, L.; Li, Y.;Chen, Q*. Study on the oxidation potential of the water-soluble components of ambient PM2.5over Xi'an, China: Pollution levels, source apportionment and transport pathways. Environment International.2020, 136, 105515-105525.
Chen, Q.*; Sun, H.;Song,W.;Cao,F.;Tian,C.; Zhang,Y. Size-resolved exposure risk of persistent free radicals (PFRs) in atmospheric aerosols and their potential sources. Atmospheric Chemistry and Physics.2020,20, 14407-14417.
（終審：杜楊 核稿：馬宏瑞 編輯：宇文翔 學(xué)生編輯：韓秉辰）
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