1.介绍 生物燃烧因为所散发的颗粒和气体污染物对可见性，人类健康和全球气候的影响，在 过去十年引起了全球的关注露天的生物焚烧是处理农业垃圾的方式，也是空气污染的一 大来源首要的污染泄露是一氧化碳，碳氢化合物和伴随着少量氧化氮和硫的悬浮颗粒 此外，还有一些挥发性的有机混合物和多环芳烃，它们中多含有对人体致癌的物质 多环芳烃是一种广泛存在的环境污染物，一般含有两个到八个的芳香环，并且在有机 材料不完全燃烧时形成目前在燃烧参数对多环芳烃在生物燃烧时的泄露的研究仍处于初 级阶段除了在温度方面，很少有研究去证明燃烧参数对多环芳烃泄露的其他影响即使 是在研究温度上，研究报告也都是互相矛盾的因此，实行一个详细的研究去验证燃烧参 数对生物燃烧过程中产生的多环芳烃的影响是很有必要的 在中国，大米是南方的主要作物，大豆则广泛栽种于北方因此，大米和大豆秆是中 国两种不同种类的有机物在中国，这些秸秆的可用性大约占一亿三千两百万吨，其中有 两千九百三十万吨在 2003 年被焚烧在这次研究中，大米和大豆秸秆被选中用于检测多环 芳烃释放，检测过程将在管式炉系统中进行研究的目的是：（1）评估大米和大豆秸秆燃 烧时多环芳烃释放程度；（2）研究燃烧参数对秸秆焚烧过程中多环芳烃释放影响，包括温 度，含湿量和补充空气中的含氧量；（3）建立秸秆焚烧中的多环芳烃释放的鉴别标准，并 且提供评估中国秸秆焚烧中多环芳烃释放的总量。
2.实验方法 2.1 焚烧系统 Fig.1 展示了管式炉系统的原理图这个系统包含了 3 个部分：供气系统，管式炉和 多环芳烃采样实验开始，管式炉被调到合适的温度，气体以 1.0 L min-1 的速率充进石 英管中然后，装着秸秆的陶瓷船被迅速放入石英管，多环芳烃采样试管也被同时连接到 石英管秸秆焚烧气体中的多环芳烃通过 XAD-2 树脂和玻璃纤维过滤器收集起来2.2 秸秆样本的准备和燃烧参数 粉状的大米和大豆秸秆被放在 105 摄氏度的烤箱中烘干 24 小时，然后放置到一个干燥 器上以达到室温，接着进行加载水分秸秆（0.6 克）被放到陶瓷船上并在各实验中燃烧 20 分钟实验要反复进行 3 次，报告中的实验结果是 3 次实验的平均值 烘干的大米和大豆秸秆中的含水量被检测为 0，并且分别在标准补充空气 （Vn2/Vo2=79/21）中被燃烧至 200,300,400,500,600 和 700 摄氏度 不同含水量的大豆秸秆是通过把 20 克烘干秸秆和不同量的水分密封在乙烯包中获得的， 晃动乙烯包直至水分完全被吸收秸秆的含水量分别为百分之 0,10,20 和 30样本在 700 摄氏度中伴随着标准的空气补给燃烧。
烘干大豆秸秆也同样在 700 摄氏度中燃烧伴随着混合气体（N2 和 O2） 含氧量分别占 混合气体的百分之 0,21,40,60,80 和 1002.3 分析多环芳烃样本 气相的多环芳烃被 XAD-2 树脂吸收，它被二氯甲烷和甲醇净化直至多环芳烃极值不能 再在 HPLC 中找到粒状的多环芳烃通过一个经过 6 小时 500 摄氏度热处理，已经除去了有 机污染物的 25 毫米的玻璃纤维过滤器所收集采样之后，玻璃纤维过滤器被切成片状，并 放置于一个含有 10 毫升二氯甲烷的 25 毫升的玻璃有塞试管中XAD-2 树脂被倒入一个含 有 20 毫升二氯甲烷和氰化甲烷的 25 毫升的玻璃有塞试管中然后样本进行 30 分钟的声波 降解这些样本被实行 30 分钟的声波讲解，当水在超声波清洗器中被不断替换以防止过热随后，2 毫升的 XAD-2 树脂和玻璃纤维过滤器分别通过含有 11 毫升乙烷溶液和二氯甲烷混 合物的 2.0 硅胶柱层析被转移含有 50 微升 DMSO 的溶液在与室温相同的温和氮气作用下蒸发，然后再加入 950 微升的氰化甲烷大约 0.2 克的干燥秸秆和焚烧残渣被放入一个含有 10 毫升二氯甲烷的 25 毫升的有塞 试管中分别进行 30 分钟的声波讲解。
