伊拉克人群交通相关空气污染的免疫学影响：一项前瞻性横断面研究

这篇前瞻性研究通过创新设计的替代燃烧生成系统（BP100），系统评估了军事焚烧坑（burn pits）和城乡交界火灾（WUI fires）产生的复杂气溶胶排放特征。研究采用改良颗粒炉燃烧含塑料/橡胶的定制颗粒，结合航空燃油（JF）加速剂，通过实时气溶胶粒径分布（PSD）、挥发性有机物（TVOC）和化学组分（GC-MS）分析，揭示了超细颗粒（<100 nm）与潜在致癌物（甲醛、丙烯醛）的暴露风险，为建立吸入毒理学（iTOX）动物模型提供了关键暴露参数。

　　

摘要亮点

研究团队开发了新型替代燃烧排放生成系统，通过改造颗粒炉燃烧含塑料/橡胶的定制燃料颗粒，模拟军事焚烧坑和城乡交界火灾的复杂气溶胶。该系统可精确控制颗粒进料速率（1-34 g/min）和航空燃油（JF）添加量（0-1 mL/min），实时监测显示：纯颗粒燃烧产生7.0×10⁶ #/cc颗粒浓度，添加JF后增至4.5×10⁷ #/cc，但总挥发性有机物（TVOC）从0.97 ppm降至0.63 ppm。化学分析鉴定出甲醛（IARC 1类致癌物）和丙烯醛等危险组分，电子显微镜证实10 nm-1 μm超细颗粒的存在。

引言背景

全球空气污染已成为第二大死亡风险因素（2024年报告显示810万人死亡），军事焚烧坑和野火产生的混合气溶胶与慢性多症状疾病（CMI）密切相关。约28%的海湾战争退伍军人出现包含肺功能损伤、认知障碍的"海湾战争综合征"，而现代战区部署人员中19%预计将发展为CMI。研究通过可控燃烧系统模拟真实暴露场景，填补了现有石英管加热设备的材料限制缺陷。

方法创新

燃料设计：商业木颗粒（Greene Team）与含10-25%塑料/橡胶的定制颗粒对比；系统架构：WVU iTOX研发的BP100生成器配备三路采样端口（燃烧室/烟道/暴露舱），结合SMPS-APS（粒径分析）、MOUDI（质量浓度）和GC-MS（化学 speciation）；关键参数：恒温200°C、12 LPM气流下，JF添加使有机碳（OC）排放降低40倍（170→4 mg/m³）。

核心发现

颗粒特性：

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  粒径分布呈多分散性（GSD>1.5），计数中值直径（CMD）<200 nm

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  JF使质量中值空气动力学直径（MMAD）从0.162增至0.183 μm

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  热泳采样器（TPS100）捕获到金属元素（SEM-EDS证实）

化学特征：

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  定制颗粒含4%甲基丙烯酸甲酯和10%甲基异丁基酮

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  多环芳烃（PAH）中萘衍生物显著

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  碳组分分析显示元素碳（EC）占比随JF增加

应用前景

该平台可模拟不同燃烧阶段（阴燃/明火），未来将拓展至：

1. 1.

   区域特异性生物质（如加拿大野火松木、夏威夷建材）排放研究

2. 2.

   "房屋颗粒"开发（含现代建材组分）

3. 3.

   气溶胶老化过程对毒性影响评估

   为制定退伍军人、消防员等高危人群的暴露限值提供科学依据。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献记载结论）