Differential Toxicity and Chemical Composition of PM2.5 Emissions from Varying Wood Burning Conditions

The contribution of residential wood burning to ambient fine particulate matter (PM2.5) has been reported to be as high as 42% in North American urban areas during the heating season. Wood burning PM2.5 can be carcinogenic and cause oxidative stress via generation of reactive oxygen species (known as oxidative potential, OP). This study analyzed the toxicity of PM2.5 from wood combustion and pyrolysis by varying fuel, ventilation, and oxygen availability. The wood was burned in a tube furnace coupled with online CO/CO2 measurements, followed by PM2.5 offline organic carbon/elemental carbon and gas chromatography-mass spectrometry analyses. The toxicity was measured via the dithiothreitol assay (OPDTT) and the benzo[a]pyrene equivalent (BaPeq). Oxygen deprivation increased the OPDTT and BaPeq for most species. Enhanced ventilation conditions caused the highest OPDTT and lowest BaPeq values. Negative correlations were found between OPDTT and some phenolic compounds. The results presented inform best practices to limit health impacts. La contribución de la combustión de madera residencial a las partículas suspendidas menores a 2.5 micras (PM2.5) se ha reportado tan alta como 42% en áreas urbanas de América del Norte, especialmente durante la temporada de frío. La quema de madera emite PM2.5 que puede causar efectos nocivos a la salud como carcinogenicidad o estrés oxidativo a través de la generación de especies reactivas de oxígeno (lo que se conoce como potencial oxidativo, OP). Este estudio analizó la toxicidad de PM2.5 de la combustión y pirólisis de madera variando el combustible, la ventilación y la disponibilidad de oxígeno. La madera se quemó en un horno tubular con mediciones de CO / CO2 en tiempo real, seguido del análisis de las partículas por medio de espectrometría de masas, cromatografía de gases y carbono orgánico / elemental. La toxicidad se midió mediante el ensayo de ditiotreitol (OPDTT) y el equivalente de benzopireno (BaPeq). Se encontró que la deficiencia de oxígeno aumenta el OPDTT para todas las especies de madera y el BaPeq para la mayoría de las especies. La ventilación en exceso dio como resultado el OPDTT más alto y el BaPeq más bajo. Se encontraron correlaciones negativas moderadas y fuertes entre el OPDTT y algunos compuestos fenólicos. Los resultados presentados informan mejores prácticas de quema de madera con objetivo de limitar los impactos sobre la salud.M.A.S