[发明专利]一种模拟黑碳气溶胶人体暴露的方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟黑碳气溶胶人体暴露的方法及其专用装置。

背景技术

黑碳气溶胶(Black carbon，BC)是指化石燃料或生物质燃料等富含碳的物质不完全燃烧生成的颗粒物。BC是大气气溶胶的重要组成部分，在大气中的浓度一般在几个到十几个μg/m³左右。BC的主要来源为柴油燃烧，1996年全球BC排放量约为8Tg[Bond，T.C.et al.A technology-based global inventory of black and organic carbon emissions from combustion.J.Geophys.Res.，2004，109，doi：10.1029/2003JD003697.]。对2005年夏季北京和上海地区的观测表明，黑碳在大气中的平均浓度分别为2.37(±1.79)和5.47(±4.00)μg/m3，占PM2.5(粒径小于2.5μm的粒子)质量的3.1％和7.8％[Zhou X.H.，Gao J.，Wang T.，Wu W.SH.，Wang W.X.，Measurement of black carbon aerosols near two Chinese megacities and the implications for improving emission inventories，Atmospheric Environment，2009，43，3918-3924]。

黑碳气溶胶具有多孔性，粒径约在0.01～1μm，在大气中可进行各种化学、光化学反应和非均相反应，在气粒转化过程中起着重要作用。尽管黑碳气溶胶在大气中的浓度较低，但它对环境有很重要的影响。一方面，由于黑碳气溶胶在从可见光到红外的波长范围内对太阳辐射都有强烈的吸收效应，所以对区域和全球气候有着重要的影响；另一方面，由于黑碳气溶胶粒径小，属于入肺颗粒物，其表面积大，可吸附其它污染物(如多环芳烃类、重金属等)，并通过呼吸作用，夹带所吸附的有毒物质进入人体，从而引起呼吸系统哮喘以及心血管病、癌症等疾病的发生，危害人类健康。

早期的模拟黑碳颗粒物的人体控制暴露实验，是由一个柴油车发动机作为发生源，柴油尾气经稀释后进入暴露舱中[Nordenhall，C.；Pourazar，J.；Blomberg，A.；Levin，J-O.；Sandstrom，T.；Adelroth，E.Airway inflammation following exposure to diesel exhaust：a study of time kinetics using induced sputum.Eur，Respir.J.2000，15(6)，1046-1051.]。研究发现，大部分受试人有眼痒等急性症状，但肺功能不受影响。对于BC颗粒物的暴露，采用黑碳气溶胶发生器进行发生的很少，并且在研究中需要加强剂量-效应方面的研究，以及进行生物标记物等方面的深入探讨。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟黑碳气溶胶人体暴露的方法及其专用装置。

本发明所提供的模拟黑碳气溶胶人体暴露的试验装置，包括：一给气装置、一黑碳气溶胶发生器、一CO吸收器、一静电中和器和一暴露舱；所述给气装置、黑碳气溶胶发生器、CO吸收器和静电中和器置于所述暴露舱的外部，且所述给气装置、黑碳气溶胶发生器、CO吸收器、静电中和器和所述暴露舱依次通过接口管路相连接。

本发明中，所述给气装置用于提供包括丙烷气、氮气和空气的气体，控制丙烷气、氮气和空气的流量比为1∶(90-125)∶(25-400)，以调节黑碳气溶胶的出口浓度和粒径大小。

所述黑碳气溶胶发生器，发生的重现性好。在发生黑碳气溶胶的5-200秒内，可获得均一的暴露浓度，标准偏差在5％以内。此处的“标准偏差”是从黑碳气溶胶发生器本身发生精密度(重复性)进行考量。

所述黑碳气溶胶发生器具体可为RSG-5202黑碳气溶胶发生器。

由于本发明中的黑碳气溶胶是通过丙烷气的不完全燃烧来获得的，此过程中会产生一定量的CO，为了避免对人体的伤害，所以安置CO吸收管吸收产生的CO。所述CO吸收器，采用的吸收剂为贵金属/过渡金属/多元氧化态活性体系(如Pt-Fe/γ-Al₂O₃)。

所述静电中和器置于CO吸收器和暴露舱之间，用以中和产生的黑碳气溶胶的电荷。所述静电中和器具体可为EAN-581气溶胶静电中和器。