汽车尾气排放颗粒物粒度特性及生物毒害机理的研究

课题从汽车尾气颗粒物的粒度特性检测技术研究出发，研究颗粒物的显微结构、理化特性以及粒径分布规律；通过分级捕获的汽车尾气颗粒物，研究不同粒度颗粒物对细胞的炎性作用及毒性机理。. 首先进行颗粒物粒度的激光测量方法研究，针对过去传感器重复性不高的关键问题，设计新型检测装置，提高接收效率及仪器的准确性；采用插入函数法，改进了过去测试谱中噪声较大易引起误读的缺陷。建立大气颗粒物的消光系数计算模型，研究其对大气能见度的影响。. 其次研究汽车尾气颗粒物的粒度分布特性和排放控制机理及技术。(1)柴油机排出尾气中，在中高负荷工况下，颗粒质量浓度按粒径呈近似的单峰对数正态分布，而且随着负荷增大峰值粒径向小粒径方向偏移；颗粒质量平均直径主要落在0.32~0.56μm粒径级。(2)通过N2氛围下颗粒物热重特性分析确定颗粒物中各组分含量；较小粒径级颗粒物吸附的SOF越多，其失重峰值速率越大。通过FWO法拟合计算得到soot氧化反应活化能。触媒的加入可明显降低干碳烟氧化活化能，主要体现于起燃温度、燃尽温度及其失重速率峰值温度等特征参数上；据此，可实现不同含量下不同种类触媒催化性能的甄别和评判。(3)利用索氏萃取并蒸馏提纯后并进行气相色谱-质谱分析，得到颗粒物SOF中各有机物的种类和含量，为后继颗粒物的生物毒性研究提供基础数据。(4)通过研究颗粒捕集器过滤体的结构参数如孔道宽度、孔道长度、壁面厚度、壁面渗透率和入口流速对压降和捕集过滤效率的分布与影响因素，为优化颗粒捕集器的效能提供技术支持。. 最后以分级捕获的不同粒度汽车尾气颗粒物混悬液（100μg/ml）染毒A549细胞，用RT-PCR法检测细胞TNF-α、IL-6及NF-κB（P65）基因表达、用Western Blot法检测胞浆及核内NF-κB（P65）蛋白表达、用MTT法测定细胞存活率、同时测定细胞培养上清液中乳酸脱氢酶（LDH）、胞内超氧化物歧化酶（SOD）的活性以及胞内丙二醛（MDA）生成量，由此研究颗粒物对生物的毒性机理，提出合理有效的控制措施的建议。. 课题从多学科交叉结合的角度，解决了汽车尾气颗粒物采集、分级、颗粒特性检测与规律分析、不同粒径颗粒物的生物毒性机理等研究内容之间的相互衔接、递进互补的问题。