化学家警告说:化石燃料产生的有毒空气污染物会在阳光下“成倍增长”

空气污染物在阳光下成倍增加

当发电站燃烧煤炭时,一种被称为多环芳烃(PAHs)的化合物就会产生空气污染。研究人员发现,多环芳烃毒素在阳光下会降解为“儿童”化合物和副产品。一些“儿童”化合物可能比“父母”多环芳烃的毒性更大。受多环芳烃影响的河流和大坝可能受到比主要污染源排放的更多的毒素污染。来自约翰内斯堡大学和马里兰大学的研究人员进行的这项研究发表在《化学圈》杂志上。资料来源:约翰内斯堡大学的Therese van Wyk

当发电站燃烧煤炭时,一种被称为多环芳烃(PAHs)的化合物就会产生空气污染。研究人员发现,多环芳烃毒素在阳光下会降解为“儿童”化合物和副产品。

一些“儿童”化合物可能比“父母”多环芳烃的毒性更大。研究人员指出,受多环芳烃影响的河流和大坝可能受到比主要污染源排放的更多的毒素污染ChemoSphere

燃煤发电站和香烟的共同点比人们想象的要多。汽车的排气管和燃烧的农作物残留物也是如此。同样的道理也适用于飞机飞越破坏树木和草地的野火上空。

当化石燃料或有机物质未完全燃烧时,所有这些物质都会产生一种“标志性的”有毒化学物质,称为多环芳烃。这些多环芳烃的特征非常明显,科学家们可以分辨出可能的污染源是什么。他们可以通过分析受污染影响的河流和大坝的水和沉积物样本来做到这一点。

PAH是多环芳烃。

来自污染源的一些“父母”PAH化合物分解为较小的“儿童”化合物,并在暴露于阳光时形成额外的副产品,研究人员在化学层间发表的一项研究中展示。

其他研究发现,一些“儿童”化合物比最初的“父母”多环芳烃毒性更大。

这意味着大坝和河流中可能同时存在更多的有毒、致癌的多环芳烃化合物,该研究的主要作者Mathapelo Seopela博士说。

Seopela是哈佛大学化学系的一名研究员yabovip2021约翰内斯堡大学

“燃烧过程创造了尺寸从两到六个融合苯环的大小不同的PAH。燃烧过程越热,形成的化合物越大,而且它的越来越有害,“她说。

“作为一个例子,当煤在燃煤发电站燃烧时,电力,五个和六环PAH很可能形成。这是因为燃烧过程处于非常高的温度,超过1000度科尔斯群岛。“

这些大型PAH化合物与来自发电站的冷却塔的其余烟雾一起旅行。然后风可以很远的化合物,到河流,水坝,农业用地或下一个城市。

“当汽油在汽车发动机中燃烧时,通常形成两个到三环的PAHS。当农民燃烧作物残留物或草或燃烧木材时,飞机形成了类似的PAHS,或者用燃烧的木材。“

“Pahs最终在大气中,在我们呼吸的空气中。通常,他们可以从生产它们的来源旅行非常长的距离,例如发电站或野火。“

许多多环芳烃化合物是非常有害的。它们是在化石燃料或有机物的不完全燃烧过程中,由两个或两个以上的熔融苯分子或环形成的。苯是一种高度易燃的有毒液体。它是加油站特有气味的部分原因。

最简单的pah是萘,具有两个苯环。有些人使用萘樟树来保护他们的衣服。它对人们有毒。

下一个更大的PAH是蒽,是煤焦油的一部分,具有三个苯环。蒽是工作场所的危险物质。它在水环境中有毒,被认为是一种持久性和生物累积污染物。

许多多环芳烃已被EPA、WHO和欧洲委员会列为致癌或致癌物质。这意味着如果人们长时间暴露在这些多环芳烃中,他们可能会得某种癌症。

一些多环芳烃会导致动物基因的永久性改变,从而导致鱼类胚胎发育迟缓或畸形。这类多环芳烃化合物也属于诱变类。

当雨滴将多环芳烃化合物带入河流和水坝时,就会造成巨大的环境挑战。雨水将有毒物质带入饮用水、用于灌溉粮食作物的水和牲畜用水。鱼体内会积聚多环芳烃。

“在我们的研究中,我们观察了含有2到6个苯环的多环芳烃。这些污染来自于木材火灾和汽车,以及燃煤发电站。

“我们知道一般来说,当阳光照耀着它们时,PAHS化合物将开始变化或劣化。但是,我们想知道特定的PAHS成为他们降级的时候,而且它发生了多快,“Seopela说。

在以前的研究中,她分析了来自南非的污染水坝的水和沉积物为PAHS。Loskop Dam由橄榄树河,在Mpumalanga的主要工业,煤矿和煤炭电站地区。

大量鱼类和鳄鱼在河流中死亡,包括多环芳烃在内的有机污染物被确定为促成因素。

在其他研究中,研究人员发现,PAHS在阳光下分解,但是形成的较小的“儿童”化合物(光Phoducts),可以比较大的“母体”化合物更毒性。

Seopela和来自马里兰州的Chesapeake生物实验室的研究人员环境科学中心为他们的实验室进行了闭路再循环系统。

他们测试了美国环保局列为优先污染物的五种多环芳烃。它们分别是萘、蒽、苯并(a)蒽、苯并(a)芘和苯并(ghi)苝。

对于每个PAH,它们在纯水中测试了纯净样品作为对照。然后他们在纯水中测试了每种纯净的PAH,用特定量的天然有机物(NOM)添加以模拟河流和坝体条件。他们自己测试了每个PAH,然后将所有人混在一起,看看会发生什么。

“我们发现,当阳光下降在父母的父亲身上时,它会崩溃到较小的”儿童PAH,我们呼叫降级产品。但与此同时,也形成了完全不同的副产品,“马里兰大学Chesapeake生物实验室的迈克尔·吉奥斯教授说。

“这很讨论。亲本PAH化合物,降解的儿童PAH和副产物,或光PORDODES,可能在受PAHS影响的河流和水坝中同时存在,“他继续。

“我们还发现,切萨皮克生物实验室助理研究化学家斯劳德研究员博士,5至6个环PAHS在纯净水中比双环PAH迅速下降得多。

“但是在水中有更多的有机质物质时,降解会减慢。我们预计PAH在水上河流或沉积物中需要很长时间才能崩溃。比三个小时长得多,一点PAH在实验室里的纯净水中降低了。

“本研究中使用的程序可用于了解其他PAHS如何降级,以及它们将成为淡水环境中的内容,”权力说。

Seopela说:“这意味着依赖于那种水的人,动物和植物可能在同一时间内暴露于毒素的较大毒素,而不是从源代码等来源发出。”

参考:maapelo Pearl Seopela, Leanne C. Powers, Cheryl Clark, Andrew Heyes和Michael Gonsior的《综合荧光测量、平行因子分析和gc -质谱法评估淡水系统中多环芳烃的光降解》,2020年12月21日,ChemoSphere
DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2020.129386

这项工作基于全国南非国家研究基金会支持的研究(授予编号:111211);和富布赖特奖学金计划(奖励号码:E0566195)。

作者要感谢马里兰州大学环境科学Chesapeake生物实验室中心作为富布赖特主办机构。

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