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流行病学调查表明PM10浓度上升可引起呼吸道和心血管疾病发病率的上升。毒理学研究表明PM10可引起机体呼吸系统、心脏及血液系统、免疫系统和内分泌系统等广泛的损伤，但其毒理学机制尚未明确。目前普遍认为，氧化应激是颗粒物致毒过程的关键阶段，在这个过程中会产生大量的活性氧(ReactiveOxygenSpecies，ROS)以及OH自由基(·OH)。在体内，·OH是氧代谢的有害副产物，导致生物分子的氧化损伤，被认为和一系列的病理和毒理相关。但是，颗粒物在呼吸道细胞引发的·OH量化、其产生的分子机制以及与体液环境的相互作用等尚未完全阐明。
本论文建立了适用于生物体系或其他复杂体系·OH检测的毛细管电泳方法，样品前处理简单，分离效率高，分析时间短，并可以检测到低至10-17mol的目标物质。同时，我们建立了一个有效的动力学方法，用以研究·OH产生的过程性质、在体系中的稳态浓度及总产生量，以评价体系的氧化状态。
本论文在体外分离培养了大鼠肺泡巨噬细胞，将其暴露于模式颗粒物-可吸入石英。在接近于实际暴露情况的实验条件下，首次定量地检测了巨噬细胞暴露于石英颗粒物后产生的·OH，证明石英颗粒物可剂量-效应地引发肺泡巨噬细胞产生·OH，数量级为10-10mol/106个细胞。细胞存活率的降低与石英颗粒物呈明显的负相关剂量-效应关系，通过添加·OH淬灭剂甘露醇，我们估算出在本研究条件下，·OH直接导致细胞存活率下降5-20﹪，为石英及大气颗粒物的·OH致毒机制提供了直接的证据。
通过对石英颗粒物表面Fe含量的修饰，以及比较在生理缓冲体系中不同表面含Fe量石英颗粒物产生·OH的能力，我们证明在颗粒物引发的·OH产生的非细胞分子机制中，Fe起到了关键的作用。
本论文还证明吸附于颗粒物上的醌类物质可以有效地增强·OH的产生。这个过程依赖于抗氧化剂的存在，以半醌自由基作为活泼的中间产物，并导致重要的抗氧化剂维生素c的消耗。本研究结果提示，此途径可能是大气颗粒物上含量丰富的醌类物质、PAHs的重要致毒机制之一。
另外，本论文的研究结果表明，在颗粒物引发的·OH产生过程中，细胞内外丰富的抗氧化剂如维生素c起到了很大的增强作用。维生素c有助于Fe从颗粒物表面到溶液中形成有催化活性的离子或螯合物形式，可以提高Fe3+向Fe2+的转化速率，从而增强Fenton反应。另外，在呼吸爆发时过氧化氢存在的情况下，维生素c可以直接产生·OH。
在醌类物质引发·OH产生机制中，维生素c起到了很重要的作用，将醌类物质还原为羟醌，是醌类自身氧化-还原过程不可缺少的第一步反应。
同时，金属离子和醌类介导·OH产生过程会严重导致维生素c的耗揭，造成机体氧化还原状态的极不平衡从而导致损伤。
综上所述，大气可吸入颗粒物能够引发·OH产生而造成机体损伤，在颗粒物引发体内·OH产生的过程中，Fe、醌类物质和抗氧化剂之间有很重要的协同效应。