我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，燃烧发电是最主要的煤炭利用形式，同时也会造成严重的大气污染。除了常见的污染物如硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）之外，煤燃烧过程还产生大量的纳米颗粒物（Nanoparticles，NPs）。对于这些纳米颗粒物（空气动力学直径小于100nm的颗粒物），传统的除尘设备并不能有效去除，因此它们很容易进入大气，不仅污染环境，影响大气能见度，导致交通事故频发，而且还会对人体健康造成严重的潜在危害。颗粒物已成为我国城市空气中的首要污染物，然而迄今国内对燃煤纳米颗粒物的物理化学特性及其对健康的影响效应还知之甚少。
由华中科技大学煤燃烧国家重点实验室于敦喜、徐明厚和姚洪等共同撰写的《燃煤纳米颗粒物的物化特性及其潜在健康危害》一文在此方面进行了开创性的工作，该文发表在《科学通报》2008年第21期上。作者通过先进的颗粒物采样系统将典型燃煤锅炉产生的纳米颗粒物细分成三个粒度段，采用高放大倍数（40万倍）场发射电子显微镜（Field Emission Scanning Electron Microscope，FESEM）和聚焦型扫描X射线荧光能谱仪（X-Ray Fluorescence，XRF）对其进行了详细的物化特性表征，并深入探讨了燃煤纳米颗粒物对人体健康的潜在危害。
该研究结果表明从物理形态上，燃煤纳米颗粒物包含离散的一次颗粒及其聚结体。一次颗粒主要为20-150nm的球形或近球形光滑颗粒，而其聚结体的尺寸可达500nm以上。从化学组成上，燃煤纳米颗粒物包含无机和有机两类，其中无机纳米颗粒物（如图a）主要由无机成灰元素构成，而有机纳米颗粒物（如图b）则主要由元素C构成，同时还含有少量的有害过渡元素和重金属元素。研究还发现，同一燃煤锅炉生成的纳米颗粒物具有相似的化学构成，主要含S、难熔元素和碱金属/碱土金属元素，而对不同的燃煤锅炉，纳米颗粒物的生成量及其元素组成存在较大差异。由于微尺度效应，燃煤纳米颗粒物可进入人体器官内部，而较高的比表面积和复杂的化学构成等突出特点，使其可能产生比粗颗粒更为严重的健康危害，如使眼、粘膜和皮肤产生十分强烈的刺激性反应，导致哮喘病、动脉硬化、癌症及神经变异等严重疾病。
这一研究工作的创新之处在于利用先进的采样和分析仪器对燃煤纳米颗粒物进行了详细表征，获得了对燃煤纳米颗粒物物理化学特性及其健康影响的深入认识，在洁净煤利用技术的发展中具有重要意义。该研究受到国家重点基础研究发展规划项目课题（编号: 2002CB211602）和国家自然科学基金（批准号: 50706013 & 50720145604）的资助。
煤燃烧过程是最重要的颗粒物排放源，该研究对燃煤纳米颗粒物及其健康效应的深入探讨，不仅有利于燃煤颗粒物的风险评价，提升国民的健康意识，而且有利于相关环保法规的制定以及颗粒物控制技术的研究与开发。 （来源：EurekAlert!中文版）
（《科学通报》，53(21) 2654-2660，于敦喜，李琳）
