有調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，對(duì)多數(shù)人來說，90% 左右的時(shí)間都是在室內(nèi)度過的，比如家里、工作場(chǎng)所或者交通工具上。在這些封閉的空間里，人們會(huì)接觸到各種來源的大量化學(xué)物質(zhì)，包括滲透進(jìn)室內(nèi)的室外污染物、建筑材料和家具排放的氣體，還有我們?cè)谶M(jìn)行烹飪和清潔等生活活動(dòng)時(shí)造成的產(chǎn)物。

此外，很容易令人忽視的一點(diǎn)是，我們自身就是強(qiáng)大的化學(xué)物質(zhì)移動(dòng)排放源，這些物質(zhì)會(huì)通過我們的呼吸和皮膚進(jìn)入室內(nèi)的空氣。

但是，這些化學(xué)物質(zhì)是如何再次消失的？

在室外的大氣中，這在一定程度上是自然發(fā)生的，比如下雨時(shí)通過化學(xué)氧化作用。這種化學(xué)清洗主要由羥（OH）自由基負(fù)責(zé)，這些非常活躍的分子也因此被稱為大氣的洗滌劑，它們主要是在太陽的紫外線與臭氧和水蒸氣相互作用時(shí)形成的。

相反的是，在室內(nèi)，空氣受到陽光直射和雨水的影響要小得多。由于大部分紫外線都被玻璃窗過濾掉了，所以通常我們認(rèn)為，室內(nèi)的羥自由基濃度大大低于室外，從室外滲進(jìn)的臭氧是室內(nèi)空氣中化學(xué)污染物的主要氧化劑。

然而，現(xiàn)在一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，只要有人和臭氧存在，室內(nèi)也能產(chǎn)生高水平的羥自由基。這也讓我們重新認(rèn)識(shí)了室內(nèi)空氣的化學(xué)，和人與環(huán)境之間的相互作用。論文已發(fā)表在《科學(xué)》上。

臭氧和皮膚油脂的反應(yīng)

在實(shí)驗(yàn)中，4 個(gè)測(cè)試對(duì)象在標(biāo)準(zhǔn)化的條件下，待在一個(gè)特殊的氣候控制室里。研究人員在控制室的空氣流入中添加了一定量的臭氧，被添加的量對(duì)人體無害，但同時(shí)代表了較高的室內(nèi)水平。

研究人員在有臭氧和無臭氧的情況下，測(cè)量了志愿者在進(jìn)入前和進(jìn)入期間的羥基水平。

氣候控制室中志愿者正參與實(shí)驗(yàn)。（圖／Mikal Schlosser, TU Denmark）

他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)祟惒粌H是活性化學(xué)物質(zhì)的來源，還能夠自己轉(zhuǎn)化這些化學(xué)物質(zhì)。

氧化場(chǎng)是由臭氧與我們皮膚上的油脂反應(yīng)產(chǎn)生的，特別是不飽和三萜角鯊烯。不飽和三萜角鯊烯是一種可以保護(hù)我們的皮膚，使其保持柔軟的油脂，約 10% 的皮膚脂質(zhì)由它構(gòu)成。這種反應(yīng)釋放出大量含有雙鍵的氣相化學(xué)物質(zhì)，它們?cè)诳諝庵信c臭氧進(jìn)一步反應(yīng)，產(chǎn)生大量的羥自由基。

研究團(tuán)隊(duì)用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀和氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀系統(tǒng)，對(duì)這些角鯊烯降解產(chǎn)物進(jìn)行了單獨(dú)定性和定量分析。此外，團(tuán)隊(duì)還同時(shí)測(cè)定了總羥基反應(yīng)性來量化羥基水平。

氧化場(chǎng)的強(qiáng)度和形狀取決于臭氧的多少、它滲入的位置，以及室內(nèi)空間的通風(fēng)情況。他們發(fā)現(xiàn)，水平甚至可以與白天室外的 OH 濃度水平相當(dāng)。

為了了解實(shí)驗(yàn)期間人類產(chǎn)生的羥基場(chǎng)在空間和時(shí)間上的情況，團(tuán)隊(duì)將一個(gè)詳細(xì)的多相化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的結(jié)果與一個(gè)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合。

在一個(gè)典型的室內(nèi)場(chǎng)景中，人們圍坐在桌前，人體周圍羥基反應(yīng)性和羥基濃度的模擬結(jié)果。（圖／UC Irvine）

利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證后，團(tuán)隊(duì)研究了人類產(chǎn)生的羥基場(chǎng)在不同的通風(fēng)和臭氧水平的條件下是如何變化的。結(jié)果表明，羥自由基不僅存在，含量豐富，并且形成了一種明顯的空間梯度。

調(diào)整家具和建材的測(cè)試方法

研究人員補(bǔ)充道，仍有一些尚未解答的問題，比如濕度水平對(duì)團(tuán)隊(duì)追蹤的反應(yīng)的影響方式。但他們認(rèn)為，這項(xiàng)研究為室內(nèi)空氣研究開辟了一條新途徑。

我們需要重新思考被使用的空間的室內(nèi)化學(xué)，因?yàn)槿藥淼难趸瘓?chǎng)可能會(huì)改變我們周圍的許多化學(xué)物質(zhì)。羥基可以氧化許多分子物種，直接在我們的呼吸區(qū)產(chǎn)生大量產(chǎn)物，而它們對(duì)健康的影響可能尚不清楚。

這種氧化場(chǎng)還會(huì)影響我們發(fā)出和接收的化學(xué)信號(hào)，并可能有助于解釋其他一些發(fā)現(xiàn)，比如，為什么我們的嗅覺通常對(duì)那些與羥基反應(yīng)更快的分子更敏感。

這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)對(duì)我們的健康也有影響。目前，許多材料和家具的化學(xué)排放都會(huì)在被批準(zhǔn)銷售之前進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。

一些科學(xué)家建議，更多測(cè)試可以在人和臭氧存在的情況下進(jìn)行。這是因?yàn)檠趸^程會(huì)導(dǎo)致刺激呼吸道的物質(zhì)產(chǎn)生，比如 4- 氧代戊醛（4-OPA）和其他羥自由基產(chǎn)生的含氧物種，還有呼吸道附近的小型顆粒。這些都有可能帶來不利的影響，特別是對(duì)兒童和特殊人群。