超细颗粒物伤身，评估风险不能只看“量”，更要看“质”和“大小”

超细颗粒物伤身，评估风险不能只看“量”，更要看“质”和“大小”

中国工程院院士 贺克斌、 清华大学环境学院教授蒋靖坤、副教授郑光洁团队联合美国田纳西大学邢佳等团队，系统整合了流行病学与毒理学证据，呼吁将超细颗粒物风险评估范式从“数浓度中心化”转向“粒径-表面积-组分”协同解析的新模式，为UFP的标准制定与精准防控提供了前沿视角。近日，相关研究成果发表于《工程·环境》。

据悉，大气超细颗粒物（UFP）虽在细颗粒物（PM2.5）质量负荷中占比极小，却在大气颗粒物数浓度和表面积浓度中占据主导。同时，UFP因其独特的理化特性具有不容忽视的健康风险：其粒径极小、易于深入肺泡；相对大的比表面积使其更易吸附有毒物质；同时，其在城市地区的主要一次排放源中有毒组分占比也更高。然而，当前全球空气质量标准仍以颗粒物质量浓度为核心管控指标，UFP暂无独立的监管限值，其暴露评估指标也远未统一。

究竟采用何种指标来准确量化暴露水平，是当前UFP研究面临的首要挑战。

目前，学界最常采用的颗粒数浓度（PNC）对局地排放具有高度敏感性，且不同研究关注的粒径范围存在显著差异（如10—30nm、20—100nm、10nm以上等）。这种度量标准的不一致性，导致现有流行病学研究结果存在明显异质性：部分研究表明UFP暴露与心血管死亡率增加相关，而另一些同类研究则未发现显著关联。更为关键的是，即便基于同一数据集，当暴露评估指标由PNC转换为颗粒物表面积浓度（PSC）时，原本统计学不显著的死亡风险关联亦可能呈现出显著正相关。

此外，UFP在大气环境中常与PM2.5、二氧化氮（NO 2 ）等常规污染物共存，传统的单污染物统计模型难以有效剥离出UFP的独立健康效应。尽管世界卫生组织（WHO）在2021年发布的《全球空气质量指南》中建议采用PNC量化和监测UFP，但也明确指出当前“尚无法确定其健康阈值”。这也指明了UFP风险管理框架的完善方向：以粒径分布、表面积剂量与化学组分的协同表征为基础，推动暴露评估指标统一，为制定针对性的管控标准奠定科学基础。

团队选择毒理学领域的“生物有效剂量”概念为突破口。研究发现，UFP毒性由粒径、沉积表面积和化学组成共同影响，因此PNC可能无法单独反映其毒性。颗粒的比表面积越大，其表面吸附的过渡金属（如Fe、Cu）与有机碳负荷越高；进入肺泡后，其诱导活性氧（ROS）生成的能力也越强，进而引发氧化应激、炎症反应乃至DNA损伤。

更为关键的是，UFP可穿透气血屏障，经血液循环或嗅神经途径易位至心脏和大脑。动物实验已证实，UFP暴露可促进血栓形成并诱发神经炎症。基于上述机制，肺部沉积表面积（LDSA）作为综合考量粒径分布、沉积效率与表面积的指标，在流行病学研究中展现出比PNC更稳定、统计学更显著的健康损伤关联。这为将表面积相关指标纳入UFP风险评估体系提供了坚实的毒理学机制支撑。

基于上述证据，该研究提出了一套分层级且具可操作性的理化监测框架。建议将颗粒粒径分布与黑碳/元素碳列为“第一层级”，纳入常规监测网络；将过渡金属溶解度、颗粒表面电荷等理化特征列为“第二层级”，用于专项观测；将混合状态、吸湿性等复杂属性列为“第三层级”，用于深度机理研究。

这一层级策略兼顾了科学迫切性与技术可行性，有效避免了盲目追求全要素监测造成的资源浪费。同时，研究强调了高分辨率时空暴露模型和类器官芯片等体外模型的应用。这些前沿技术的引入，将推动未来风险评估从“流行病学关联”迈向“毒理机制验证”。

主题：颗粒