大气颗粒镉暴露对人体健康的危害开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题的意义：我国大气中的重金属主要来源于各种煤炭的燃烧、工业冶炼和汽车尾气的排放。镉作为一种有毒有害的重金属元素，具有不能被微生物降解、毒性持久、污染不可逆、生物迁移性强、易被植物积累吸收等特点。冶炼过程中排放的废气中含有高浓度的重金属。大气中的颗粒具有有害物质，也能承载许多其他的化学物质。细颗粒物由于会导致健康问题和能见度降低进而影响出行和交通等问题逐渐受到了人们的重视。中国人为大气镉排放已增长数倍，1990年的排放量为474吨，2000年的排放量为1518吨，2010年已经增长到2186吨。大气中的细颗粒物即pm_2.5成为了影响空气质量的重要因素。pm_2.5主要通过呼吸系统进入人体，刺激和腐蚀肺泡壁，容易导致肺炎、哮喘、慢性支气管炎。pm_2.5携带的有毒金属镉可以通过肺泡间质进入毛细血管网，对心血管系统具有危害作用。pm₁₀大气颗粒镉暴露还会导致癌症，引发肿瘤病变。进入人体内的镉通常储存在肝脏。镉通过呼吸道进入人体内，会对人体的神经中枢造成一定的干扰，损害生殖功能与肾功能。

目前关于大气颗粒镉暴露的研究尚少，为了更好的了解大气颗粒中的镉暴露与人体积累的相关关系，遂开展此次实验。大气污染随着外界环境的变化易发生变化，雨雪等天气会明显影响监测效果。且我国关于大气重金属的相关标准和法规并不完善，难以定量反应某个地区的污染情况。当前大气污染问题严重，为加强对大气颗粒物中重金属的基础性研究，尽量减少镉在人体内的摄入已经成为了当前刻不容缓的课题，本试验以期为今后大气污染防治提供科学的防治依据。

国内外研究进展：国内外通过使用动物体内实验和体外时实验对重金属的生物有效性进行研究，并探究重金属对人体的危害。张凌等人对徐州地区的大气混合细颗粒物中通过采用bcr提取法得出镉的存在形态分布特征为残渣态、弱酸提取态、可还原态和可氧化态。且含量依次递减。通过测定镉的生物有效值低于0.6，生物可利用性较低，对人体健康危害较少。吴海华等人对镇江市具有代表性的江苏大学（居住、教育、商业混合区）以及华科电镀厂外界（工业区）pm_2.5中的镉含量进行测定，镉浓度低于《环境空气质量标准》中所规定的年平均浓度0.005g/m。游芳等人对南方某铅锌锰冶炼区周边大气降尘中的重金属进行测定，并设置远离污染区的对照组。探究污染各个重金属元素的含量明显高于对照区，并对其进行重金属生态风险评价。高衍新等人通过采集每月10-16日以及重污染天气下的pm_2.5，试验得出济南市主城区的pm_2.5分布特征，煤炭燃烧和汽车尾气是采暖期大气重金属污染的重要来源，且大气cd污染严重。白莉等人对通过对长沙市净月区不同粒径颗粒物的污染特征及健康风险进行评价，试验结果为春季的颗粒物浓度明显高于夏季，颗粒物中的镉存在着致癌的风险。有研究证明吸烟可以使室内的pm_2.5增加25-47 g/l。李明等人也证实了吸烟会在短时间内引起pm_2.5的升高。因此吸烟也会引起镉污染，进而对人体健康造成影响。吸烟会对心血管系统、呼吸系统、内分泌系统造成危害，甚至会引起癌症。对塞尔维亚博尔市的采矿和冶炼附近的研究表明，尽管各种重金属的致癌风险和非致癌风险都在可以接受的范围内，但是儿童更容易受到重金属的危害影响。泰国工人拆卸电子垃圾的过程中，通过呼吸摄入重金属。对电子垃圾拆卸区的pm₁₀进行健康风险评价，虽然镉的含量与其他元素相比要低，但是该地区的终生癌症风险超过了人体可以接受的标准。

2. 研究的基本内容和问题

目标：大气颗粒物中大气颗粒物会对人体造成一定的危害，不仅取决于大气颗粒物中含有的重金属的浓度，而且也与人体实际吸收的量有关。本研究通过模拟大气颗粒物中的重金属镉在肺液中的溶解，以此完善大气颗粒物中镉的健康风险。通过对pm_2.5进行收集测定评价，确定大气颗粒物pm_2.5的质量浓度。模拟肺液（slf)法模拟肺部吸收，采用新鲜制备的gamble溶液对颗粒物样品进行浸提后，测定肺部溶出态的镉，最终计算肺液生物有效性对人体健康风险进行评估。

内容：前期通过收集资料，确定采样点的相关布设原则与布设点位，定时、定期进行监测。采样后对滤膜上采集到的样品进行称量，确定大气颗粒物pm_2.5的质量浓度、重金属镉的元素总量以及镉在模拟肺液中的溶出浓度，从而分析得出大气颗粒物镉暴露对人体健康的危害。

拟解决的关键问题：模拟肺液的配置是整个项目的重点，需要按照相应的顺序加入。如果不按顺序加入，gamble溶液容易产生沉淀，影响测定。在实际操作过程中，需要按照mgcl₂、nacl、kcl、na₂hpo₄、na₂so₄、cacl₂·2h₂o、c₂h₃o₂na、nahco₃、c₆h₅na₃o₇·2h₂o的顺序依次加入。

3. 研究的方法与方案

研究方法：本课题通过使用差量法、gamble溶液法、原子吸收光谱法对所采集样品进行系统分析。

技术路线：

4. 研究创新点

重金属在大气中的浓度固然重要，我们也要重视其在人体内的溶解性。PM_2.5容易在人体肺部内沉积，颗粒物进入人体后，经过一段时间就可以扩散进入肺液中。但由于重金属的不同其形态、个人体质差异等因素无法被完全吸收。本项目为了使大气颗粒物通过呼吸道进入人体的数据更加准确可靠，采用肺液模拟方法对大气颗粒物中的重金属镉进行反应和浸提。根据最终的溶解率评价生物可给性的大小。体外实验与活体实验相比，实验时间相对较短，比较稳定，价格低廉，操作比较简单，适合样品的批量处理。

5. 研究计划与进展

4月初-4月中旬 样品完成采样。

4月中旬-4月20日左右 实验室内进行数据分析，期间并撰写中期报告。

4月20日-5月3日 撰写毕业论文。