PM2.5对全球公众健康构成极大威胁，流行病学上的数据表明，它与急性下呼吸道疾病、脑血管疾病、缺血性心脏病、慢性阻塞性肺疾病和肺癌显著相关。世界上90％的人生活的环境中PM2.5的浓度都高于世界卫生组织(WHO)空气质量准则值(AQG)规定的PM2.5暴露水平限值。一般来说，发展中国家PM2.5污染比发达国家严重。作为世界上最大的发展中国家，中国是世界上PM2.5污染最严重的地方之一。在中国，空气污染(PM2.5是主要污染物)引起的死亡率远超道路运输伤害和艾滋病，成为导致死亡的头号原因。
　　PM2.5组分繁多，来源各异，且组分和来源均受气候与时间影响。PM2.5来源主要分为自然源和人为源。PM2.5各组分对毒性的贡献并不均等，并且活性氧(ROS)是PM2.5引起细胞毒性的重要机制。在中国，化石燃料燃烧排放了大量黑碳(BC)到空气中。与此同时，高岭土(Kaolin)是中国北方PM2.5中常见矿物组分。本文选择BC代表PM2.5中典型的人为源组分，选择Kaolin代表典型自然源组分，研究PM2.5中典型自然源和人为源组分的毒性效应差异。溶酶体和线粒体等细胞器的损伤与胞内过量ROS的产生有关且涉及到细胞凋亡和坏死，因此本论文探究了PM2.5及典型组分颗粒对溶酶体膜通透性及线粒体膜电位的影响，以及引起的不同细胞死亡方式，并验证了ROS对细胞器损伤和细胞凋亡与坏死的影响。
　　本论文选用人支气管上皮细胞(16HBE)研究了PM25、BC和Kaolin诱导的细胞器损伤，凋亡和坏死，以及ROS在其中的作用。PM2.5采集于中国北方严重污染的城市-济南，采样时间为2017年12月至2018年1月。PrintexU型碳黑被用来模拟PM2.5中BC。商用纳米级Kaolin被用来模拟PM2.5中Kaolin。本论文对采集的PM2.5样品进行了成分分析，并表征了PM2.5、BC和Kaolin的理化性质，探究了PM2.5、BC和Kaolin对细胞存活率、细胞膜完整性和细胞氧化应激的影响，以及三种颗粒对溶酶体和线粒体的损伤和他们引起的细胞凋亡与坏死;并验证PM2.5、BC和Kaolin引起的细胞器损伤和细胞死亡方式是否受ROS影响。具体研究结果如下:
　　(1)PM2.5组分分析表明，PM2.5中OC/EC的平均值较高，水溶性离子中以NO3-、SO42-、NH4+最多，大部分样品中检测到Al、Fe、Mg、Ti、Zn、Mn、Cr和Pb。此外，通过红外光谱分析发现，采集的PM2.5中含有Kaolin。
　　(2)PM2.5、BC和Kaolin能够造成细胞器损伤。Kaolin和高浓度PM2.5(240μg/mL)引起溶酶体酸化，而BC引起溶酶体碱化(溶酶体膜透化作用，LMP)。BC和Kaolin会导致线粒体膜电位(MMP)丧失，而PM2.5则不会。这说明PM2.5人为源组分(BC)和自然源组分(Kaolin)对细胞器损伤存在差异，而PM2.5作为多种组分的混合物，对细胞器损伤并不由单一某种组分决定。
　　(3)PM2.5、BC和Kaolin均能引起细胞死亡，但是引发细胞死亡的方式存在差异。PM2.5导致凋亡和坏死，然而在BC和Kaolin处理组中仅检测到坏死。这表明BC和Kaolin引起的细胞损伤更为严重，可能与BC和Kaolin引起更严重的细胞器损伤有关。
　　(4)PM2.5、BC和Kaolin均会诱导细胞死亡，LDH释放和过量的细胞内ROS生成。过量的ROS的产生与细胞器的损伤和细胞死亡有关。ROS与BC诱导的LMP和坏死有关，但不会显着影响Kaolin诱导的MMP损失和坏死。因此，PM2.5中的BC成分可能通过ROS依赖性途径引起细胞毒性，Kaolin成分可能通过ROS无关的机制(例如强相互作用)破坏细胞。去除ROS后，PM2.5诱导的细胞凋亡和坏死可以部分缓解，这表明由于PM2.5成分复杂，PM2.5引起的凋亡和坏死存在ROS依赖性和ROS非依赖性机制。
　　综上所述，PM2.5中的人为源组分BC与自然源组分Kaolin均具有细胞毒性，BC的细胞毒性与ROS相关，Kaolin的细胞毒性可能存在其他机制，而PM2.5的毒性机制则更为复杂，既有ROS毒性机制也存在其它毒性机制。本研究从细胞水平和细胞器水平比较了PM2.5中典型人为源组分(BC)和自然源组分(Kaolin)的毒性差异，补充了有关典型PM2.5组分在细胞和亚细胞水平上的毒性机制的信息，可以为大气污染控制提供参考。