Diss. Lund : Lund University. Lund Institute of Technology. Department of Design Sciences, Division of Ergonomics and Aerosol Technology, 2015

Emissions from anthropogenic combustion sources, such as light duty vehicles and small scale biomass combustion, contribute significantly to ambient aerosol particle concentrations both on local and global scales. These emissions have controlling impacts on public health and global climate. The overall aim of this thesis was to investigate how atmospheric transformation and combustion conditions affect the health and climate relevant characteristics of anthropogenic combustion aerosol. The formation of secondary organic aerosol (SOA) from photo-oxidized gasoline vehicle exhaust was studied in a smog chamber. The physical and chemical properties of particulate emissions from small scale biomass combustion were investigated as a function of burn rate with on-line instrumentation including differential mobility analyzer-aerosol particle mass analysis (DMA-APM) and aerosol mass spectrometry (AMS). Samples of fresh and aged biomass combustion aerosol were collected to investigate the toxicological properties. Finally, the mass-mobility relationship and mixing state of urban aerosol were investigated with the DMA-APM technique. SOA production clearly dominated over primary organic emissions for gasoline vehicle exhaust, opposite to diesel exhaust. Up to 60% of the SOA formed from gasoline vehicle exhaust originated from traditional light aromatic SOA precursors, significantly higher than previous data for diesel exhaust. Particulate phase polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were quantified with high time resolution during different phases of the combustion cycle. PAH emissions were a factor seven higher for high burn rate compared to nominal operation of the wood stove. The majority of PAHs was emitted during the intermediate (flaming) phase of the combustion.

Luftburna partiklar från transportsektorn och energiproduktion kan ge upphov till negativa hälsoeffekter hos människor och påverka det globala klimatet. Partiklarnas kemiska och fysikaliska egenskaper förändras när de åldras i atmosfären och ny partikelmassa kan bildas från ämnen som tidigare var i gasfas. Det övergripande syftet med den här avhandlingen är att öka kunskapen om egenskaperna hos luftburna partiklar från förbränningskällor, för att på längre sikt öka förståelsen hur dessa partiklar påverkar människors hälsa och klimatet. Våra experiment visar att det bildas ny sekundär partikelmassa av avgaserna från bensindrivna personbilar, som går på tomgång, när de utsätts för simulerad atmosfärisk åldring genom UV-ljus. Den nybildade partikelmassan är betydligt större än partikelmassan som emitteras primärt från avgasröret. Trots detta finns det idag endast emissionsbegränsningar för primära partikelemissioner men inte för sekundärt bildad partikelmassa. Idag finns det rekommendationer kring vedeldning som säger att man ska använda ”lagom torr ved” eftersom fuktig ved ger ökade utsläpp av luftföroreningar. Resultat i den här avhandlingen visar att försnabb förbränning ger upphov till förhöjda utsläpp av polycykliska aromatiska kolväten (PAHer) och de förhöjda utsläppen av PAHer sammanfaller med låg syrehalt i rökgaserna. PAH-utsläpp är något som bör undvikas då det finns misstankar att PAHer kan vara cancerframkallande och därför bör även snabb syrefattig förbränning undvikas. Som tidigare nämnts så kan luftburna partiklars kemiska och fysikaliska egenskaper förändras i atmosfären och det finns därför skäl att tro att dessa förändringar påverkar toxiciteten hos partiklarna. För att öka förståelsen hur toxiciteten hos vedrökspartiklar förändras vid atmosfärisk åldring samlades färska och åldrade partikelprover in. De insamlade partiklarna användes för att exponera celler, som sedan genomgick flera olika toxikologiska tester.