Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự tương quan giữa các dấu hiệu đốt sinh khối trong các hạt bụi đô thị và nông thôn ở Silesia - Nghiên cứu trường hợp
Tóm tắt
Các dấu hiệu chính của việc đốt sinh khối là các sản phẩm phân hủy nhiệt từ biopolymer cellulose, cụ thể là các dẫn xuất didehydromonosaccharide levoglucosan, galactosan và mannosan, cùng với dẫn xuất axit resin dehydroabietic acid, với sự đóng góp nhỏ từ β-sitosterol. Trong mùa đông năm 2017/2018, levoglucosan, galactosan và mannosan đã được đo lường tại hai địa điểm ở Silesia, một khu vực nông thôn (Rokitno) và một khu vực công nghiệp (Zabrze). Kết quả cho thấy nồng độ trung bình của các dấu hiệu tổng hợp được xác định là 737 ng/m3 cho Zabrze và 465 ng/m3 cho Rokitno. Levoglucosan là dấu hiệu phong phú nhất; nó chiếm 83,2% trong tổng số các dấu hiệu xác định ở Zabrze và 78,1% tại Rokitno. Tỉ lệ của levoglucosan so với mannosan đã được sử dụng để tái tạo nguồn gốc của các sản phẩm phụ sinh ra từ quá trình đốt trong các aerosol trong khí quyển. Tỉ lệ levoglucosan so với mannosan cho Zabrze là 8,9 và cho Rokitno là 5,3; tỉ lệ levoglucosan so với tổng giá trị của mannosan và galactosan lần lượt là 6,2 và 3,8 cho Zabrze và Rokitno. Sự tương quan giữa các dấu hiệu là cao (0,73 đến 0,97) và cho thấy tính tuyến tính. Để so sánh loại nhiên liệu (bằng hệ số phân kỳ (CD)) giữa các địa điểm khác nhau, các kết quả từ một công trình trước đó tại khu nghỉ dưỡng Krynica đã được sử dụng. CD giữa Krynica và Rokitno cũng như Krynica và Zabrze lần lượt bằng 0,633 và 0,712. CD giữa Rokitno và Zabrze bằng 0,175. Mặc dù các phép đo dấu hiệu đốt sinh khối chủ yếu là cục bộ, nhưng chúng có ảnh hưởng lớn đến ô nhiễm không khí và sự thay đổi khí hậu.
Từ khóa
#đốt sinh khối #levoglucosan #galactosan #mannosan #ô nhiễm không khí #khí hậuTài liệu tham khảo
Bae, M.-S., Lee, J. Y., Kim, Y.-P., Oak, M.-H., Shin, J.-S., Lee, K.-Y., Lee, H., Lee, S. Y., & Kim, Y.-J. (2012). Analytical methods of levoglucosan, a tracer for cellulose in biomass burning, by four different techniques. Asian Journal of Atmospheric Environment, 6, 53–66. https://doi.org/10.5572/ajae.2012.6.1.053
Bhattarai, H., Saikawa, E., Wan, X., Zhu, H., Ram, K., Gao, S., Kang, S., Zhang, Q., Zhang, Y., Wu, G., Wang, X., Kawamura, K., Fu, P., & Cong, Z. (2019). Levoglucosan as a tracer of biomass burning: Recent progress and perspectives. Atmospheric Research, 220, 20–33. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.01.004
bin Abas, M. R., Oros, D. R., & Simoneit, B. R. T. (2004). Biomass burning as the main source of organic aerosol particulate matter in Malaysia during haze episodes. Chemosphere, 55, 1089–1095. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.02.002
Caseiro, A., & Oliveira, C. (2012). Variations in wood burning organic marker concentrations in the atmospheres of four European cities. Journal of Environmental Monitoring, 14, 2261–2269. https://doi.org/10.1039/c2em10849f
Dixon, R. W., & Baltzell, G. (2006). Determination of levoglucosan in atmospheric aerosols using high performance liquid chromatography with aerosol charge detection. Journal of Chromatography A, 1109, 214–221. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.01.021
Fabbri, D., Torri, C., Simoneit, B. R. T., Marynowski, L., Rushdi, A. I., & Fabiańska, M. J. (2009). Levoglucosan and other cellulose and lignin markers in emissions from burning of Miocene lignites. Atmospheric Environment, 43, 2286–2295. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2009.01.030
Fuller, G. W., Tremper, A. H., Baker, T. D., Yttri, K. E., & Butterfield, D. (2014). Contribution of wood burning to PM10 in London. Atmospheric. Environment., 87, 87–94. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.12.037
Galindo, N., Clemente, A., Yubero, E., Nicolás, J. F., & Crespo, J. (2021). PM10 chemical composition at a residential site in the western Mediterranean: Estimation of the contribution of biomass burning from levoglucosan and its isomers. Environmental. Research, 196, 110394.
