摘要
灰尘作为污染物的重要吸附载体，富含包括重金属（如Cd、Pb、Cu和Cr等）和有机污染物(如邻苯二甲酸酯(PAEs)等）在内的多种环境污染物，对环境以及暴露人群都产生较大的威胁，该问题受到了国内外研究者的广泛关注。目前，对灰尘中重金属和邻苯二甲酸酯的单一污染特征及对暴露人群的健康效应已经进行了广泛的研究，但对两者复合污染的报道较少。而实际中通常灰尘中是有机和无机污染物等多种污染物并存，因此开展重金属和邻苯二甲酸酯复合污染研究工作无论从保护生态环境方面，还是保障人类健康方面都具有极其重要的意义。基于以上研究背景本文选择典型的老工业城市长春市市区住宅区进行采样，同时在其对应地点的室外进行样品采集和研究。开展灰尘中（重金属、邻苯二甲酸酯）的污染特征分析，并重点探究灰尘重金属和邻苯二甲酸酯复合污染对人群健康的影响及毒理学效应。研究结果不仅可以为了解长春市灰尘污染特征提供参考，还可以为制定灰尘暴露带来的人群健康问题的防治措施提供重要的理论支撑。本论文的主要内容如下: (1)本文在长春市中心五区设置50个采样点，对居民住宅区家庭室内和室外灰尘样品进行采集，并分别对其进行6种重金属(Zn、Cr、Ni、Cu、Cd和Pb)和16种邻苯二甲酸酯含量进行测定。分别对比室内和室外灰尘重金属和邻苯二甲酸酯累积的差异性和相关性。在此基础上，运用地积累指数法、健康风险评价等方法从不同角度评价城市灰尘污染的生态风险和对暴露人群的健康风险。结果显示，室内灰尘中Zn、Cr、Ni、Cu、Cd和Pb的平均含量分别为358、41.8、23.9、54.5、1.22和61.2mg·kg-1;室外灰尘中Zn、Cr、Ni、Cu、Cd和Pb的平均含量分别为129、45.8、16.5、25.6、0.37和33.6mg·kg-1。长春市室内灰尘中重金属含量和污染水平均高于室外。Cd的污染水平最高，在室外灰尘中处于中等-强污染水平，在室内灰尘中大部分处于强污染水平。除Cr和Ni外，其他几种重金属也分别有不同程度的污染。长春市室内和室外灰尘中6种邻苯二甲酸酯（DEHP、DiBP、DnBP、DMP、DEP和BBP）可100％检出。室内和室外灰尘中9种邻苯二甲酸酯的总浓度范围209.2-702.3mg·kg-1和98.6-323.6mg·kg1，均值为208.5mg·kg-1和166.1mg·kg-1，其中，DEHP含量最高（96.5mg·kg-1和208.5mg·kg-1）。室外灰尘中邻苯二甲酸酯浓度均低于室内灰尘。与国内外其他城市和地区相比，长春邻苯二甲酸酯污染处于中等水平。 (2)以青鳉鱼胚胎为实验对象设计发育14天暴露试验。观测评估死亡率、孵化率、畸形率;利用显微镜观察分析青鳉鱼胚胎发育过程中的发生的畸变;对在复合暴露条件下孵化的幼鱼进行基因和酶活性检测，揭示重金属和邻苯二甲酸酯复合污染的联合毒性效应。结果表明，Cd和DEHP复合污染对青鳉鱼胚胎发育产生一系列不良的影响，主要包括孵化抑制、死亡率增加、心率下降、以及多种致畸作用，其中心包囊肿和脊柱畸形是最重要的畸变类型。Cd和DEHP复合污染引起青鳉鱼体内的氧化应激反应，打乱机体内原本的氧化还原平衡状态，诱导青鳉鱼胚胎产生更多的抗氧化酶（SOD酶、CAT酶和POD酶）。丙二醛(MDA)含量的上升进一步说明对机体造成的氧化损伤。Cd和DEHP复合污染通过影响发育相关基因HSP70的表达而对青鳉鱼胚胎产生发育相关毒性;通过诱导骨骼调控基因BMP2和BMP4的表达上调导致骨骼发育异常与畸变;Cd和DEHP复合污染还通过干扰CYP1A、NKX2.5和FGF8的表达诱导心脏畸形，从而揭示了早期胚胎心脏发育受到损伤的机制。 (3)设计青鳉鱼成鱼28天暴露试验，从形态变化、氧化应激、基因表达、代谢组学等方面揭示Cd和DEHP复合污染对青鳉鱼毒性效应和作用机制。主要结论如下:单一Cd10μg·L-1暴露、Cd10μg·L-1+DEHP20μg·L-1暴露、以及Cd10μg·L-1+DEHP200μg·L-1暴露导致青鳉鱼的骨骼畸形率和死亡率增加，并且随着暴露时间延长畸形率和死亡率基本呈不断增加的趋势，在染毒第28天时3个处理组累积骨骼畸形率分别达到7.5％、10％、12.5％，累积死亡率7.5％、12.5％、15％、22.5％。Cd、DEHP复合污染引起青鳉鱼体内的氧化应激作用，暴露前期诱导青鳉鱼产生更多的抗氧化酶（SOD、CAT和POD）以对抗氧化损伤所产生的自由基，随着暴露时间延长，抗氧化酶活性有所降低。MDA的含量表现出随着暴露时问延长大体呈现逐渐升高的规律，进一步说明对机体造成的氧化损伤。荧光定量PCR结果显示Cd和DEHP复合污染通过诱导骨骼调控基因BMP2和BMP4的表达上调导致骨骼发育异常与畸变。Cd单一和Cd、DEHP复合污染均引起了青鳉鱼代谢物的变化，其中主要影响了脂质代谢，其次是氨基酸代谢。 (4)长春市室内和室外灰尘中污染物重金属的健康风险指标均未超过参考值，说明灰尘重金属对暴露人群未产生健康风险;但是儿童通过暴露室内灰尘摄取的邻苯二甲酸酯总的健康风险指数最大值超过1，其中4％的样品超过健康风险指数临界值，表明邻苯二甲酸酯对儿童的暴露风险不可以忽略。结合青鳉鱼毒理学模型对典型重金属Cd和邻苯二甲酸酯DEHP联合毒性效应研究结果对健康风险评价结果的不确定性进行分析。目前对多种污染物共同作用下的健康风险评价没有统一的规范和可供参考的方法，而是往往只是对一类污染物进行评估，并未考虑到多种污染物的复合作用，会使得健康风险被低估或者高估，因此健康风险评价结果具有一定的不确定性，需建立统一的多种污染物复合作用的评价标准。
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