大氣細顆粒物的毒理與健康效應（簡體書）

近年来我国区域性大气雾霾频发，公众对雾霾影响健康的担忧已成为影响社会和谐稳定的不利因素。在这一背景下，国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)在就环境污染与健康危害关键科学问题、研究方法瓶颈等深入调研和充分论证后，基金委于2015年组织启动了联合重大研究计划"中国大气复合污染成因、健康影响与应对机制"，其中健康影响机制归于计划"大气细颗粒物的毒理与健康效应"。该重大研究计划意在面向我国污染治理和人口健康等重大需求，瞄准当今国际毒理学领域发展最新动态，充分发挥化学、生物科学和医学等学科的特点以及学科交叉的优势，整合化学、环境科学、毒理学、生命科学、生物医学等知识背景的队伍，在相关方法学突破的基础上，探明细颗粒物关键致毒组分与毒性机理，研究其生物效应和与疾病危害相关的影响机制。目前计划执行近两年，已有16项重点支持项目和47项培育项目共63项项目获得资助，部分项目已取得突破性进展，其研究成果亦颇受学术界所关注。本书将对我国雾霾问题和"大气细颗粒物的毒理与健康效应"重大研究计划近2年研究成果进行系统总结，坚持计划面向国家需求和学科前沿的宗旨以及"有所为，有所不为"的导向，对未来研究重点、计划布局和资助战略进行探讨。

目錄
序一
序二
前言
第1章 “大氣細顆粒物的毒理與健康效應”重大研究計劃 1
1.1 我國環境污染與健康風險關係研究面臨的問題與挑戰 1
1.1.1 國家自然科學基金委員會第111期雙清論壇 2
1.1.2 香山科學會議第515次學術研討會 5
1.1.3 我國大氣細顆粒物污染與健康研究面臨的挑戰 6
1.1.4 世界有關國家部署的情況 8
1.1.5 與國家已有任務部署的關係 8
1.2 重大研究計劃佈局和定位 9
1.2.1 重大研究計劃佈局和擬解答的關鍵科學問題.9
1.2.2 重大研究計劃的主要研究內容 10
1.2.3 重大研究計劃的組織和管理模式 12
1.3 重大研究計劃申請指南及已資助項目 14
1.3.1 2015 年申請指南和資助項目 14
1.3.2 計劃後續資助項目 14
1.3.3 2015～2018年資助項目突出成果一瞥 16
參考文獻 26
第2章 大氣細顆粒物毒性組分的來源、演化與甄別 31
2.1 淺淡細顆粒物的毒性化學組分研究 31
2.1.1 PM2.5關鍵化學組分研究趨勢 31
2.1.2 關鍵有毒組分的研究進展 32
2.1.3 局限性與展望 33
2.2 細顆粒物的矽同位素指紋溯源技術 37
2.2.1 非傳統穩定同位素技術理論基礎 37
2.2.2 非傳統穩定同位素技術在大氣顆粒物溯源中的研究進展 39
2.2.3 矽穩定同位素指紋示蹤大氣細顆粒物的來源 40
2.2.4 矽元素用於評估細顆粒物中二次源貢獻 43
2.2.5 矽/氧雙同位素指紋示蹤SiO2顆粒的來源 45
2.3 大氣中有機污染組分的高通量非靶標篩查研究 47
2.3.1 大氣細顆粒物中有機污染組分的研究現狀 48
2.3.2 北京大氣中有機污染物組分的高通量篩查方法 49
2.3.3 高通量非靶標篩查檢出的北京大氣有機污染情況 50
2.3.4 總結與展望 59
2.4 特大城市大氣顆粒物中長壽命自由基和鹵代多環芳烴的污染特徵 60
2.4.1 重霧霾城市大氣顆粒物中長壽命自由基的來源和粒徑分佈特徵 60
2.4.2 氯代和溴代多環芳烴在大氣顆粒物中的污染特徵 67
2.4.3 小結 73
2.5 化學與微生物組分對大氣細顆粒物誘導肺細胞複合效應的貢獻 73
2.5.1 大氣細顆粒物毒性的組分貢獻研究方法 75
2.5.2 典型地區大氣細顆粒物化學與微生物組分的毒性貢獻 79
2.5.3 結論與展望 84
參考文獻 85
第3章 大氣細顆粒物的暴露研究 96
3.1 大氣細顆粒物的暴露組研究 96
3.1.1 暴露組的研究策略 97
3.1.2 暴露組的研究方法 97
3.2 大氣污染的新型生物標誌物研究 100
3.2.1 顆粒物暴露的靶劑量標誌物-肺巨噬細胞碳載荷 101
3.2.2 肺功能軌跡(lung function trajectories)標誌物 103
3.2.3 X射線計算機斷層成像技術診斷氣道疾病 105
3.2.4 DNA甲基化標誌物 107
3.3 Bio3Air：高時空分辨率個體空氣污染暴露量監測系統 109
