《生物质燃烧对颗粒态多环芳烃贡献的快速估算》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: wukan
  • 发布时间:2018-05-08
  •   生物质燃烧可直接向环境中排放大量的气体组分,和以碳质颗粒为主的大气颗粒物,不仅影响区域环境质量,还与人群健康及气候变化等息息相关。生物质燃烧是区域乃至全球尺度下大气多环芳烃(PAHs)污染的重要来源。

      左旋葡聚糖(LeV)为示踪生物质燃烧对大气颗粒物污染贡献的常用有机分子标志物。近日,中国科学院广州地球化学研究所博士研究生毛书端和张干研究员等,提出可能基于生物质燃烧过程中多环芳烃与左旋葡聚糖排放因子的比值(PAHs/Lev),估算生物质燃烧对大气颗粒态多环芳烃的贡献。他们基于该方法,估算了生物质燃烧对我国东部宁波大气背景站(2012-2015年)颗粒态PAHs的贡献,其结果(对颗粒物中总PAHs的平均贡献率为11%, 2012-2015年),与基于正定矩阵因子分解法(PMF)所得估算结果相吻合,证实该方法是有效的。该研究为评估生物质燃烧对大气环境中颗粒态PAHs的贡献,提供了一种简单快捷的估算方法。

      该研究工作得到了国家重点研发项目((2017YFC0212000)和国家自然科学基金(41430645和41390240)的资助,相关成果发表在国际期刊Environmental Science & Technology Letters(2018, 5, pp 56–61)上。