接下来的步骤与上述的相同样本被分析出以下 16 种多环芳烃：NA, ACY, AC, FLUOR, PHEN, AN, FLUR, PY, BaA, CHRY, BbF, BkF, BaP, DA, BP, IN多环芳烃样本由 HPLC（Agilent, USA）测定，含有一种Lichrospher PAH 高效液相色谱柱，一个荧光检测器和一个紫外线检测器（只检测 ACY） 16 种多环芳烃在 HPLC 通过水和氰化甲烷的线性曲线动态阶段区分开来（体积比在 0~3 分钟维持在60/40，在 3~30 分钟变成 0/100，并且维持到检测后 42 分钟） 动态阶段的流量是 1.0 mL min-1，并且高效液相色谱柱始终保持在 30 摄氏度2.4 质量控制多环芳烃回收研究用于展示分析手段的有效性我们制作了干净的 XAD-2，玻璃纤维过滤器和无掺杂的多环芳烃标准样本来使之与提取物的浓度相符合，例如，分别在气相阶段的1,2,3,4,5 微克 mL-1，粒状阶段的 0.5,1,1.5,2,2.5 微克 mL-1 和 PHEN 空白样品的0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 微克 mL-1。
16 种多环芳烃的回收范围从 85±2.0%到 98.7±3.8%除了 NA（NA 的回收包括 77.0±2.7% 78.8±5.4% 78.8±5.4%分别对应汽相，粒子相，秸秆燃烧后残留） 3.结果和详述3.1 干秸秆焚烧的多环芳烃释放炉温从 200 到 700 摄氏度不等，区间间隔为 100 摄氏度，因为露天秸秆焚烧的实际的温度不可能超过这个范围多环芳烃是伐的总量展示在图表 2 中在 200 到 700 度燃烧温度内燃烧的大米秸秆到大豆秸秆的 16 种多环芳烃的总释放量的范围分别为 9.29 到 23.6 微克每克和3.13 到 49.9 微克每克大米秸秆到大豆秸秆燃烧的 NA 的总释放量范围分别为 3.45 到 6.14 微克每克和 0.913 到 20.4 微克每克，是∑PAHs 的主要成分，分别占 26.0 到 37.1 的百分比和 29.1到 41.0 的百分比此外，大米秸秆焚烧产生的 PHEN 的释放量被检测为 2.67 到 5.30 微克每克，大豆秸秆的数值为 0.400 到 8.07多环芳烃释放的总量随着实验温度的增加而增长，这与之前的研究结果是一致的最适合多环芳烃形成的温度在 700 到 900 摄氏度之间，它们能在更高的温度时被分解。
Wheatley 认为低温时多环芳烃释放的减少是因为不完全燃烧然而，Gulyurtlu 认为低温时产生较少多环芳烃是因为热解而不是不完全燃烧未加工的秸秆和燃烧剩余物中的多环芳烃浓度也受到检测结果表明未加工大米和大豆秸秆中的∑PAHs 含量分别为 0.196 微克每克和 0.102 微克每克大米和大豆秸秆燃烧剩余物中的∑PAHs 含量范围分别为 4.07 到 23.7 纳克每克和 8.31 到 83.5 纳克每克未加工和燃烧剩余物中的多环芳烃含量大约比秸秆燃烧要低 2 到 3 级，表明秸秆燃烧产生的多环芳烃更多来自有机燃烧而不是未加工原料从以上的结果中可以看出，燃烧对多环芳烃产量的影响是可以被计算出的，并且这占总多环芳烃产量的 80.6 到 100%总之，燃烧产生的影响随着燃烧温度的升高增长最低燃烧影响是对 BP，一种被检测出存在于 200 度燃烧的大米秸秆重，并且这一贡献值在低于 700 度燃烧温度的各多环芳烃中占据多达 94%的比例3.2 含水量对多环芳烃释放的影响为了检测燃烧参数对多环芳烃释放的影响，大豆秸秆被选中在 700 摄氏度中燃烧以用于以下的实验，因为综上所有实验结果，最高的多环芳烃释放总量是在那种情况下产生的。