3.3.1 Bio3Air的研究背景 109
3.3.2 Bio3Air的系統與使用方法 110
3.3.3 Bio3Air的準確性與案例研究 114
3.3.4 Bio3Air應用前景 117
3.4 基於網絡的實時個體PM2.5暴露監測系統的設計與應用 119
3.4.1 個體暴露監測系統研發背景 119
3.4.2 系統研發技術框架及軟硬件管理 120
3.4.3 監測系統實際應用案例 125
參考文獻 129
第4章 大氣細顆粒物污染人群健康危害的流行病學研究 135
4.1 我國大氣細顆粒物污染的環境流行病學研究進展 135
4.1.1 大氣污染流行病學研究方法 135
4.1.2 大氣污染流行病學研究的典型健康危害 137
4.1.3 差距與展望 138
4.2 大氣細顆粒物污染與呼吸系統疾病的關聯 140
4.2.1 大氣細顆粒物對呼吸系統健康影響的研究進展 140
4.2.2 中國成人健康肺部隊列研究結果 142
4.2.3 京津冀及周邊地區PM2.5對慢阻肺和哮喘患者的急性健康影響 143
4.2.4 展望 152
4.3 大氣細顆粒物與兒童喘息發病的關聯研究 152
4.3.1 大氣細顆粒物與兒童喘息相關研究方法 156
4.3.2 大氣細顆粒物與兒童喘息相關研究進展 158
4.3.3 小結 166
4.4 大氣細顆粒物對心血管健康的長期影響和預測研究 166
4.4.1 中國PM2.5對心血管疾病危險因素的長期影響 166
4.4.2 中國城市地區PM2.5控制的心血管健康獲益 170
4.5 空氣顆粒物與心血管疾病發生的關聯性和DNA甲基化的作用 177
4.5.1 空氣顆粒物與心血管疾病發生的研究進展與需求 177
4.5.2 空氣顆粒物及組分與心血管疾病發生和死亡的關聯性 179
4.5.3 DNA甲基化在空氣顆粒物致心血管疾病發生中的作用 185
4.5.4 小結 202
4.6 大氣細顆粒物及其組分與暴露人群心肺損傷關聯和干預研究 203
4.6.1 個體PM2.5暴露的心肺系統健康危害 203
4.6.2 空氣淨化器對防護PM2.5健康危害的隨機對照研究 208
4.6.3 膳食補充魚油改善PM2.5心血管系統危害的干預研究 216
參考文獻 220
第5章 大氣細顆粒物及其組分的分子毒理與健康危害機制 231
5.1 大氣細顆粒物機體損傷機制研究進展 231
5.1.1 PM2.5及其組分的動物實驗研究進展 231
5.1.2 PM2.5及其組分的體外細胞研究進展 233
5.1.3 重大研究計劃項目細顆粒物分子毒理與健康危害研究 234
5.2 細顆粒物模型與生物界面作用機制的系統探究 239
5.2.1 功能化納米顆粒庫的製備及模擬PM2.5進行毒理研究的合理性分析 240
5.2.2 細顆粒物與生物界面作用機制的系統探究 244
5.2.3 結論及展望 254
5.3 典型重煤煙型污染地區PM2.5心肺損傷機制的動物實驗研究 255
5.3.1 我國重煤煙型污染地區PM2.5污染特徵和暴露特徵 255
5.3.2 重煤煙型污染地區PM2.5誘導呼吸系統損傷與分子機制 263
5.3.3 重煤煙型污染地區PM2.5誘導人肺癌細胞侵襲轉移及其調控機制 273
5.3.4 PM2.5暴露誘導小鼠心臟功能紊亂及分子機制 280
5.4 大氣細顆粒物致慢性阻塞性肺疾病機制及肺腸損傷干預研究 289
5.4.1 大氣細顆粒物中有機碳組分致慢性阻塞性肺疾病效應的分子機制研究 289
5.4.2 大氣細顆粒物中金屬組分致慢性阻塞性肺病效應的分子機制研究 295
5.4.3 大氣細顆粒物肺損傷干預研究 300
5.4.4 大氣細顆粒物致腸道損傷機制探索及其干預研究 307
5.5 非編碼RNA在大氣細顆粒物致氣道炎性反應中的作用機制 314
5.5.1 PM2.5樣品採集、組分分析及其毒理學效應的檢測 314
5.5.2 lncRNA在PM2.5毒理效應的作用機制 318
5.5.3 circRNA在PM2.5致炎性反應的功能與機制 320
5.6 大氣細顆粒物的健康危害探討：細胞-動物-人群研究 325
5.6.1 大氣細顆粒物對機體毒性的動物實驗研究 326
5.6.2 大氣細顆粒物對機體毒性的體外細胞實驗研究 332
5.6.3 大氣細顆粒物對人群健康損害和腫瘤生物標誌物研究 336
參考文獻 340