碳纳米材料(Carbon nanoparticles,CNs)作为一类纳米颗粒物,是大气污染物的重要组成部分,同时也作为多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)等有毒有害组分的重要载体,因其不利的环境和健康效应,成为全球重点关注的环境问题。吸入的碳颗粒物会先与附着在肺泡内的肺表面活性物质(Pulmonary surfactant,PS)接触,因PS特殊的界面化学特性(如降低表面张力和增溶作用),可对颗粒物的聚集形态、污染物的表观溶解、污染物的跨膜能力等产生重要影响,进而影响污染物的生物可利用度,对肺健康造成严重影响。本文选择自提取的猪肺源表面活性物质(研究发现其与人体肺内PS的结构功能极为相似)为PS的模型,选取典型CNs及PAHs为大气复合污染物的代表,研究CNs在肺表面活性物质膜上的稳定性变化,考察其沉降能力,并通过动态光散射仪对体系内颗粒粒径分布及大小进行考察,通过布鲁斯特角显微镜观测PS膜在颗粒物存在下的微观结构变化,以佐证PS对颗粒物稳定性的变化,对Zeta电位及表面官能团进行分析,以探明该作用的机制。选取氧化石墨烯作为大气CNs的代表,探究了氧化石墨烯对PAHs及PS活性组分的吸附作用,同时考查了PS及其活性组分对PAHs在氧化石墨烯上吸附行为的影响,探明PS及其活性组分对PAHs的增溶作用,考察团聚作用对于这一复合污染体系的作用,并通过傅里叶红外揭示产生团聚的原因。以自提取的猪肺表面活性物质为膜材料,选取适当浓度以模拟肺表面活性物质膜,并用这种方法评价了PAHs的跨膜渗透性。以跨膜得到的表观渗透率、有效渗透率和残留系数作为PAHs的生物利用度指标,对影响其渗透性的物理化学指标进行评价。具体研究结果如下:(1)与生理盐水相比,PS的存在降低了三种CNs的悬浮浓度。且随着PS的主要磷脂组分二棕榈酰磷脂酰胆碱(Dipalmitoylphosphatidylcholine,DPPC)的加入,CNs的悬浮浓度降低,粒径增大而发生团聚,而蛋白质组分牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)的存在促进了三种CNs的分散,粒径减小,悬浮浓度升高。与PS或DPPC相比,BSA的存在明显提高了CNs的绝对表面电位,且与CNs和PS或其组分的配合物的表面氧含量有关。(2)PS及其组分对PAHs有增溶作用,氧化石墨烯对PAHs和PS有一定的吸附作用,且PAHs和PS存在竞争吸附,入肺后PS及其组分占据PAHs的吸附位点而负载于氧化石墨烯表面;PAHs在PS及其组分增溶作用下在氧化石墨烯表面解吸,毒性增强。同时,PAHs和PS均会促使氧化石墨烯团聚,粒径增大3倍以上;C=C键的增多和化学键转化产生的作用力影响了氧化石墨烯的稳定性。(3)建立了一种PS膜的平行人工渗透膜模型,用于评价PAHs在PS膜上的渗透性。以10种PAHs的表观渗透率、有效渗透率和残留系数作为生物利用度指标。研究表明,正辛醇-水分配系数不能直接预测渗透率,渗透率与极性无显著关系。分散、诱导、耦合/极化作用促进渗透,氢键对渗透有很强的抑制作用,而n-n电子相互作用对渗透有较弱的抑制作用。本研究为吸入颗粒物+PAHs复合污染的肺风险评估提供理论基础,对评价PAHs及颗粒物入肺后的稳定性、生物利用度和人体健康风险具有重要意义,建立了一种新的平行人工渗透膜评价方法以便快速评估PAHs的被动跨肺表面活性物质膜的渗透性,为进一步了解PAHs的生物利用度提供了预测手段。