Fig.3 描述了含水量对大豆秸秆燃烧产生的多环芳烃释放量的影响据观察，多环芳烃释放量随着含水量的增加而降低，并且相比较干秸秆的情况，∑PAHs 释放量在含水量为 30%时减少了78.2%再者，因含水量而减少的多环芳烃对低 MW 情况下的多环芳烃要比对高 MW 情况下的多环芳烃更为重要30%含水量情况下的大豆秸秆燃烧的 2-3 环多环芳烃释放量占干秸秆的8.1 到 34.5%而 30%含水量情况下的大豆秸秆燃烧的 5-6 环多环芳烃释放量占干秸秆的 34.8到 54.1图表二的结果表明多环芳烃释放量随着燃烧温度的降低而减少悬浮颗粒的含水量升高可以使多环芳烃率降低例如，谁可以通过以下等式引发[OH]结构：H2O+[H]=H2+[OH]· [OH]浓度的升高会提升多环芳烃损坏率其次，含水量在后燃烧区域可能通过减少反应物颗粒的压力，从而抑制多环芳烃形成最后，含水量可能会减少秸秆焚烧过程中的实际温度，因此多环芳烃释放量会因为秸秆中的含水量而减少3.3 含氧量对多环芳烃释放的影响Fig.4 展示了大豆秸秆燃烧的多环芳烃释放量和不同含氧量的供给，表明了提供的空气中的含氧量对多环芳烃释放有很大影响的释放量在 0,21,40,60,80 和 100%的含氧量空气中分别为19.4,49.9,137,64,7,26,2 和 3.01 微克每克。
对单个多环芳烃来说，释放量随着提供的空气中的含氧量的增加先上升到 40%继而逐渐减少除了 AC，它的最多释放量产生在 21%含氧量的阶段虽然没有太多含氧量对多环芳烃释放的影响的可用信息，人们普遍接受充足的含氧量和合适地混合燃烧材料能促成完全燃烧以致减少有机混合物的理论3.4 阶段分布和多环芳烃释放的鉴定标准Pankow 描述说，气相阶段的多环芳烃浓度与再冷却液气相压力有密切关系在这个研究中，多环芳烃在粒状阶段的比例随着 MW 的增加而增加很明显，PY 中的 MW 是在气相或者粒状阶段判断多环芳烃分布大量抑或少量的分界线，而这与区分烟草烟雾时是相同的PY 在气相阶段中有 44.2±7.8%，在粒状阶段有 55.8±7.8%然而，相比较周围空气，3-4 环多环芳烃在粒状阶段的比例，正如 FLUOR 和 PHEN，在秸秆焚烧时的释放要高于周围空气中的而在气相阶段，5-6 环多环芳烃在粒状阶段的比例，正如 BaP 和 BP，在秸秆焚烧时的释放要高于周围空气中近年来，人们建立了 CMB 标准以了解多环芳烃源和它们在周围空气中的浓度的关系CMB标准使用了原材料化学和物理的特征和接收器，用来确定原材料的存在，并且量化原材料对接收器的贡献。
秸秆燃烧时多环芳烃存在周围空气的重要来源，因此秸秆焚烧的多环芳烃释放的鉴定标准对于 CMB 标准是不可缺少的，以帮助它确认和量化原材料对周围空气中多环芳烃的贡献Fig.6 展示了燃烧大米和大豆秸秆的原材料多环芳烃释放的鉴定标准NA 对产生∑PAHs 作用最大，占了总多环芳烃的 35.0±7.4%，其次是 PHEN 和 FLUOR5-6 环多环芳烃占∑PAHs 值不到 1.2%3.5 中国多环芳烃释放总量的评估在中国，大米和大豆秸秆的总量每年分别可达到一亿和三千两百万吨，大约 22.2%的秸秆会被焚烧露天焚烧的燃烧温度一般都在 400 到 500 摄氏度之间因为检测到的大米和大豆秸秆焚烧释放的∑PAHs 在 400-500 摄氏度时分别为 14.4-16.1 微克每克和 4.57-10.7 微克每克，这堪比另外一个实验中的大米和大豆秸秆焚烧释放量，在中国分别为每年 320-357 吨和 32.5-76.0 吨的∑PAHs 排放到周边空气中4.总结在 200-700 摄氏度下焚烧大米和大豆秸秆产生的 16 种多环芳烃释放总量分别为 9.29-23.6微克每克和 3.13-49.9 微克每克。
在实验中，多环芳烃随着温度的升高而增加单个燃烧产生的多环芳烃的的百分比占了总多环芳烃的 80.6-100%，这也是随着焚烧温度的升高而增加的秸秆的含水量对多环芳烃形成有反作用，尤其是低 MW 多环芳烃在大豆秸秆含水量为 30%时，∑P。