空气污染仍然是全球主要的健康风险之一，每年约有700万人因暴露于细颗粒物而过早死亡（世界卫生组织，2023年）。虽然室外污染的影响已得到广泛认可，但室内空气污染仍是一个关键且研究不足的问题，尤其是在低收入和中等收入国家，那里的烹饪、取暖和通风不良等室内来源加剧了暴露风险（Morawska等人，2017年；Perrino等人，2025年）。此外，超过80-90%的人在室内度过时间，使得室内空气污染成为了一个需要进一步研究和政策制定的重要全球性风险因素。国际癌症研究机构（IARC，2016年）将细颗粒物（PM2.5）列为1类致癌物。
近年来，PM2.5逐渐成为全球主要的污染物，这主要是因为它具有较大的表面积、较长的滞留时间、长距离传输能力以及对环境和人类健康的不良影响（Gupta等人，2023年；Mukherjee等人，2023年）。它还充当携带多种有毒化学物质的媒介，包括金属、多环芳烃（PAHs）、水溶性离子和有机物，其中许多与氧化应激、炎症和慢性心肺疾病有关。因此，即使在低浓度下，由于长时间暴露，室内PM2.5也可能对健康产生显著负面影响（Hassanvand等人，2014年）。在所有成分中，水溶性无机离子（WSIIs）尤为重要，它们通常占PM2.5质量的很大比例，从而影响人类健康、能见度、辐射强迫、云凝结核（CCN）活性和整个生态系统的健康（Panda等人，2024年）。WSIIs常被用作识别不同污染源的指标，因为它们既具有初级来源也具有次级来源（Mukherjee等人，2023年）。这些WSIIs构成了PM2.5质量的重要部分，并影响气溶胶的酸度、吸湿性、光学特性和二次颗粒物的形成（Li等人，2020年；Chyzhykov和Mathews，2024年）。
在室内，这些离子不仅可能来自室外空气的渗透，还可能由烹饪、燃烧、清洁剂、建筑材料和室内气相反应产生（Huang等人，2012年；Chen等人，2019年；Cui等人，2025年）。与离子形成密切相关的是二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）和氨（NH3）等气态前体，它们参与了气态到颗粒物的转化过程，导致二次无机气溶胶的形成（Seinfield和Pandis，2016年）。硝酸盐的形成机制比硫酸盐更复杂，始于NOx并通过HNO3的形成进行。这涉及NO2与OH或O3的均相气相反应（Su等人，2021年）。研究表明，除了白天的气相反应外，NO3–也可能在夜间通过非均相化学反应高效形成。夜间，NO2不再分解；相反，它与白天产生的O3反应生成硝酸根自由基（NO3）（Lin等人，2022年）。NO3自由基成为大气中的主要氧化剂，并进一步与NO2结合生成N2O52O5在水溶性气溶胶表面迅速水解生成颗粒态NO3-（Haslett等人，2023年）。
气溶胶及其气态前体转化的另一个重要机制是气态-颗粒物分配。气态-颗粒物分配和转化是完全不同的过程，但它们可能同时发生（Boreddy等人，2021年）。气态-颗粒物分配是一个热力学过程，反映了污染物的相态变化，主要受二次离子及其气态前体浓度和气象条件的影响（Meng等人，2024年）。NH3和NH4+、HCl和Cl–或HNO3和NO3–之间的平衡关系与气态前体浓度（NH3、HCl或HNO3）、气溶胶化学组成、温度和相对湿度（RH）密切相关（Seinfield和Pandis，2016年；Jiang等人，2021年）。此外，这些因素还对人类健康产生不利影响，空气中的颗粒物及其前体气体的排放对气候也有显著影响（Debbarma等人，2024年；Wei等人，2024年）。
此外，低分子量的羧酸如甲酸根（HCOO-）和乙酸根（CH3COO-）经常在PM2.5中被检测到，并因其在室内光化学、有机气溶胶老化和二次有机气溶胶（SOA）形成中的作用而受到关注（Agarwal等人，2020年；Guo等人，2021年；Wang等人，2024a）。这些酸可能来源于VOCs的氧化、室内燃烧或涉及醛类和其他有机物的气相反应，尤其是在高温活动如烹饪和取暖过程中（Duncan等人，2018年；Yu等人，2019年；Wang等人，2024b）。
世界各地的许多研究调查了学校（Huang等人，2012年；Pegas等人，2012年；Mohamad和Latif，2013年；Hassanvand等人，2014年；Habil等人，2015年；Othman等人，2016年；Tutsak等人，2024年）和住宅区（Lazaridis等人，2008年；Huang等人，2012年；Wang等人，2018年；Wang等人，2021年；Zhang等人，2024年）的室内/室外PM质量浓度和不同PM粒径分数的离子组成。类似地，印度也进行了许多研究以了解PM2.5气溶胶（Kulshrestha等人，2009年；Deshmukh等人，2012年；Satsangi等人，2021年；Dhandapani等人，2023年；Alang等人，2024年）。大多数研究仅关注室内或室外空气污染，但同时研究室内和室外的研究较少。同时监测室内和室外环境可以全面了解污染源、渗透过程和暴露动态。
印度-恒河平原（IGP）是印度和印度次大陆的一个重点区域，人口密度很高。该地区大量的人为活动和天气条件促进了空气污染的沉积，使其成为全球污染最严重的地区之一（Mukherjee等人，2023年）。印度次大陆上的气溶胶，尤其是高度污染的IGP地区，表现出强烈的季节性变化，这由污染源分布的变化、区域季风系统和不同的气团模式驱动（Sheoran等人，2021年；Tripathee等人，2021年）。除了化石燃料燃烧的排放外，IGP地区的气溶胶组成还受到夏季沙漠/土壤尘埃的影响（Satsangi等人，2013年）。尽管人们的意识有所提高，但IGP地区的大多数空气质量研究仍以室外为中心，很少有研究同时系统地评估室内和室外空气污染，特别是在住宅区和教育机构中，这些地方的脆弱人群持续暴露在污染中。此外，该地区气体和颗粒物之间的复杂化学相互作用尚未得到充分研究。目前关于IGP地区PM2.5中WSII的室内和室外组成的信息仍然不足，据我们所知，没有研究同时测量过两个地点的PM质量浓度和离子组成。
因此，本研究对两个对比鲜明的微环境（住宅建筑（城市地区，地点A）和大学校园（郊区地区，地点B）的PM2.5进行了全面的室内-室外联合调查。由于郊区和城市地区的人口密度、土地利用和人为活动不同，其环境化学性质也可能不同。郊区地区主要以农业活动和生物质燃烧为主，而城市地区则以车辆和工业活动为主。因此，本研究有助于探索两种地点室内和室外二次气溶胶的形成、颗粒物渗透、气溶胶水分含量和化学成分。研究结果有助于研究和了解室内和室外PM2.5的化学组成，提高我们对室内暴露风险和大气转化过程的理解，特别是室内二次无机气溶胶的形成，从而确定两个地点之间离子种类的差异，并为IGP等高负担地区的空气质量管理和公共卫生政策提供见解。
