Không khí "tốt" cũng không an toàn! ICP-TOF-MS Unlocked Clean Day PM2.5 Rủi ro sức khỏe

Về chúng tôi

Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd

Thông tin E-mail
yang.chen4@thermofisher.com
Điện thoại
13386161207
Địa chỉ
xinjinqiao

Ngày:2025-12-25Đọc:0

Khi chỉ số chất lượng không khí cho thấy "tuyệt vời", khi chúng ta nghĩ rằng chúng ta có thể yên tâm hít thở sâu, mộtNghiên cứu của nhóm giáo sư Dương Nghị Đại học Sư phạm Hoa Đông đã phá vỡ nhận thức cố hữu của chúng tôi:"Ngày sạch" phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng không khí của WHO và Trung Quốc, độc tính tế bào phổi của PM2.5 có thể cao gấp 8,1 lần so với ngày ô nhiễm. Kim loại độc hại liên kết các hạt sắt giàu trong PM2.5 được coi là yếu tố hàng đầu trong việc điều chỉnh độc tính tế bào,Công nghệ quang phổ khối thời gian bay plasma kết hợp điện cảm đơn hạt (spICP-TOF-MS) cho phép các hạt mịn chứa kim loại (MCFP) ẩn trong PM2.5 không bị che giấuCung cấp một góc nhìn hoàn toàn mới cho việc phân tích rủi ro sức khỏe của ô nhiễm không khí!

Nghiên cứu của nhóm Yang Yi cho thấy chỉ dựa vào nồng độ chất lượng PM2.5 để đánh giá chất lượng không khí, có những hạn chế lớn,Nguy cơ sức khỏe của PM2.5 không được xác định bởi nồng độ riêng biệt, tính không đồng nhất của thành phần hóa học của nó là chìa khóa.Mặc dù nồng độ MCFP cao hơn vào mùa xuân so với mùa đông và tăng khi mức độ ô nhiễm PM2.5 tăng lên, PM2.5 được thu thập vào những ngày sạch sẽ cho thấy tác dụng gây độc tế bào phổi mạnh hơn so với thời kỳ ô nhiễm. Ngay cả khi nồng độ khối lượng PM2.5 phù hợp với hướng dẫn của WHO, tiếp xúc lâu dài với nồng độ MCFP thấp (đặc biệt là các hạt giàu sắt) vẫn có thể gây ra rủi ro sức khỏe đáng kể do tính bền sinh học lâu dài trong các cơ quan quan trọng của chúng.

　　Đặc tính MCFP theo các mùa và mức độ ô nhiễm khác nhau

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành lấy mẫu có hệ thống trong hai mùa đông và xuân ở quận Minhang, Thượng Hải, bao gồm bốn kịch bản: Ngày làm sạch tiêu chuẩn của WHO WHO (PM2.5<15μg/m³), Ngày làm sạch tiêu chuẩn quốc gia GB (15-35μg/m³), Ngày sương mù Haze và Ngày Dust Dust Dust. Nghiên cứu cho thấy nồng độ của các hạt nhôm giàu liên quan đến kim loại độc hại cao hơn đáng kể vào những ngày sương mù mùa đông so với mùa xuân. Ngược lại, nồng độ các hạt giàu sắt cao hơn vào những ngày làm sạch và bụi của WHO vào mùa xuân so với mùa đông, và nồng độ các hạt giàu silicon liên quan đến kim loại độc hại vào mùa xuân tiếp tục cao hơn vào mùa đông. So với PM2.5 được thu thập vào những ngày ô nhiễm,ThanhMột tỷ lệ lớn hơn các hạt đa kim loại (đặc biệt là các hạt giàu sắt) trong PM2.5 được thu thập bởi Kosher có liên quan đến kim loại độc hại.Điều này cho thấy ở mức độ hạt đơn, mức PM2.5 thấp hơn có thể tiềm ẩn nguy cơ độc tính cao hơn.

Hình 1 Sự tương phản theo mùa giữa nồng độ theo mùa của nhôm giàu (a), silicon giàu (b) và các hạt giàu sắt (c) liên quan đến kim loại độc hại (biểu đồ hộp màu vàng) và tỷ lệ của chúng trong tổng số các hạt đa kim loại tương ứng (biểu đồ hộp màu xanh). (d) Hình ảnh TEM của một tập hợp magnetite điển hình trong PM2.5 ngày làm sạch của WHO vào mùa đông cho thấy mối quan hệ cùng tồn tại của nó với nhôm, silicon, titan, mangan, đồng và kẽm (nhấp vào hình ảnh lớn)

　　Độc tính tế bào bất bình đẳng PM2.5 ở các giai đoạn khác nhau

Nghiên cứu này đã sử dụng tế bào BEAS-2B để đánh giá tác dụng gây độc tế bào phổi của PM2.5 được thu thập trong các giai đoạn khác nhau. Sử dụng EC ₁ ₅ (nồng độ hiệu quả gây căng thẳng oxy hóa tăng 1,5 lần) và giá trị IC ₂₀ (nồng độ ức chế làm giảm sức sống của tế bào 20%) để đánh giá tác dụng độc hại của PM2.5, thấp hơn EC ₁. Các giá trị ₅ và IC ₂₀ cho thấy nồng độ khối lượng đơn vị có độc tính tế bào cao hơn. Phân tích mùa cho thấy,Thu thập mùa đông PM2.5 EC ₁. Giá trị ₅ và IC ₂₀ thấp hơn 1,6 lần và 1,4 lần so với mùa xuân, cho thấy PM2.5 thể hiện độc tính tế bào phổi mạnh hơn vào mùa đông.Tiềm năng stress oxy hóa của PM2.5 có xu hướng tăng khi mức độ ô nhiễm PM2.5 giảm. Nhìn chung, sự khác biệt đáng kể về tác dụng độc hại của PM2.5 ở các giai đoạn khác nhau có thể bắt nguồn từ sự khác biệt về nguồn gốc và thành phần hóa học của nó.

