大气颗粒物（PM）每年造成数百万人的过早死亡，已成为当今最严重的环境问题之一。在全球不同污染水平的国家和地区，大气PM的来源和组分不同，导致它们的毒性存在差别，因而健康效应也不同。然而，目前空气质量指导标准主要基于大气PM的质量浓度，而忽略了PM成分（尤其是生物成分）和PM毒性的差异。因而，依据目前的国际标准，一方面对于颗粒物毒性较低的地区，会导致盲目减排造成经济损耗但并没有带来额外的健康收益；另一方面对于单位质量PM毒性较高的地区，相应标准不一定能有效地保护人群健康。
近日，北京大学环境科学与工程学院要茂盛教授团队与其合作者通过一种创新方法采集了全球13个国家19座不同污染水平的城市大气中足量的PM，并通过二硫苏糖醇方法与实时荧光定量核酸扩增等生物化学技术，发现大气PM的氧化潜势（OP）在世界不同城市之间存在高达2倍的显著差异（图1）。例如，年均PM10质量浓度为16 μg/m3的旧金山其PM的NIOG（归一化氧化剂生成指数）为2.20×10-2，是年均PM10质量浓度为135 μg/m3的北京（1.14×10-2）的近2倍。除此之外，研究发现大气PM的生物成分如内毒素（图2）、细菌（图3）存在显著差别，可能会调节颗粒物的OP。此外，研究也发现对于某一个地区，随时地面各种人类活动的改变及相关空气污染措施的实施，单位质量大气颗粒物的毒性也发生了明显变化。
图1全球19座城市大气颗粒物基于氧化潜势的毒性差异
图2全球19座城市大气颗粒物内毒素水平差异
图3全球19座城市大气细菌种群结构差异
该项研究揭示了不同污染水平与气候条件的国家地区之间PM的生物成分如内毒素、细菌和基于氧化潜势的毒性存在显著差异，并指出目前基于PM质量浓度的空气质量指导标准不足以准确且全面地描述PM的健康效应。未来研究及政策制定应考虑PM中生物成分及单位质量PM的毒性，因地制宜地制定空气质量指导标准，从而在权衡经济成本的前提下更加有效地保护公共健康安全。研究结果对于大气颗粒物的健康效应评估与控制具有重要的现实指导意义。
研究成果以“Differing toxicity of ambient particulate matter (PM) in global cities”为题发表在大气环境领域著名国际期刊Atmospheric Environment上（https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.05.048）。该论文第一作者为北京大学环境学院博士生李菁，现为加州理工学院Linde+Robinson Laboratory博士后，北京大学要茂盛教授和中国科学院地球环境研究所曹军骥研究员为共同通讯作者。参与该项工作的还包括苏黎世联邦理工、昆士兰科技大学、哥伦比亚大学·等10个科研机构的科研人员。该项目主要得到国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金（基金号：21725701）与重大研究计划培育项目（基金号：91543126）的资助。