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    • 来源专题:大气污染防治
    • 编译者:lhy
    • 发布时间:2020-06-18
    • 影响/目的: 美国环境保护署(EPA)的炉灶测试计划最初是为了协助EPA领导的清洁室内空气伙伴关系而制定的,现在是美国政府对全球清洁炉灶联盟承诺的一部分。测试计划的目标是:1.通过ISO TC(技术委员会)285:清洁炉灶和清洁烹饪解决方案,支持制定炉灶的测试协议和标准。2.支持建立许多由联盟赞助的国际区域性测试和知识中心,以科学评估和认证炉灶是否符合国际标准。3.为联盟伙伴提供独立的数据源。这项工作支持环保署保护人类健康和环境的使命。世界卫生组织(世卫组织)估计,主要来自发展中国家固体燃料炉灶的家庭空气污染每年造成约400万人过早死亡,炉灶排放的黑碳和其他污染物影响区域和全球气候。一个协调的多国多学科方法,包括制定标准和测试,旨在通过清洁烹饪解决方案改善全球健康和环境。 说明: 本研究测定了住宅炉灶颗粒物排放中多环芳烃(PAH)的组成。研究了多种燃料和炉灶组合,包括:(i)液化石油气(LPG),(ii)灯芯炉中的煤油,(iii)送风机炉灶中的木材(湿基含水量为10%和30%),以及(iv)自然通风火箭炉灶中的木材。液化石油气燃烧具有最高的热效率(~57%)和最低的单位燃料能量多环芳烃排放,导致最低的多环芳烃排放量每有用能源(MJd)。LPG的苯并[a]芘(B[a]P)平均排放系数为0.842μg/MJd,排放速率为0.043μg/min,PAH排放量最高的是天然通风炉燃烧木材(209-700μg B[a]P/MJd)。煤油中PAH的排放量显著低于自然通风炉中木材的排放量,但高于LPG的排放量。在液化石油气和煤油不可用或负担不起的农村地区,由于其排放系数(5.17-8.07微克B[a]P/MJd)和排放率(0.52-0.57微克/分钟)与煤油(5.36微克B[a]P/MJd和0.45微克/分钟)相似,预计送风机炉具可能是一种替代品。与木材燃烧排放相比,液化石油气炉灶排放的多环芳烃总量较少,高分子量的多环芳烃含量较少。液化石油气中多环芳烃排放量的较大变化要求今后进行更多的试验,以确定影响排放量的主要因素。这些未来的试验还应考虑到不同的液化石油气燃料成分和燃烧器类型。
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    • 来源专题:大气污染防治
    • 编译者:APC
    • 发布时间:2020-11-12
    • 气细颗粒物( PM2.5)暴露对人体健康具有显著的副作用,能够提高呼吸道和心血管系统疾病的发病率。近几十年来,尽管国内外学者从流行病学的角度对大气颗粒物细胞毒性和致癌潜势等研究付出了很大的努力,但有关气溶胶影响人体健康的具体机制仍不是十分清楚。而其中最重要的一个病理生理学机制就是颗粒物暴露后会诱发人体组织产生氧化应激( oxidative stress , OS )。氧化应激的发生主要是由于人体组织内存在过量的活性氧簇( reactive oxygen species , ROS )。这些活性氧簇包括过氧化物(- O2-),过氧化氢 (H2O2) ,和羟基自由基 (- OH) 等,可直接存在于颗粒物中被吸入,亦可通过人体靶细胞产生。生物质燃烧仍是我国多数农村地区大气颗粒物的重要来源,对我国区域空气质量具有十分显著的贡献。生物质燃烧会排放大量对人体有害的颗粒态化学物质,因此此前许多流行病学的研究都表明生物质燃烧的排放会明显提高一些呼吸道疾病的发病率,包括哮喘和慢性阻塞性肺病等。更多的研究进一步表明大气颗粒物的细胞毒性还与大气氧化过程密切相关。但是目前国内外对生物质燃烧颗粒物在经大气老化后,其化学组分和氧化潜势的变化和联系仍有所忽视。中国科学院地球环境研究所李建军博士联合国内外多家研究机构和大学,通过搭建 “ 燃烧舱 + 流体反应器 ” 系统模拟了水稻、玉米和小麦等主要作物秸秆的燃烧、排放和传输过程,并同步收集燃烧排放的新鲜粒子和模拟老化 2 天后的老化颗粒物。化学组分分析的结果显示有机物是这些颗粒物中的主要化学成分,占比超过 75% 。其中脱水糖苷和脂肪酸类有机物相对比较稳定,正构烷烃、多环芳烃和脂肪醇类有机物容易被进一步氧化,而邻苯二甲酸、硝基酚和异戊二烯的产物等则主要通过二次氧化生成。人体支气管上皮 BEAS-2B 细胞的体外实验结果表明老化颗粒物的氧化应激高于新鲜颗粒,直接证实了大气老化过程会增强生物质燃烧颗粒物的氧化应激。新鲜颗粒物的氧化应激与过渡金属和多环芳烃类化合物具有显著的相关性,而老化颗粒物氧化应激的升高可能与二次有害有机物(如含氮有机物)等的生成有关。该项研究的主要成果已发表在《 Journal of Hazardous Materials 》和《 Science of The Total Environment 》期刊上。本研究得到国家基金委 (No. 41977332, 41773117, 91644102, 91543116) 、国家重点研发计划 (No. 2017YFC0210000) 、陕西省创新能力支撑计划 (No. 2020KJXX-017) , 陕西省重点研发项目( 2018-ZDXM3-01 )和中国科学院青年创新促进会 (No. 2020407) 的资助。[1] J. Li, J. Li, G. Wang, K.F. Ho, W. Dai, T. Zhang, Q. Wang, C. Wu, L. Li, L. Li, Q. Zhang, Effects of atmospheric aging processes on in vitro induced oxidative stress and chemical composition of biomass burning aerosols, Journal of Hazardous Materials, 401 (2021) 123750.[2] J. Li, J. Li, G. Wang, T. Zhang, W. Dai, K.F. Ho, Q. Wang, Y. Shao, C. Wu, L. Li, Molecular characteristics of organic compositions in fresh and aged biomass burning aerosols, Science of The Total Environment, (2020) 140247.论文链接:[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420317398 [2]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720337682.