非洲野火燃烧BaP排放对区域和全球环境以及人群健康的影响

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野火引起的植被燃烧会向大气中释放大量的气溶胶和有毒化学物质,导致环境污染和健康风险。在这些释放的污染物中,苯并(a)芘(Benzo(a)pyrene,BaP)是16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)中毒性最强的同系物,被国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)列为一类致癌物(group 1),由于BaP对人群健康的高致癌风险而受到广泛关注。在过去几十年中,非洲地区野火燃烧面积约占全球燃烧面积的70%。特别是在撒哈拉以南的非洲国家和地区,每年都经历着世界上最严重的野火燃烧。在这些国家和地区,野火燃烧是当地环境中多环芳烃最主要的来源,70%~80%的多环芳烃来自于野火燃烧。尽管非洲野火对当地乃至邻近大陆造成了严重的空气污染,但目前科学家对非洲地区BaP污染的研究主要集中于其污染现状及来源调查上。由于缺乏非洲野火生物质燃烧排放以及相关空气污染的研究和数据,因此对非洲地区来自野火燃烧的PAHs排放对非洲和其它大陆的健康影响评估十分匮乏,导致区域和全球多环芳烃环境污染评估存在很大不确定性。基于课题组最近研发的全球野火BaP排放清单,本研究利用修改后的全球大气传输模型Can METOP定量评估了非洲的BaP污染以及相应的健康效应,分析了2001年至2014年非洲的BaP环境循环及其对其它大陆的影响。与广泛使用的北京大学全部门排放清单(PKU-FUEL all sectors)相比,该清单主要依据最新的森林碳储量和MODIS燃烧面积做了较大改进。研究结果显示,2001年至2014年,非洲野火排放的BaP占全球所有部门排放总量的48%,并且在过去十几年间,这一比例还在不断增加。鉴于世界范围内的大气污染物排放控制使来自于人为排放的BaP持续下降,预计非洲的野火生物质燃烧排放很可能在全球多环芳烃排放和污染中占主导地位。模拟结果显示,撒哈拉以南非洲地区的BaP排放和浓度明显较高,这些地区的年平均BaP浓度高达5-8 ng/m~3。对比北大全部门排放清单的模拟结果,本研究发现野火排放清单模拟的年平均浓度比北大全部门排放清单模拟的浓度高出近2倍,本研究认为这可能是由于北大排放清单中使用的是旧版MODIS燃烧面积,忽略了小型火灾的燃烧面积,从而导致北大清单对非洲地区BaP排放和污染的低估。本研究进一步定量评估了非洲野火燃烧引发的BaP污染对其它大陆的影响。结果表明,非洲野火燃烧在某种程度上对欧洲、南美洲及其它地区造成了不同程度的BaP污染,影响强弱取决于污染源-受体的远近程度和有利的大气环流驱动的大气传输路径。基于野火排放清单模拟的非洲地区BaP平均大气浓度,本研究评估了由于BaP的呼吸暴露而导致的终身癌症风险(Lifetime cancer risk,LCR)。结果显示,许多非洲国家的LCR值超过了1×10-6的可接受风险水平,其中一些国家的LCR值超过了1×10-4,具有极高的暴露风险。
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