Gao, S., Hegg, D. A., Hobbs, P. V., Kirchstetter, T. W., Magi, B. I., & Sadilek, M. (2003). Water-soluble organic components in aerosols associated with savanna fires in southern Africa: Identification, evolution, and distribution. Journal of Geophysical Research, 108(8491), 1–16. https://doi.org/10.1029/2002JD002324
Graham, B., Mayol-Bracero, O. L., Guyon, P., Roberts, G. C., Decesari, S., Facchini, C. M., Artaxo, P., Maenhaut, W., Köll, P., & Andreae, M. O. (2002). Water-soluble organic compounds in burning aerosols over Amazonia: 1. Characterization by NMR and GC-MS. Journal of Geophysical Research, 107(8047), 1–16. https://doi.org/10.1029/2001JD000336
Hedberg, E., Johansson, C., Johansson, L., Swietlicki, E., & Brorström-Lundén, E. (2006). Is levoglucosan a suitable quantitative tracer for wood burning? Comparison with receptor modeling on trace elements in Lycksele, Sweden. Journal of the Air & Waste Management Association, 56, 1669–1678. https://doi.org/10.1080/10473289.2006.10464572
Hennigan, C. J., Sullivan, A. P., Collet, J. L., Jr., & Robinson, A. L. (2010). Levoglucosan stability in biomass burning particles exposed to hydroxyl radicals. Geophysical Research Letters, 37(L09806), 1–4. https://doi.org/10.1029/2010GL43088
Hennigan, C. J., Miracolo, M. A., Engelhart, G. J., May, A. A., Presto, A. A., Lee, T., Sullivan, A. P., McMeeking, G. R., Coe, H., Wold, C. E., Hao, W.-M., Gilman, J. B., Kuster, W. C., de Gouw, J., Schichtel, B. A., Collett, J. L., Jr., Kreidenweis, S. M., & Robinson, A. L. (2011). Chemical and physical transformations of organic aerosol from the photo-oxidation of open biomass burning emissions in an environmental chamber. Atmospheric Chemistry and Physics, 11, 7669–7686. https://doi.org/10.5194/acp-11-7669-2011
Janoszka, K., & Czaplicka, M. (2019). Methods for the determination of levoglucosan and other sugar anhydrides as biomass burning tracers in environmental samples – A review. Journal of Separation Science, 42, 319–329. https://doi.org/10.1002/jssc.201800650
Janoszka, K., Czaplicka, M., & Klejnowski, K. (2020). Comparison of biomass burning tracer concentrations between two winter seasons in Krynica Zdrój. Air Quality, Atmosphere and Health, 13, 379–385. https://doi.org/10.1007/s11869-020-00801-1
Jiang, N., Dong, Z., Xu, Y., Yu, F., Yin, S., Zhang, R., & Tang, X. (2018). Characterization of PM10 and PM2.5 source profiles of fugitive dust in Zhengzhou. China Aerosol and Air Quality Research, 18, 314–329. https://doi.org/10.4209/aaqr.2017.04.0132
Jordan, T. B., Seen, A. J., & Jacobsen, G. E. (2006). Levoglucosan as an atmospheric tracer for woodsmoke. Atmospheric Environment, 40, 5316–5321. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2006.03.023
Klejnowski, K., Janoszka, K., & Czaplicka, M. (2017). Characterization and seasonal variation of organic and elemental carbon and levoglucosan in PM10 in Krynica Zdroj. Poland. Atmosphere, 8, 1–13. https://doi.org/10.3390/atmos8100190
Kong, S., Ji, Y., Lu, B., Chen, L., Han, B., Li, Z., & Bai, Z. (2011). Characterization of PM10 source profiles for fugitive dust in Fushun-a city famous for coal. Atmospheric Environment, 45, 5351–5365. https://doi.org/10.1015/j.atmosenv.2011.06.050
Li, Z., Guo, S., Li, Z., Wang, Y., Hu, Y., Xing, Y., Liu, G., Fang, R., & Zhu, H. (2020). PM2.5 associated phenols, phthalates, and water soluble ions from five stationary combustion sources. Aerosol and Air Quality Research, 20, 61–71. https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.11.0602
Mkoma, S. L., Kawamura, K., & Fu, P. Q. (2013). Contribution of biomass/biofuel burning to organic aerosol and particulate matter in Tanzania, East Africa, based on analyses of ionic species, organic and elemental carbon, levoglucosan and mannosan. Atmospheric Chemistry and Physics, 13, 10325–10338. https://doi.org/10.5194/acp-13-10325-2013
Oros, D. R., & Simoneit, B. R. T. (2001). Identification and emission factors of molecular tracers in organic aerosols from biomass burning, part 1: Temperate climate conifers. Applied Geochemistry, 16, 1513–1544.
