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北京大学郭松课题组ACP、STOTEN：家用焚香排放有机物分子特征及其潜在健康影响

时间：2024-01-31 来源：浏览：

北京大学郭松课题组ACP、STOTEN：家用焚香排放有机物分子特征及其潜在健康影响

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焚香在我国传统文化和宗教活动中占有重要地位，随着近年来城市人民生活方式的改变，室内功能性焚香活动日益频繁，例如室内熏香、蚊香的使用等。但焚香活动排放的气体和颗粒物的组成尚不十分清楚，其对环境与人体健康的影响则更加不明确。北京大学郭松课题组的最新研究利用先进的分析技术，详细探究了焚香过程中排放的气体和颗粒态污染物分子组成，揭示了焚香对空气质量和人体健康的潜在威胁。研究成果分别以 Molecular fingerprints and health risks of smoke from home-use incense burning和Particulate organic emissions from incense-burning smoke: Chemical compositions and emission characteristics为题发表在Atmospheric Chemistry and Physics和Science of The Total Environment上。研究成果得到基金委创新群体项目“颗粒物化学生物物理特性及其环境人体健康效应”（项目资助号：22221004）资助。

研究团队利用先进的热脱附-全两维气相色谱-质谱联用（TD-GC×GC-MS）技术，开发高灵敏度、高分辨率的非靶向分析方法，能够精确识别和测量复杂样品中的痕量有机物。通过这一技术，课题组对多种典型香料燃烧时产生的气体和颗粒物进行了分子水平的物种分析，准确测量了其中包含的317种气态有机物和394种颗粒态有机物的排放因子（EFs），首次在分子水平上描绘了焚香烟雾中全挥发性有机物的排放源谱。这一成果不仅丰富了我们对焚香烟雾化学成分的认识，而且为评估其环境影响提供了重要依据。通过分析排放源谱，研究团队发现香料成分对有机物排放成分谱具有重要影响，不同香料燃烧产生的有机物种类和含量存在显著差异。在气态有机物方面，研究发现焚香排放的特征性指纹图谱主要包括甲苯、苯、糠醛和苯酚。这些化合物不仅对人体具有毒性，而且在大气中还可以参与光化学反应，促进臭氧的生成。此外，颗粒态有机物中的酚类、糖类（如左旋葡聚糖）和甾醇被确定为焚香烟雾的示踪物，它们的存在可以作为识别焚香源的重要标志。

图1 焚香排放颗粒物的分子组成特征

该研究还从分子水平上揭示了焚香对空气质量的潜在不利影响。研究发现焚香排放的有机物中苯酚、甲苯、糠醛、2-呋喃甲醇、苯和苯甲醇是二次有机气溶胶（SOA）生成的主要贡献者。这些化合物在光照条件下可以与大气中的氧化剂（如羟基自由基）发生反应，造成二次污染，进而对人体健康和生态环境造成危害。

除了对空气质量的影响外，该研究还创新性地采用了基于像素的分配系数估算法，对焚香排放有机物的生物富集潜势（BAP）进行了评估。生物富集潜势反映了化学物质在生物体内的积累能力，是评价其生态风险的重要指标。研究结果表明，苊烯、二苯并呋喃和邻苯二甲酸酯（PAEs）是焚香排放的高风险物质，它们具有较高的生物富集潜势，可能对生态系统和人体健康构成长期威胁。

图2 焚香排放有机物的生物富集潜势评估

这一系列研究利用先进的分析技术，全面深入地探讨了焚香排放的大量气体和颗粒态污染物对空气质量和人体健康的潜在影响。研究结果不仅揭示了焚香烟雾中复杂的化学成分及其环境影响机制，而且从分子水平上证明了焚香对空气质量的潜在不利影响。同时，该研究还识别出了一系列高风险物质，为今后的环境监管和健康管理提供了科学依据。

相关论文原文链接

Song, K., Tang, R., Li, A., Wan, Z., Zhang, Y., Gong, Y., Lv, D., Lu, S., Tan, Y., Yan, S., Yan, S., Zhang, J., Fan, B., Chan, C. K., and Guo, S.: Particulate organic emissions from incense-burning smoke: Chemical compositions and emission characteristics, Science of the Total Environment, 897, 10.1016/j.scitotenv.2023.165319, 2023.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969723039426

Song, K., Tang, R., Zhang, J., Wan, Z., Zhang, Y., Hu, K., Gong, Y., Lv, D., Lu, S., Tan, Y., Zhang, R., Li, A., Yan, S., Yan, S., Fan, B., Zhu, W., Chan, C. K., Yao, M., and Guo, S.: Molecular fingerprints and health risks of smoke from home-use incense burning, Atmos. Chem. Phys., 23, 13585-13595, 10.5194/acp-23-13585-2023, 2023.

https://acp.copernicus.org/articles/23/13585/2023/

课题组长期致力于源排放中等挥发性有机物的分子组成及其效应研究，主要研究成果如下：

Song K, Guo S, Gong Y, et al. Impact of cooking style and oil on semi-volatile and intermediate volatility organic compound emissions from Chinese domestic cooking[J]. Atmospheric Chemistry and Physics , 2022, 22(15): 9827-9841.

Song K, Guo S, Gong Y, et al. Non-target scanning of organics from cooking emissions using comprehensive two-dimensional gas chromatography-mass spectrometer (GC× GC-MS)[J]. Applied Geochemistry , 2023, 151: 105601.

Song K, Gong Y, Guo S, et al. Investigation of partition coefficients and fingerprints of atmospheric gas-and particle-phase intermediate volatility and semi-volatile organic compounds using pixel-based approaches[J]. Journal of Chromatography A , 2022, 1665: 462808.

Song K, Yang X, Wang Y, et al. Addressing new chemicals of emerging concern (CECs) in an indoor office[J]. Environment International , 2023: 108259.

Yu Y, Wang H, Wang T, et al. Elucidating the importance of semi-volatile organic compounds to secondary organic aerosol formation at a regional site during the EXPLORE-YRD campaign[J]. Atmospheric Environment , 2021, 246: 118043.

供稿 l 郭松课题组

责编 l 李丽

审核：刘永陆克定

来源： 北大环院。投稿、合作、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领域 最大的学术公号 ，拥有 20W+活跃读者 。由于微信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为星标，或每次看完后点击页面下端的 “赏” ，这样可以第一时间收到我们每日的推文！环境人Environmentor现有综合群、期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群。