应用笔记 - 磁共振

评估大气颗粒物对健康的影响

“……SOA和矿尘的吸入和沉积也会导致可能引起氧化应激的ROS释放。”

“……SOA和矿尘的吸入和沉积也会导致可能引起氧化应激的ROS释放。”

大气颗粒物是指能通过显微镜观察到、可在空气中停留很长时间的微小固体颗粒或液滴。它包含多种物质,如灰尘、烟灰、烟雾、气溶胶和烟气,通常根据大小分类为:粗(直径>2.5 mm);细(直径<2.5 mm);或超细(直径<0.1 mm)。尽管许多微粒物质是自然产生的,例如火山灰、沙尘暴、森林火灾,但也存在大量的人为来源,例如化石燃料燃烧。

多项研究报告显示,空气中的微粒物质会对我们健康产生有害影响,如肺部刺激和炎症、慢性肺病患者呼吸道功能的降低。反过来,这些影响又会引起血液化学变化,从而导致血栓和心脏病发作的风险增加,或者导致释放出损害心脏功能的化学物质。颗粒越小,越容易深入呼吸系统,对呼吸的危害也就越高。

此外,微粒物质可以被风吹到很远的地方,造成广泛的环境破坏。破坏的性质随确切的化学成分的不同而异,但可能会包括损害森林健康、土壤质量和生态系统多样性,以及提高水的酸度。此外,它还与气候变化有关。

因此,空气中的颗粒物已成为一个全球性的重大问题,对它的研究也日益广泛。随着市场上测定和量化大气粒子不同成分、这些粒子各自的物理性质以及相互间化学作用研究技术的进步,上述研究得到了进一步加速。然而,空气中颗粒物不同化学成分的相对重要性及其对气候和健康的总体影响程度迄今尚不明确。

最近的一项研究对二次有机气溶胶(SOA)和矿尘的水性混合物中活性氧(大气和生理化学中的关键物质)的形成 进行了调查5。

SOA(细小和超细颗粒物质)通过气态挥发性有机化合物的氧化而产生,可从植被和人类活动中释放2,3。矿尘颗粒源于干旱和半干旱地区,可传播数千公里4。总之,SOA和矿尘在大气颗粒物中占主要比例,但这两个重要组成部分之间的相互作用及其对云化学和公共卫生的影响目前尚不清楚。

结合自旋捕获技术、液相色谱 – 串联质谱(LC-MS/MS)以及动力学模型,利用Bruker EMXplus-10/12 CW-EPR波谱仪进行的电子顺磁共振(EPR)波谱分析表明,大量活性氧物质由SOA与各种矿尘的水性混合物形成。这可能是因存在于SOA中的有机氢过氧化物的分解造成。

因此,依靠将这种EPR技术与Bruker仪器结合使用,研究人员通过其发现表明,吸入SOA和矿尘可能会使破坏性自由基被释放到呼吸道和肺部,从而可能导致氧化应激和大气颗粒物对健康的不良影响。

参考文献:

  1. Seinfeld JH和Pandis SN.;Atmospheric chemistry and physics;“从空气污染到气候变化”;John Wiley & Sons,2016。
  2. Jimenez J等;“大气中有机气溶胶的演变”;Science 2009;326:1525–1529
  3. Hallquist M等;“二次有机气溶胶的形成、性质和影响:当前和新出现的问题”; Chem. Phys. 2009;9:5155–5236
  4. Huneeus N等;“AeroCom phase I中的全球尘埃模型比较”; Chem. Phys. 2011;11:7781–7816
  5. Tong H等,“在次生有机气溶胶与矿尘的水性混合物中形成的活性氧物质影响着人类世的云化学和公共卫生”。Faraday Discuss 2017;200:251‑270。