在大气细颗粒物污染的环境流行病学研究方面，PM2.5 与慢阻肺等呼吸系统疾病的关联研究是重大研究计划研究重点之一。中日友好医院王辰院士团队基于中国规模较大的呼吸专项队列“中国成人肺部健康队列”研究指出慢阻肺已近乎成为中国成年人的流行病，20 和40 岁以上人口COPD 发病率分别高达8.6%和13.8%，有1 亿人口患病，是我国成人第三大死因，而PM2.5 等空气污染是除了吸烟之外导致这一公共卫生危机的主要因素。2019 年王辰院士团队在《柳叶刀》上发布了中国成人哮喘大规模流行病学研究结果，明确指出我国20岁及以上人群哮喘患病率高达4.2%，而过敏性鼻炎、吸烟、幼儿期肺炎或支气管炎病史、父母呼吸系统疾病史、教育程度低与哮喘患病风险增加有关。在非吸烟人群中，大气细颗粒污染(PM2.5≥75 μg/m3)和生物质燃料使用导致的室内空气污染可显著增加哮喘的患病风险。

“大气细颗粒物的毒理与健康效应”重大研究计划自2015 年实施以来，针对立项时提出的三个关键科学问题，在PM2.5 关键毒性组分识别鉴定和溯源、PM2.5 的环境流行病学证据和特征、PM2.5 污染的健康影响机制探索和暴露人群干预等方面取得一系列重要的原创性成果。计划提出组分导向的PM2.5 健康风险评价与削减思路，建议大气污染与控制研究的重点从以排放源和雾霾形成机理为主转向到以毒理与健康危害机制研究和阻断措施为重点。有关论文发表在Nature上，得到国内外专家的认可。计划资助的项目突破技术瓶颈，发展出基于多同位素示踪的PM2.5 溯源新技术，建立了超高分辨的毒性组分识别新方法，发现长寿命自由基等新关键毒性组分及其不同的生物学效应和区域差异，为实现基于毒性削减而非单纯污染浓度控制的精准防控和人群健康保障提供了新思路。在大气细颗粒物的毒理与健康危害机制方面，发现硫酸盐、多环芳烃、炭黑等PM2.5 毒性组分引发的遗传和表观遗传变化新机制，发现线粒体特定基因表达失控等是PM2.5 引发慢阻肺等机体损伤关键环节并实施了成功的短期健康影响干预，建立了询证因果的暴露-效应-健康危害链条。而在大气细颗粒物污染的长期和短期健康影响方面，发现PM2.5是我国污染区域慢阻肺和哮喘高发的主要因素，揭示了固体燃料使用对室外PM2.5 污染贡献及其与心血管疾病和全因死亡率的关联，首次建立了全球范围PM2.5 污染与死亡率暴露反应关系。研究证实了我国阶梯性控制PM2.5 带来的心血管健康获益，为国家大气质量标准的修订提供了科学依据。

目录
序一
序二
前言
第1章 “大气细颗粒物的毒理与健康效应”重大研究计划 1
1.1 我国环境污染与健康风险关系研究面临的问题与挑战 1
1.1.1 国家自然科学基金委员会第111期双清论坛 2
1.1.2 香山科学会议第515次学术研讨会 5
1.1.3 我国大气细颗粒物污染与健康研究面临的挑战 6
1.1.4 世界有关国家部署的情况 8
1.1.5 与国家已有任务部署的关系 8
1.2 重大研究计划布局和定位 9
1.2.1 重大研究计划布局和拟解答的关键科学问题.9
1.2.2 重大研究计划的主要研究内容 10
1.2.3 重大研究计划的组织和管理模式 12
1.3 重大研究计划申请指南及已资助项目 14
1.3.1 2015 年申请指南和资助项目 14
1.3.2 计划后续资助项目 14
1.3.3 2015～2018年资助项目突出成果一瞥 16
参考文献 26
第2章 大气细颗粒物毒性组分的来源、演化与甄别 31
2.1 浅淡细颗粒物的毒性化学组分研究 31
2.1.1 PM2.5关键化学组分研究趋势 31
2.1.2 关键有毒组分的研究进展 32
2.1.3 局限性与展望 33
2.2 细颗粒物的硅同位素指纹溯源技术 37
2.2.1 非传统稳定同位素技术理论基础 37
2.2.2 非传统稳定同位素技术在大气颗粒物溯源中的研究进展 39
2.2.3 硅稳定同位素指纹示踪大气细颗粒物的来源 40
2.2.4 硅元素用于评估细颗粒物中二次源贡献 43
2.2.5 硅/氧双同位素指纹示踪SiO2颗粒的来源 45
2.3 大气中有机污染组分的高通量非靶标筛查研究 47
2.3.1 大气细颗粒物中有机污染组分的研究现状 48
2.3.2 北京大气中有机污染物组分的高通量筛查方法 49
2.3.3 高通量非靶标筛查检出的北京大气有机污染情况 50
2.3.4 总结与展望 59
2.4 特大城市大气颗粒物中长寿命自由基和卤代多环芳烃的污染特征 60
2.4.1 重雾霾城市大气颗粒物中长寿命自由基的来源和粒径分布特征 60
2.4.2 氯代和溴代多环芳烃在大气颗粒物中的污染特征 67
2.4.3 小结 73
2.5 化学与微生物组分对大气细颗粒物诱导肺细胞复合效应的贡献 73
2.5.1 大气细颗粒物毒性的组分贡献研究方法 75
2.5.2 典型地区大气细颗粒物化学与微生物组分的毒性贡献 79
2.5.3 结论与展望 84
参考文献 85
第3章 大气细颗粒物的暴露研究 96
