焚烧路障进行抗议活动对空气中PM2.5浓度的影响：化学成分与氧化潜力的评估

《Environmental Pollution》：Effect of protesting by burning barricades on PM 2.5: chemical composition and oxidative potential evaluation

本研究针对2019年黎巴嫩10月抗议期间轮胎和废物焚烧产生的PM2.5，分析其碳质分数、水溶性离子、元素及有机化合物组成，发现元素碳、有机碳和锌占PM2.5总质量的42%，燃烧相关化合物如烷烃、PAHs等显著增加，表明开放焚烧对空气质量有显著影响，并强调非毒性替代方案的必要性。

　　

马克·法德尔（Marc Fadel）|南希·法赫里（Nansi Fakhri）|弗雷德里克·勒杜（Frédéric Ledoux）|康斯坦蒂娜·奥伊科诺穆（Konstantina Oikonomou）|让·西亚雷（Jean Sciare）|多米尼克·库尔科（Dominique Courcot）|沙贝尔·阿菲夫（Charbel Afif）

环境化学与生物相互作用研究小组（Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant, UCEIV UR4492），法国敦刻尔克滨海大学（Université du Littoral C?te d’Opale, ULCO）

摘要：

抗议活动已成为全球性现象，其中道路封锁是最常见的表达反对意见的方式之一。在许多国家，这些封锁行为包括焚烧轮胎、木材和废弃物等材料。本研究在一场活跃的焚烧抗议活动期间以及随后几天内收集了PM_2.5样本。对PM_2.5进行了分析，包括其碳质成分、水溶性离子、元素以及有机化合物（烷烃、多环芳烃（PAHs）、邻苯二甲酸盐、脂肪酸、霍帕烷、左旋葡聚糖、二噁英、呋喃和类二噁英多氯联苯）。焚烧过程中PM_2.5的主要成分是元素碳、有机碳和锌，三者合计占PM_2.5总量的42%。化学分析还显示，与燃烧相关的化合物（如烷烃、PAHs、PCDD/Fs和DL-PCBs）含量显著增加，这凸显了露天焚烧对空气质量的强烈影响。氧化潜力（OP）检测结果显示，在燃烧当天其值分别为6.6 nmol/min/m³（OP-DTT）和5.8 nmol/min/m³（OP-AA）。尽管这些氧化潜力水平几乎是非燃烧日的两倍，但与化学示踪剂和毒性当量的剧烈波动相比，增幅并不明显。时间趋势分析表明不同检测方法之间存在敏感性差异：OP-DTT更接近碳质成分（OC）的变化，而OP-AA则更受元素碳（EC）和有机成分的影响。这些发现揭示了抗议相关燃烧排放物的复杂化学性质，并强调了寻找替代这些做法的必要性。

引言

抗议活动在全球范围内日益普遍，人们走上街头要求民主、就业机会、更好的公共服务、公民权利、社会正义以及结束腐败和滥用权力。（Ortiz等人，2022年）21世纪的前二十年，全球抗议活动数量不断增加（Ortiz等人，2022年）。根据跟踪美国以外地区抗议活动的大规模动员数据项目，2000年至2020年间共有超过10,000起抗议事件发生在160个国家（Clark和Regan，2016年）。虽然大多数抗议活动的参与者规模在几百到几千人之间，但在2010年至2020年间，全球至少有900起抗议活动吸引了超过10,000名参与者。例如，在肯尼亚、德国、英国、希腊、尼日利亚和也门等国家也发生了频繁的小规模抗议（Clark和Regan，2016年）。相比之下，一些国家经历了大规模的民众动员。例如，法国的“黄背心”运动最初是针对碳税而发起的，后来扩展为反对养老金改革（Driscoll，2021年）。在香港，反对将嫌疑人引渡至中国大陆的抗议活动持续了两年多（2019-2021年），导致该国陷入最大的政治危机（BBC，2021年）。同样，在黎巴嫩，2019年10月由于严重的经济崩溃和普遍的腐败愤怒情绪，爆发了大规模抗议（Dahrouge等人，2020年）。2006年至2020年间，全球最常见的抗议形式包括游行、集会、道路封锁和罢工（Ortiz等人，2022年）。道路封锁通常通过设置物理路障或人链来阻碍交通。在某些国家，抗议者还焚烧轮胎、木材和废弃物以阻挡道路并降低能见度（Zalakeviciute等人，2021年）。特别是轮胎焚烧会产生浓密的黑烟，形成视觉和物理屏障（Zalakeviciute等人，2021年）。然而，这些材料的燃烧会释放出复杂的化学污染物，对人类健康构成严重威胁（DeMarini等人，1994年）。尽管已有大量社会研究探讨了全球抗议活动的原因和后果（Franzosi，1989年；Ortiz等人，2022年），但很少有研究关注此类事件对空气质量的影响。例如，巴塞罗那的公共交通罢工导致二氧化硫（SO₂）、一氧化碳（CO）、PM₁₀（空气动力学直径小于10 μm的颗粒物）和氮氧化物（NO_x）等污染物浓度升高（Basaga?a等人，2018年；González等人，2021年）。Meinardi等人（2008年）报告称意大利公共交通罢工期间非甲烷烃（NMHC）含量增加。相反，Brimblecombe（2020年）观察到香港抗议区域附近的二氧化氮（NO₂）浓度下降，PM_2.5（空气动力学直径小于2.5 μm的颗粒物）水平略有下降。Zalakeviciute等人（2021年）也报告称厄瓜多尔2019年全国抗议期间PM_2.5水平降低，但在设置路障焚烧期间人为元素浓度升高。这些研究主要集中在气态污染物和颗粒物上，较少关注材料燃烧产生的排放物。据我们所知，此前尚未有研究对抗议相关燃烧产生的颗粒物进行全面的化学分析（包括有机和无机成分）。此类研究对于理解抗议活动的环境影响至关重要。因此，本研究聚焦2019年10月17日晚在黎巴嫩发生的“十月抗议”，该抗议导致全国范围内道路关闭。学校、大学以及公共和私营部门的活动被迫暂停，为评估抗议相关燃烧对空气质量的影响提供了自然实验条件。抗议者每天用路障封锁道路，其中第一天（10月18日）以焚烧轮胎和废弃物（程度较小）为主，这与随后没有燃烧活动的抗议日形成了鲜明对比。

