课题组在中科院SCI二区期刊《Atmospheric Environment》（JCR Q2, IF=5）上发表了关于地铁站内颗粒物健康风险与氧化潜能的研究论文。

题目: Evaluation of indoor particulate matter control based on health risks and oxidative potential in a metro station 基于健康风险与氧化潜能评价地铁站内颗粒物控制现状（DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.120202）该研究获得“十四五”国家重点研发项目与天津市自然科学基金重点项目资助

作者：王祖琨（第一作者），董昕玥，何明桐，刘俊杰（通讯作者）

研究亮点：

l室内可吸入颗粒物对健康的影响可通过使用DTT氧化潜能检测方法进行量化。

l铁轨等可吸入颗粒物来源可能会导致地铁站台上的潜在健康风险问题。

l地铁站站台去除单位重量的PM2.5与单位重量的PM1带来的健康益处相同。

l站厅颗粒物控制重点为PM1，而站台的控制重点为PM2.5。

l地铁站台需要空气净化设备控制PM2.5浓度。

图形摘要：

摘要：

不同来源的颗粒物具有不同的化学和物理特性，颗粒物是有毒化学物质的重要载体。在地铁站等有内部污染源的场所，忽视可吸入颗粒物的物化特性不利于室内空气质量（IAQ）的有效控制，我们应以可吸入颗粒物对健康的影响为基础制定可吸入颗粒物控制策略。目前地铁站的可吸入颗粒物控制限值可能不足以保护公共健康。重要的是找到一种能综合评估可吸入颗粒物特征的方法来设定可吸入颗粒物暴露限值。本研究评估了天津站地铁站内可吸入颗粒物的化学成分和氧化潜能引起的健康风险。站台上的可吸入颗粒物存在显著的健康风险。建议对站内的钡、锰进行深入的毒理学分析以评估可吸入颗粒物的毒性，同时铬具有潜在致癌风险。二硫苏糖醇（DTT）氧化潜能可用于量化对比可吸入颗粒物对健康造成的不利影响。站台DTT氧化潜能是通风井的 3.3~5.4 倍。在站台清除单位质量的PM1与清除单位质量的 PM2.5 带来的健康效益相当。建议修订中国地铁站对站内公共场所PM2.5的控制限值，以控制站台上的健康风险。

研究背景：

清洁的空气是健康生活的基础。空气污染对健康构成全球性的环境风险。城市居民 80% 以上的时间都在室内度过。在各种空气污染成分中，城市颗粒物（PM）对健康的影响数十年来一直备受研究人员关注。流行病学研究表明，全球人类发病率和死亡率与高浓度的可吸入颗粒物的增加有关。氧化应激是人体生物系统中活性氧（ROS）的产生和积累失衡造成的一种现象，是可吸入颗粒物的一种可能的毒理机制。ROS通常在有氧生命过程中产生，但ROS水平升高时可能导致分子损伤。大量研究证明了可吸入颗粒物对 DNA 损伤和神经损伤的影响。

可吸入颗粒物的毒性受多种因素影响，包括粒径分布和成分。一般来说，较小的可吸入颗粒物因氧化应激而具有较高的毒性。不同来源的可吸入颗粒物具有不同的化学和物理特性，是不同有毒化学物质的重要载体。在制定室内空气质量控制措施时如果忽略可吸入颗粒物的特性不利于像地铁站等有内部污染源的场所的空气质量控制。

地铁站是现代公共交通系统的重要组成部分，也是可吸入颗粒物污染（尤其是重金属成分）的重点关注对象。地铁站中的可吸入颗粒物主要来自与列车车轮、轨道和制动器有关的摩擦过程。对地铁站中可吸入颗粒物成分的研究已经非常广泛，在中国、韩国、西班牙和意大利地铁站的研究表明了地铁站中可吸入颗粒物成分复杂且具有明显的健康风险。

以往的研究根据化学成分评估了室内可吸入颗粒物诱发的健康风险研究发现，地下工作者尿液中 DNA 氧化应激生物标志物增加。基于可吸入颗粒物的毒性机制，Cho 等人（2005 年）开发了一种使用二硫苏糖醇（DTT）评估氧化应激的氧化电位测定法，该方法已被用于环境可吸入颗粒物评估。这种方法不涉及细胞，但与学龄儿童肺上皮细胞中的炎症标志物和气道炎症标志物具有明显的关联，而且相对实用、成本低廉。DTT氧化潜能受多种可吸入颗粒物特性的影响，因此与基于化学成分的风险计算相比，它更有助于全面评估可吸入颗粒物对健康的影响。

2022 年，天津地铁系统每天为 87.5 万名乘客提供服务。天津站地铁站是天津最繁忙的地铁站之一，自 2012 年以来一直是铁路和地铁的重要换乘中心。根据《中国地铁设计规范》，公共区域 PM10 的日质量浓度应小于 0.25 毫克/立方米，是《中国室内空气质量标准》建议的 PM10 浓度限值（0.10 毫克/立方米）的 2.5 倍。虽然乘客很少在地铁站内长时间逗留，但地铁站工作人员在工作时间会暴露在可吸入颗粒物浓度较高的空气中。通风系统是保护乘客和工作人员健康的室内空气质量控制设备的重要组成部分。然而，通风系统的 IAQ 控制效果却很少得到评估。

为了验证现行可吸入颗粒物控制限值的效果，本研究评估了天津站地铁站内可吸入颗粒物的化学成分和氧化潜能诱发的健康风险。本研究采用美国环境保护局（EPA）开发的计算方法和 DTT 检测法对可吸入颗粒物诱发的健康风险进行了评估。通过比较健康风险评估结果，得出了基于健康的地铁站可吸入颗粒物质量浓度新推荐限值。考虑到地铁站可吸入颗粒物特性的复杂性，提出了一种基于氧化应激的可吸入颗粒物控制限值的新方法。

主要成果：

1. 在高峰时段，站台上的PM2.5颗粒数量是站厅内PM2.5的1.35倍。总体而言，非高峰时段的PM2.5颗粒数量浓度是高峰时段的1.2倍。

图 1 PM2.5 和 PM1 质量浓度的小时平均值（每天 10:00 开始监测，19:00 结束监测）

2. 地铁站内的内部污染源产生了含有锑、铁、铜和钼的颗粒。与 PM2.5 样品相比，单位质量PM1 样品中的铜和钼含量更高。站台上的 PM 样品比站厅和大气的 PM 样品含有更多的金属元素，这表明内部污染源的存在。

 图 2 基于大气 PM 金属元素水平计算 PM1 和 PM2.5 元素富集因子

3. 站台上钡和锰的危害商均大于 1，这意味着有必要对 PM2.5 和 PM1 进行深入的毒理学分析。此外，在所有测试地点，钡浓度带来的健康风险最为严重。站台PM2.5中的铬浓度超出了可容忍致癌风险。

图 3 PM金属元素危害商

4. 站台 PM1 和 PM2.5 的 DTT 氧化应激处于同一水平。结果表明，站台可吸入颗粒物中的金属成分对氧化潜能有重要作用。受颗粒大小的影响，大气和站厅的 PM1 的单位质量氧化潜能高于 PM2.5。不过，站台上的 PM2.5 比 PM1 含有更多金属，抵消了颗粒大小的影响。

图 4 DTT氧化潜能对比

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.120202

引用格式：

Wang, Z., Dong, X., He, M., & Liu, J. (2023). Evaluation of indoor particulate matter control based on health risks and oxidative potential in a metro station. Atmospheric Environment, 120202.

稿件编辑：王祖琨

稿件审核：刘俊杰、田媛、于欣宇