3.1 大气细颗粒物的暴露组研究 96
3.1.1 暴露组的研究策略 97
3.1.2 暴露组的研究方法 97
3.2 大气污染的新型生物标志物研究 100
3.2.1 颗粒物暴露的靶剂量标志物-肺巨噬细胞碳载荷 101
3.2.2 肺功能轨迹(lung function trajectories)标志物 103
3.2.3 X射线计算机断层成像技术诊断气道疾病 105
3.2.4 DNA甲基化标志物 107
3.3 Bio3Air：高时空分辨率个体空气污染暴露量监测系统 109
3.3.1 Bio3Air的研究背景 109
3.3.2 Bio3Air的系统与使用方法 110
3.3.3 Bio3Air的准确性与案例研究 114
3.3.4 Bio3Air应用前景 117
3.4 基于网络的实时个体PM2.5暴露监测系统的设计与应用 119
3.4.1 个体暴露监测系统研发背景 119
3.4.2 系统研发技术框架及软硬件管理 120
3.4.3 监测系统实际应用案例 125
参考文献 129
第4章 大气细颗粒物污染人群健康危害的流行病学研究 135
4.1 我国大气细颗粒物污染的环境流行病学研究进展 135
4.1.1 大气污染流行病学研究方法 135
4.1.2 大气污染流行病学研究的典型健康危害 137
4.1.3 差距与展望 138
4.2 大气细颗粒物污染与呼吸系统疾病的关联 140
4.2.1 大气细颗粒物对呼吸系统健康影响的研究进展 140
4.2.2 中国成人健康肺部队列研究结果 142
4.2.3 京津冀及周边地区PM2.5对慢阻肺和哮喘患者的急性健康影响 143
4.2.4 展望 152
4.3 大气细颗粒物与儿童喘息发病的关联研究 152
4.3.1 大气细颗粒物与儿童喘息相关研究方法 156
4.3.2 大气细颗粒物与儿童喘息相关研究进展 158
4.3.3 小结 166
4.4 大气细颗粒物对心血管健康的长期影响和预测研究 166
4.4.1 中国PM2.5对心血管疾病危险因素的长期影响 166
4.4.2 中国城市地区PM2.5控制的心血管健康获益 170
4.5 空气颗粒物与心血管疾病发生的关联性和DNA甲基化的作用 177
4.5.1 空气颗粒物与心血管疾病发生的研究进展与需求 177
4.5.2 空气颗粒物及组分与心血管疾病发生和死亡的关联性 179
4.5.3 DNA甲基化在空气颗粒物致心血管疾病发生中的作用 185
4.5.4 小结 202
4.6 大气细颗粒物及其组分与暴露人群心肺损伤关联和干预研究 203
4.6.1 个体PM2.5暴露的心肺系统健康危害 203
4.6.2 空气净化器对防护PM2.5健康危害的随机对照研究 208
4.6.3 膳食补充鱼油改善PM2.5心血管系统危害的干预研究 216
参考文献 220
第5章 大气细颗粒物及其组分的分子毒理与健康危害机制 231
5.1 大气细颗粒物机体损伤机制研究进展 231
5.1.1 PM2.5及其组分的动物实验研究进展 231
5.1.2 PM2.5及其组分的体外细胞研究进展 233
5.1.3 重大研究计划项目细颗粒物分子毒理与健康危害研究 234
5.2 细颗粒物模型与生物界面作用机制的系统探究 239
5.2.1 功能化纳米颗粒库的制备及模拟PM2.5进行毒理研究的合理性分析 240
5.2.2 细颗粒物与生物界面作用机制的系统探究 244
5.2.3 结论及展望 254
5.3 典型重煤烟型污染地区PM2.5心肺损伤机制的动物实验研究 255
5.3.1 我国重煤烟型污染地区PM2.5污染特征和暴露特征 255
5.3.2 重煤烟型污染地区PM2.5诱导呼吸系统损伤与分子机制 263
5.3.3 重煤烟型污染地区PM2.5诱导人肺癌细胞侵袭转移及其调控机制 273
5.3.4 PM2.5暴露诱导小鼠心脏功能紊乱及分子机制 280
5.4 大气细颗粒物致慢性阻塞性肺疾病机制及肺肠损伤干预研究 289
5.4.1 大气细颗粒物中有机碳组分致慢性阻塞性肺疾病效应的分子机制研究 289
5.4.2 大气细颗粒物中金属组分致慢性阻塞性肺病效应的分子机制研究 295
5.4.3 大气细颗粒物肺损伤干预研究 300
5.4.4 大气细颗粒物致肠道损伤机制探索及其干预研究 307
5.5 非编码RNA在大气细颗粒物致气道炎性反应中的作用机制 314
5.5.1 PM2.5样品采集、组分分析及其毒理学效应的检测 314
5.5.2 lncRNA在PM2.5毒理效应的作用机制 318
5.5.3 circRNA在PM2.5致炎性反应的功能与机制 320
5.6 大气细颗粒物的健康危害探讨：细胞-动物-人群研究 325
5.6.1 大气细颗粒物对机体毒性的动物实验研究 326
5.6.2 大气细颗粒物对机体毒性的体外细胞实验研究 332
5.6.3 大气细颗粒物对人群健康损害和肿瘤生物标志物研究 336
参考文献 340