Piot, C., Jaffrezo, J.-L., Cozic, J., Pissot, N., Haddad, I. E., Marchand, N., & Besombes, J.-L. (2012). Quantification of levoglucosan and its isomers by high performance liquid chromatography – Electrospray ionization tandem mass spectrometry and its applications to atmospheric and soil samples. Atmospheric Measurement Techniques, 5, 141–148. https://doi.org/10.5194/amt-5-141-2012
PN-EN 12341:2014–07. Ambient air – Standard gravimetric measurement method to determine the concentration of mass fractions PM10 or PM 2.5 particulate matter; The National Standards Authority of Ireland (NSAI): Dublin, Ireland, 2014
Poor, M. W. (2002). Levoglucosan in PM2.5 at the Fresno supersite. Journal of the Air & Waste Management, 52, 3–4. https://doi.org/10.1080/10473289.2002.10470760
Puxbaum, H., Caseiro, A., Sánches-Ochoa, A., Kasper-Gielb, A., Claeys, M., Gelencsér, A., Legrand, M., Preunkert, S., & Pio, C. (2007). Levoglucosan levels at background sites in Europe for assessing the impact of biomass combustion on the European aerosol background. Journal of Geophysical Research, 112(D23S05), 1–11. https://doi.org/10.1029/2006JD008114
Resolution of the Sejmik no. V/36/1/2017, https://powietrze.slaskie.pl/index.php/content/uchwala-sejmiku-nr-v3612017
Rodrigues, E. S., Perron, M. M. G., Strzelec, M., Proemse, B. C., Bowie, A. R., & Paull, B. (2020). Analysis of levoglucosan and its isomers in atmospheric samples by ion chromatography with electrospray lithium cationisation – Triple quadrupole tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 1610, 1–14. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2019.460557
Saarikoski, S., Carbone, S., Decesari, S., Giulianelli, L., Angelini, F., Canagaratna, M., Ng, N. L., Trimborn, A., Facchini, M. C., Fuzzi, S., Hillamo, R., & Worsnop, D. (2012). Chemical characterization of springtime submicrometer aerosol in Po Valley. Italy. Atmospheric of Chemistry and Physics, 12, 8401–8421. https://doi.org/10.5194/acp-12-8401-2012
Saarnio, F., Teinilä, K., Aurela, M., Timonen, H., & Hillamo, R. (2010). High-performance anion-exchange chromatography-mass spectrometry method for determination of levoglucosan, mannosan, and galactosan in atmospheric fine particulate matter. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 398, 2253–2264. https://doi.org/10.1007/s00216-010-4151-4
Schkolnik, G., & Rudich, Y. (2006). Detection and quantification of levoglucosan in atmospheric aerosol: A review. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 385, 26–33. https://doi.org/10.1007/s00216-005-0168-5
Schmidl, C., Marr, I. L., Caseiro, A., Kotianová, P., Berner, A., Bauer, H., Kasper-Giebl, A., & Puxbaum, H. (2008). Chemical characterization of fine particle emissions from wood stove combustion of common woods grooving in mid-European Alpine regions. Atmospheric Environment, 42, 126–141. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.09.028
Simoneit, B. R. T., Schauer, J. J., Nolte, C. G., Oros, D. R., Elias, V. O., Fraser, M. P., Rogge, W. F., & Cass, G. R. (1999). Levoglucosan. A tracer for cellulose in biomass burning and atmospheric particles. Atmospheric Environment, 33, 173–182.
Sullivan, A. P., May, A. A., Lee, T., McMeeking, G. R., Kreidenweis, S. M., Akagi, S. K., Yokelson, R. J., Urbanski, S. P., & Collett, J. L., Jr. (2014). Airborne characterization of smoke marker ratios from prescribed burning. Atmospheric Chemistry and Physics, 14, 10535–10545. https://doi.org/10.5194/acp-14-10535-2014
Tan, J.-H., Duan, J.-C., Chai, F.-H., He, K.-B., & Hao, J.-M. (2014). Source apportionment of size segregation fine/ultrafine particle by PMF in Beijing. Atmospheric Research, 139, 90–100. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2014.01.007
Xu, C., & You, C. (2021). Pristine atmospheric condition over the Third Pole: An insight from levoglucosan records. Geoscience Frontiers, 12, 851–856. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2020.09.003
Yin, X., de Foy, B., Wu, K., Feng, C., Kang, S., & Zhang, Q. (2019). Gaseous and particulate pollutants in Lhasa, Tibet during 2013–2017: Spatial variability, temporal variations and implications. Environmental Pollution, 253, 68–77. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.06.113
Zhang, T., Claeys, M., Cachier, H., Dong, S., Wang, W., Maenhaut, W., & Liu, X. (2008). Identification and estimation of the biomass burning contribution to Beijing aerosol using levoglucosan as a molecular marker. Atmospheric Environment, 42, 7013–7021. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.04.050
Zhang, Z., Gao, J., Zhang, L., Wang, H., Tao, J., Qiu, X., Chai, F., Li, Y., & Wang, S. (2017). Observations of biomass burning tracers in PM2.5 at two megacities in North China during 2014 APEC summit. Atmospheric Environment, 169, 54–64. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.09.011