八类典型室内外燃烧行为颗粒物排放特征研究

八类典型室内/外燃烧行为颗粒物排放特征研究人类的燃烧行为对人群健康及大气环境危害严重。国内外许多研究报道已经证实燃烧烟雾不仅会造成大气污染,还会引发许多呼吸道以及心肺疾病,因此燃烧是一类重要的污染源。为了进一步探究各类燃烧行为对人群健康的影响,本文选取了生活中常见的8类燃烧源(香烟、蚊香、檀香、蜡烛、树叶、秸秆、木炭、烧烤)分别在室内或室外开展燃烧模拟实验,采用大气颗粒物采样器和8级安德森采样器采集各类燃烧源点燃后燃烧烟雾中排出的颗粒态物质,研究各类燃烧源排放颗粒物的粒径分布特征,分析颗粒物上载带的各项化学组分(碳、元素和离子),进而对比分析各类燃烧源排放颗粒物的排放特征。

研究得到如下结果:(1)吸烟、点蚊香、燃檀香和燃蜡烛是日常生活中的较比常见的室内燃烧行为。与传统的工业煤烟尘和油烟尘不同,这些燃烧材料的燃烧活动会释放出更多细粒子(<lμm),粒径分布谱向小粒子方向移动。四类燃烧颗粒物上载带的碳组分中有机碳(OC)含量远大于元素碳(EC),所有燃烧源OC占比在95%以上。

在檀香尘,蚊香尘和香烟烟雾尘上检测到大量的Pd,Cr和Cd,而蜡烛尘中除了少量的Pd,未检测到其他有毒重金属元素,这说明在室内阴燃蚊香或檀香以及室内吸烟具有很高的健康风险。从颗粒物上载带的阴离子组分来分析,SO42-是四类燃烧源上载带含量最高的无机离子,此外,在檀香尘和蚊香尘中还检测到一定数量的F-。(2)烧树叶、烧秸秆、烧木炭和烧烤是日常生活中的比较常见的室外燃烧行为。

与室内燃烧行为相同,这些经常发在室外的燃烧行为同样也会释放大量细粒子。这些室外燃烧源燃烧释放的颗粒物上载带的碳组分仍然以有机碳(OC)为主,

但由于存在一定程度的不完全燃烧,元素碳(EC)的占比有所增加。K是生物质燃烧的特征元素,由于树叶、秸秆和木炭均属于生物质材料,因此在这些燃烧源释放出的颗粒物上都载带有大量的K元素,与此同时,在各燃烧源释放的颗粒物上也有检测到一定含量的Pb和Cd元素。

从载带的阴离子组分角度分析,Cl-是烧烤和纯木炭燃烧所产生的颗粒物上含量最高的无机离子。(3)对比分析这八类燃烧行为(室内和室外)可知,室内燃烧行为所释放的颗粒物的中位径普遍小于室外燃烧源燃烧所产生的颗粒物的中位径,说明这些室内燃烧行为会排放出更细小的颗粒物。由于室内燃烧物大多为人工合成的具有特殊功能的材料,因此室内燃烧活动排放出的颗粒物上往往载带有更多有毒重金属元素,这同样使得室内燃烧行为的环境健康风险值更高。

无论是室内燃烧行为还是室外燃烧行为,其燃烧后产生的颗粒物上载带的碳组分均以有机碳(OC)为主。SO42-是各类燃烧行为排放出的颗粒物上载带的主要的阴离子组分,在室内燃烧檀香或蚊香活动中应关注F-污染问题,而对于生物质燃烧(如室内吸烟,室外燃烧树叶、秸秆、木炭和烧烤)必须关注C1-污染可能引发的大气污染问题。