大气颗粒物与微生物共存时的健康效应受到了越来越多的关注。 以大气颗粒物中石英与重金属铅为研究对象， 粉尘浓度为16 g·L-1， 制备载带不同浓度铅高硅质粉尘， 以人体常见菌—大肠杆菌为受试对象， 探讨载铅高硅质粉尘对大肠杆菌细胞壁膜损伤的机理。 采用噻唑蓝(MTT)测定微生物的细胞活力后发现， 与对照组相比， 大肠杆菌与载铅石英粉尘作用2 h后， 细胞活力表现出单一铅离子组大于载铅石英粉尘组， 并且呈现重金属剂量效应。 PI的摄入量测试表明， 高浓度载铅粉尘组中摄入量分别高出对照组36%与46%， 单一重金属组摄入量也有较高的增长， 而激光共聚焦显微镜观察图中， 染毒组均出现不同程度的红色荧光， 可以发现载铅石英粉尘作用后的细菌细胞壁膜通透性明显升高， 利用探针标记， 采取荧光分光光度法测定荧光强度显示胞内和溶液中活性氧逐渐增多， 载铅粉尘组（Q+Pb-2， Q+Pb-3）胞内ROS分别较对照组高出2倍和25倍， 参照前人研究， 发现溶液中ROS变化主要与重金属离子在其表面结合态数量决定。 综合分析， 活性氧在诱使细胞膜损伤过程中起到决定性作用。 红外表征中， 细胞膜表面磷酸二脂基团、 蛋白质甲基振动及酰胺带等基团与载铅石英粉尘作用后均发生明显峰位偏移， 均与载铅粉尘发生较强相互作用， 一定程度上影响细胞壁膜完整性。 综上， 重金属与粉尘共同作用使得细胞膜通透性发生变化， 细胞壁膜的完整性改变， 影响细胞活力， 最终导致细菌死亡， 活性氧及重金属等的作用导致细胞膜的损伤可能是载重金属高硅质粉尘的一种毒性作用机制。

以大气颗粒物中的高硅质矿物细颗粒——石英粉尘和重金属离子附载污染物Pb(Ⅱ)为实验材料, 人工制备载铅石英粉尘。 以16 g·L-1的载铅(Ⅱ)石英粉尘及不同浓度的PbCl2染毒大肠杆菌细胞, 观察染毒2 h后对机体的联合氧化损伤效应, 并探讨其对大肠杆菌表面基团及蛋白酰胺I带二级结构的影响。 结果表明, 与Pb(Ⅱ)、 载铅石英粉尘作用后, 大肠杆菌细胞活力降低, 胞内活性氧(ROS)及丙二醛(MDA)产生增多、 谷胱甘肽(GSH)含量下降, 引起细菌氧化应激水平的提高； 皮尔逊(Pearson)相关性分析显示载铅石英粉尘的细菌毒性与粉尘中Pb(Ⅱ)可交换态含量成正相关, 载带高浓度Pb(Ⅱ)的石英粉尘组胞内ROS/MDA水平与其单纯石英粉尘组和Pb(Ⅱ)组比较显著增加(p<005)； 重金属Pb(Ⅱ)、 载铅石英粉尘对大肠杆菌菌体表面基团的影响主要集中于磷酸二酯基团和表面多糖分子, 采用二阶导、 去卷积和谱线拟合技术对酰胺Ⅰ带特征峰(1 600～1 700 cm-1)进行分峰拟合后发现, 与Pb(Ⅱ)、 载铅石英粉尘(Q-Pb-0, Q-Pb-3)作用后, β-sheets/α-helices的比值由对照组的141分别降低到133, 127和122, 表明细菌表面蛋白质结构发生了变化, 从而可能影响了细菌的生理活动。 研究表明自由基所产生的氧化损伤可能是载Pb(Ⅱ)石英粉尘的一种重要毒性作用机制, 载带Pb(Ⅱ)的复合石英粉尘在致大肠杆菌机体氧化损伤效应方面二者存在一定的协同作用。