本研究的主要目标是：（i）首次提供抗议期间燃烧事件产生的PM_2.5的详细化学成分谱；（ii）比较燃烧日和非燃烧日PM_2.5的化学组成；（iii）使用两种无细胞检测方法评估PM_2.5的氧化潜力。化学分析包括碳质成分、离子、元素和有机物种，其中有机物种包括正烷烃、多环芳烃（PAHs）、邻苯二甲酸盐（PAEs）、羧酸、霍帕烷、左旋葡聚糖、二噁英（PCDD）、呋喃（PCDF）和类二噁英多氯联苯（DL-PCBs）。本研究旨在为抗议事件中可吸入颗粒物的组成和潜在氧化性质提供新的见解，并为现有文献补充全面的来源信息。

采样地点和样本收集

2019年10月18日至11月5日期间，在黎巴嫩贝鲁特地区（北纬33?53’11.06’’，东经35?33’29.19’’）的一栋住宅楼屋顶（距地面15米）采集了PM_2.5样本。采样地点靠近不同的道路封锁点，这些封锁点主要是由焚烧轮胎造成的（燃烧日：2019年10月18日（D1）），其他日子则是由路障造成的（非燃烧日：2019年10月19日至11月5日（D2-D18）（图1）。

结果与讨论

表1展示了燃烧日和非燃烧日期间PM_2.5的浓度和化学组成。不同化合物家族的有机成分特征见图3、表2、表3、表4和表S2。

结论

本研究对2019年底黎巴嫩抗议相关燃烧事件及其后续非燃烧期间的PM_2.5进行了全面的化学分析。结果显示，燃烧日期间元素碳是PM_2.5的主要成分，占总质量的34%。这一事件的显著特点是OC/EC浓度比降至0.15，成为该燃烧事件的诊断标志。此外，有机碳（OC）也发挥了重要作用……

CRediT作者贡献声明

南希·法赫里（Nansi Fakhri）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据整理。马克·法德尔（Marc Fadel）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据可视化，数据分析，正式分析。多米尼克·库尔科（Dominique Courcot）：撰写 – 审稿与编辑，项目监督，资金筹集，正式分析，概念构思。让·西亚雷（Jean Sciare）：撰写 – 审稿与编辑。康斯坦蒂娜·奥伊科诺穆（Konstantina Oikonomou）：数据分析，正式分析。弗雷德里克·勒杜（Frédéric Ledoux）：

未引用参考文献

BBC，2022年；Waked等人，2014年。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢黎巴嫩圣约瑟夫大学研究委员会和科学学院以及滨海大学的资助。“环境化学与生物相互作用研究小组”（UCEIV-UR4492）参与了ECRIN项目，该项目得到了上法兰西大区委员会、法国高等教育与研究部和欧洲区域发展基金的财政支持。