Hai mùa ô nhiễm khác nhau mức PM2.5 EC ₁. So sánh ₅ (a) và IC ₂ ₀ (b) và EC ₁ thu được bằng cách sử dụng mô hình rừng ngẫu nhiên. B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Phân tích tổng hợp cho thấy,Các hạt mịn giàu kim loại (đặc biệt là sắt) và các kim loại độc hại mà chúng hấp phụ bề mặt hoặc được nhúng bên trong là những yếu tố hàng đầu thúc đẩy độc tính phổi PM2.5, vượt xa các chỉ số truyền thống như nồng độ chất lượng carbon hữu cơ/nguyên tố.. Điều này giải thích tại sao trong "ngày sạch" với nồng độ chất lượng PM2.5 thấp, nguy cơ sức khỏe tiềm ẩn cao hơn có thể được quan sát thấy do sự đóng góp tương đối cao hơn của các thành phần độc hại cụ thể. Các phát hiện nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tập trung vào thành phần hóa học của các hạt, đặc biệt là các thành phần kim loại, khi đánh giá rủi ro sức khỏe PM2.5.

　　Phân tích nguồn MCFP trong các giai đoạn khác nhau

Các nhà nghiên cứu đã thu thập các đặc điểm nguyên tố có độ phân giải cao từ các MCFP riêng lẻ từ các nguồn tự nhiên (đại diện bởi cát và bụi sa mạc) và từ các nguồn nhân tạo, bao gồm khí thải từ các phương tiện đốt than, diesel, khí thải từ xe xăng/xe điện và đốt sinh khối. Một bộ phân loại rừng ngẫu nhiên được sử dụng để thiết lập một mô hình theo dõi nguồn gốc, sử dụng cả bộ dữ liệu thử nghiệm và mẫu hỗn hợp cơ học để xác minh.

Dựa trên kết quả mô hình học máy giàu hạt sắt, sự đóng góp của các nguồn nhân tạo (đặc biệt là khí thải giao thông và đốt than) thường cao hơn vào mùa đông so với mùa xuân và đóng góp tương đối cao vào những ngày sạch sẽ so với những ngày ô nhiễm. Trung bình, con người đóng góp hơn 80% các hạt sắt giàu vào nguồn trong tất cả các giai đoạn của mùa đông; Vào mùa xuân (ngay cả trong những ngày cát và bụi), nguồn nhân tạo đóng góp hơn 71% các hạt sắt giàu.

Hình 3 Đóng góp của MCFP đối với WHO, GB, khói mù và ngày bụi trong mùa đông (a‑d) và mùa xuân (e‑h) (nhấp vào hình lớn hơn)

　　 Đánh giá chất lượng không khí giúp ý tưởng mới về quản lý chất lượng không khí

Sử dụng kỹ thuật phân tích spICP-TOF-MS tiên tiến, nhóm Yang Yi đã làm sáng tỏ các đặc điểm của các nguyên tố chứa hạt mịn kim loại đơn lẻ (MCFP) ở các nồng độ PM2.5 khác nhau vào mùa đông và mùa xuân, cung cấp những hiểu biết quan trọng về các thành phần hạt chịu trách nhiệm cho độc tính PM2.5. Nghiên cứu điều chỉnh chính sách chất lượng không khí tiếp theo,Chuyển từ kiểm soát dựa trên chất lượng sang chiến lược giảm phát thải cho các nguồn phát thải cụ thể, mô tả độ phân giải cao của các thành phần PM2.5, xem xét nghiên cứu mức độ hạt đơn và đánh giá độc tính của chúngXây dựng các biện pháp phòng ngừa hiệu quả để giảm thiểu rủi ro sức khỏe do các hạt gây ra.

Quang phổ khối lượng thời gian bay plasma kết hợp tự cảm(ICP-TOF-MS) có khả năng phân tích nhanh toàn bộ phạm vi khối lượng trong vài chục micro giây, cho phép phát hiện nhiều nguyên tố và đồng vị trong một hạt duy nhất. Kết hợp với công nghệ bể va chạm (CCT), nó có thể cải thiện hiệu quả cường độ tín hiệu của phân tích hạt đơn và cải thiện hiệu quả độ chính xác và độ chính xác của phân tích tỷ lệ đồng vị. Các phương pháp được phát triển trong nghiên cứu này cung cấp một lộ trình kỹ thuật hoàn toàn mới để phân tích tỷ lệ đồng vị hạt đơn, hứa hẹn ứng dụng rộng rãi hơn trong khoa học môi trường, địa hóa học và pháp y hạt nhân.

Bài viết cuối cùng:Công nghệ IC-MS giúp bạn giữ an toàn thực phẩm

Bài viết tiếp theo: