可吸入颗粒物(PM₁₀)是机动车排放的主要大气污染物之一，与人类各种疾病的发病率及死亡率密切相关.PM₁₀主要通过呼吸道进入人体，并可以在人体内沉积，不易排出体外，从而导致引起哮喘、肺功能下降、呼吸系统疾病，甚至会累及心血管系统、免疫系统、神经系统，促使癌症的发生(姜薇，2007；李红等，2002；Bell et al., 2004；Robert，2007).

道路交通环境是城市中颗粒物污染的典型微环境. 沈俊秀等(2011)为了研究道路交通环境中细颗粒物的污染状况，在上海市典型的交通繁忙区域进行了为期一周的实时监测.结果显示高峰时段主干道PM_2.5浓度约为283 μg · m^-3，支路监测点PM_2.5浓度约为243 μg · m^-3. 在交通环境的PAHs暴露浓度监测方面，杨柳等(2011)对奥运期间北京市北四环道路边的细颗粒物中进行分析，PAHs平均浓度为4.77 ng · m^-3.郑轩等(2011)对澳门的典型交通环境水坑尾街及背景点大潭山进行采样分析，结果显示两监测点的PAHs平均质量浓度分别为为3.61 ng · m^-3和1.69 ng · m^-3. 胡焱弟等(2007)通过采集样品测定出天津协警工作环境PAHs浓度为867 ng · m^-3.前两者的PAHs暴露浓度较低，可能是因为奥运期间北京实施空气质量保障措施，以及澳门的交通环境污染源较少的缘故.在PAHs的健康风险分析方面，段小丽等(2011)研究了不同工作环境人群的BaP日呼吸暴露量，结果显示焦炉炉顶工人(24.92 μg · d^-1)＞炉侧工人(17.52 μg · d^-1)＞炉底工人(7.19 μg · d^-1)＞炼钢管理人员(0.27 μg · d^-1)＞办公室工作人员(0.15 μg · d^-1)。秦晓蕾等(2011)考察了典型人群PAHs个体暴露特征，结果表明呼吸途径PAHs暴露量交通协管员组(0.05 mg · d^-1)＞吸烟组(0.04 mg · d^-1)＞厨师组(0.03 mg · d^-1)＞上煤工组(0.01 mg · d^-1)。

公共交通体系是城市交通中非常重要的一部分，尤其在高峰时段，出行人群在候车和乘车的过程中，承受较严重的机动车尾气颗粒物污染暴露.本研究在天津市南开区八里台、海光寺公交站微环境采集PM₁₀样品，对采集的样品进行以PAHs为主的有机分析，在此基础上对候车人群的呼吸摄入健康风险进行评估.所得的结果有助于进一步研究机动车尾气排放对于人体健康的影响.

本研究的采样装置包括PEM个体撞击式采样器(SKC公司，美国)和LP-5型采样泵(BUCK公司，美国).采样泵校准装置采用mini-BUCK流量校准器(M-30型，BUCK公司，美国).采样滤膜为石英滤膜和特氟隆滤膜.

采样于2012年9月23日至28日进行，兼顾工作日和休息日.选择天津市南开区卫津路交通密集、人群活动较为频繁的八里台站和海光寺站作为采样点位.采样时间选择早晚交通高峰期(7:00—9:30； 4:30—7:00)，一天累积采集5 h的颗粒物样品，采样流速控制在4 L · min^-1左右. 为节省人力，车站候车人群的个体暴露装置固定于候车厅旁的电线竿上，采样头保持1.5 m高度，接近成年人体的呼吸带，采样泵放置于固定台位，保证其运行稳定.两种滤膜同步采样.采样过程中，采样人员在旁边保证采样仪器正常运行的同时，需要实时记录到站公交车的数量，每隔30 min记录10 min内公交车辆与其他汽油车的流量.

采用差值法对特氟隆滤膜上的PM₁₀样品进行质量分析.称量过程要在恒温恒湿的天平室内进行，使用微量天平进行称量，精确到百万分之一.由于石英滤膜材质的限制，无法进行称量，因此由特氟隆滤膜上的尘重计算得到PM₁₀浓度值，与石英滤膜的采样体积相乘，可得到石英滤膜上PM₁₀的尘重.采用气质联用仪(7890A/5975C，Agilent公司，美国)对石英滤膜进行有机组分分析.对大气样品进行前处理，包括抽提、浓缩、分离、和再浓缩.超声抽提3次，旋转蒸发浓缩提取物5 mL，转移样品到鸡心瓶，加入正己烷用于柱分析.采用硅胶-氧化铝(2 ∶ 1)混合柱层析法进行分离.各组分旋转蒸发浓缩到0.5 mL左右.GC条件：毛细管柱为DB-5.625色谱柱(20 mm×0.18 mm，0.36 μm)，载气为氦气，进样口温度300 ℃，0.5 μL不分流进样.初始温度40 ℃(保持1 min)，然后以25 ℃ · min^-1的速率升温到320 ℃(保持4.8 min).MS 条件：EM电压为调协电压，质量范围35~500 amu，离子源温度300 ℃.标样为EPA颁布的610方法中16种PAHs混标.根据PAHs标准质谱图对照进行定性分析，根据色谱峰面积采用5点工作曲线法进行定量分析.

美国EPA将人类致癌物分为几类(周志俊等，2002)： A类(人类致癌物)、B类(可能人类致癌物)、C类(可疑人类致癌物)、D类(未分类的人类致癌物)、E类(证据表明对人类无致癌性).

本研究通过对采集到的PM₁₀样品进行有机组分分析，得到各多环芳烃(PAHs)成分的浓度，并且推算苯并[a]芘的致癌等效因子(TEF)，从而计算以苯并[a]芘为参照物的致癌等效浓度(BEQ)，对各有机组分进行健康风险分析(Jung et al., 2010).

式中，BEQ为PAHs的苯并[a]芘的致癌等效浓度(ng · m^-3)； C_i为各种PAHs的浓度值(ng · m^-3)，i为PAHs的种数； TEF_i为PAHs的苯并[a]芘等效系数.

暴露点的污染物摄取量采用单位时间单位体重摄取量表示，呼吸途径一般采用潜在剂量进行估算(陈鸿汉等，2006).

式中，Intake为单位时间单位体重污染物摄取量(mg · kg^-1 · d^-1)，C为空气中污染物的浓度(mg · m^-3)(本研究指PAHs的苯并[a]芘的致癌等效浓度，即公式(1)计算的BEQ值)，IR为摄取速率(m³ · h^-1)，ET为暴露时间(h · d^-1)，本研究中为每天平均的候车时间，EF为暴露频率(365 d · a^-1)，ED为暴露期(30 a)，BW为人群平均质量(kg)，AT为平均接触时间(70×365 d).

本研究针对公式(2)中暴露时间ET这一参数进行了统计研究.实验人员在两公交车站分别记录早、晚高峰时段内候车人群的候车时间.实验分4天进行，兼顾工作日和休息日.每日早、晚高峰时段各记录100组数据，总计1600组候车人群候车时间的数据.经分析计算可得候车人群在此两个微环境的平均暴露时间.

致癌风险可用以下公式估算(US EPA，1989)：

式中，Risk为致癌风险指数，CDI为长期的日摄入量(mg · kg^-1 · d^-1)(即为公式(2)计算的Intake值)，SF为癌症斜率因子(3.1 mg^-1 · kg · d).

选择的两个采样点位即八里台、海光寺公交站的地理位置见图 1.两站均位于交通繁忙的卫津路上，地处南开区、和平区的交界上.八里台站与天津南开大学、天津大学相邻，周围有大量居民区.海光寺站位于商业区，西面是家乐福超市，东面是居民生活区.两站的车流量均较大. 选取这两个车站作为PM₁₀交通暴露的微环境，具有一定代表性.

图 1(Fig. 1)

图 1 八里台、海光寺站地理位置图 Fig. 1 Location of Balitai and Haiguangsi bus stops

由图 2可知，八里台站的PM₁₀暴露浓度范围为226~402 μg · m^-3，海光寺站的PM₁₀暴露浓度范围为240~391 μg · m^-3.两车站的暴露浓度均值分别为(279.0±63.7)μg · m^-3和(335.0±60.0)μg · m^-3，均显著高于我国规定的日平均二级浓度限值150 μg · m^-3，也明显高于2012年天津市PM₁₀平均浓度105 μg · m^-3.这表明城市公交车站的PM₁₀暴露水平较高，应引起人们关注.

图 2(Fig. 2)

图 2 公交车站的10暴露浓度 Fig. 2 PM10 concentration at bus stops

对两个车站微环境中采集的PM₁₀石英滤膜样品进行有机分析，由分析结果可得，两公交车站微环境PM₁₀中主要的有机组分为苯并(b)荧蒽(BbF)、茚并[1，2，3-cd]芘(IcdP)、(CHR)、苯并(a)蒽(BaA)、苯并(k)荧蒽(BkF)、苯并(a)芘(BaP)、苯并[ghi]芘(BghiP)、萘(NAP).各种有机组分的平均质量浓度和标准偏差如图 3所示.

由图可知，八里台站BbF、IcdP、CHR、BaA和海光寺站IcdP的质量浓度超过了30 ng · m^-3，两站的NAP质量浓度相差不大，其余PAHs的质量浓度均在10～30 ng · m^-3之间.两站的总PAHs质量浓度分别为(219.0±98.5)ng · m^-3、(171.0±52.7)ng · m^-3.

图 3(Fig. 3)

图 3 两公交站的PAHs质量浓度 Fig. 3 Mass concentrations of PAHs at two bus stops

应用公式(1)计算分析得到的其中PAHs的苯并[a]芘相对浓度，参考表 1中苯并[a]芘的致癌等效因子(TEF)(Nisbet et al., 1992)，从而计算出八里台、海光寺两站以苯并[a]芘为参照物的致癌等效浓度(BEQ)分别为37.7、27.9 ng · m^-3.根据EPA开发的电子数据库IRIS，NAP人类致癌物危险等级尚不明确，BghiP为D类，其余6种多环芳烃均属于B2类.其中，BAP的致癌斜率因子为3.1 mg^-1 · kg · d.

表1(Table 1)

表1 16种US EPA优控的TEFs值(Nisbet et al., 1992) Table 1 Toxic equivalency factors for 16 US EPA priority PAHs

表1 16种US EPA优控的TEFs值(Nisbet et al., 1992) Table 1 Toxic equivalency factors for 16 US EPA priority PAHs PAH TEF PAH TEF PAH TEF NAP 0.001 FLA 0.001 BbF 0.1 ACY 0.001 PYR 0.001 BkF 0.1 ACE 0.001 BaA 0.1 BaP 1.0 FLO 0.001 CHR 0.01 IcdP 0.1 PHE 0.001 DahA 1.0 ANT 0.01 BghiP 0.01

通过对两公交车站暴露时间参数的研究，得到具体结果如图 4所示.统计分析结果显示，两站工作日与休息日的候车时间数据均无显著性差异.八里台站早、晚高峰候车人群的候车时间主要集中在1~8 min，百分比约达到70%～80%.海光寺站早高峰时段候车人群的候车时间主要集中在3~8 min，晚高峰主要集中在3~10 min，百分比约为60%～65%.候车人群在八里台、海光寺站的平均候车时间即暴露时间分别为14.4 min(0.24 h)、14.0 min(0.23 h).

图 4(Fig. 4)

图 4 两站候车人群的暴露时间 Fig. 4 Exposure time of passengers at the two bus stops

对BAP的致癌风险进行估算，暴露参数赋值(臧振远等，2008；姜林等，2004；胡焱弟等，2007)见表 2.将表中参数和BAP的致癌斜率因子带入公式(2)，得到八里台、海光寺的候车人群在候车过程中的BAP的致癌风险分别为2.47×10^-7、1.75×10^-7，低于美国EPA所认可的可接受风险范围(10^-6～10^-4)(US EPA，1990).

表2(Table 2)

表2 暴露参数选用表(臧振远等，2008；姜林等，2004；胡焱弟等，2007) Table 2 Values of exposure parameters

表2 暴露参数选用表(臧振远等，2008；姜林等，2004；胡焱弟等，2007) Table 2 Values of exposure parameters 参数符号 暴露参数 参考值(成人) 八里台 海光寺 注：*为本研究实际所测. C/(mg·m-3) 空气中PAHs的BAP等效致癌浓度 3.77×10-5 2.79×10-5 IR/(L·min-1) 摄取速率 20.5 ET*/(h·d-1) 暴露时间 0.24 0.23 EF/(d·a-1) 暴露频率 365 ED/a 暴露期 30 BW/kg 人群平均质量 60 AT/ d 平均暴露时间 70×365=25550

本研究结果与文献报道结果的比较见表 3.其中PM₁₀暴露浓度值与许嘉等(2011)2010年对这两个站点PM₁₀暴露研究结果以及马晓旦等(2004)在交通主干道旁的人行道上采集的PM₁₀暴露浓度结果相当，而钱枫等(2011)所测得的北京交通环境PM₁₀暴露浓度值相对较低，这可能是由于该研究中采样点位选在距离交通干道较远区域(距航天桥东300m的北京工商大学东校区).本研究中PAHs浓度高于 张雯婷等(2006)对北京交警PAHs暴露浓度的研究结果，但是远低于胡焱弟(2007)、秦晓蕾(2011)对天津交警PAHs的暴露浓度的研究结果，且八里台、海光寺站含量较多的PAHs为BbF、IcdP，而张雯婷、秦晓蕾的研究中NAP的含量最高.胡焱弟等于2005年对天津市交通协警工作环境的PAHs健康风险评估结果显示交警职业呼吸暴露PAHs所致致癌风险介于10^-6～10^-3之间，存在一定的增量致癌风险，结果大于本研究.秦晓蕾等2011年对天津交通协警PAHs的呼吸暴露风险明显高于本研究结果，这是由于交通协警与出行人群相比，暴露时间偏长.

表3(Table 3)

表3 文献报道与本研究结果比较 Table 3 Comparisons of results in this research with other studies

表3 文献报道与本研究结果比较 Table 3 Comparisons of results in this research with other studies 地点 时间 PM10/(μg·m-3) PAHS/(ng·m-3) 健康风险 数据来源 注: 表示数据未给出. 天津 2012.9 281(八里台)335(海光寺) 219(八里台)171(海光寺) 2.47×10-7(八里台)1.75×10-7(海光寺) 本研究 天津 2010.4 279(八里台)234(海光寺) 许嘉等，2011 上海(交通主干道) 2004.3—2004.4 260 马晓旦等，2004 北京 2009.3—2009.12 120~140 钱枫等，2011 北京(交警) 2004.7—2004.8 148 张雯婷等，2006 天津(交警) 2005．7—2005.8 867 10-6～10-3 胡炎弟等，2007 天津(交警) 2011 53~1842 2.18×10-2 秦晓蕾等，2011

本研究在实际暴露采样分析的基础上估算了公交车站微环境中候车人群在候车过程中的健康风险，由于实际排放及扩散状况等因素都会存在一些变化，因此估算过程中会有一定的不确定性，但这种健康风险的估算应该是一个有益的探讨.估算结果显示，因暴露时间较短，健康风险尚可承受，然而短时间内的高强度暴露是否存在叠加风险，还有待进一步研究.此外，由于实验条件限制等原因，本研究采集的颗粒物样品中未能检测出荧蒽、芘等多环芳烃类物质.本研究采用的健康风险评估方法为BAP等效毒性法，其中莹蒽、芘的等效毒性因子值较小，均为0.001，因此对于风险评估结果的影响相对较小.

1)两车站的PM₁₀暴露浓度均值分别为279 μg · m^-3和335 μg · m^-3.

2)两公交车站微环境PM₁₀中主要的有机组分为BbF、IcdP、CHR、BaA、BkF、BaP、BghiP、NAP.八里台站BbF、IcdP、CHR、BaA和海光寺站IcdP的质量浓度超过了30 ng · m^-3，两站的NAP质量浓度相差不大，其余PAHs的质量浓度均在10～30 ng · m^-3之间.两站的总PAHs质量浓度分别为(219.0±98.5)ng · m^-3、(171.0±52.7)ng · m^-3.

3)对PAHs的致癌风险进行估算，得到八里台、海光寺的候车人群在候车过程中BAP的致癌风险分别为2.47×10^-7、1.75×10^-7，低于美国EPA所认可的可接受风险范围(10^-6～10^-4).