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業(yè)內(nèi)快訊
室內(nèi)的臭氧化學(xué)反應(yīng)機理與影響
臭氧是環(huán)境大氣中一種重要的污染物,能夠借由通風(fēng)進入室內(nèi)環(huán)境。由于室內(nèi)比表面積大、反應(yīng)性物質(zhì)多,臭氧很容易發(fā)生反應(yīng)。臭氧的室內(nèi)反應(yīng)一方面顯著降低了室內(nèi)人員的臭氧暴露,另一方面也可能釋放出一些揮發(fā)性有機產(chǎn)物,影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。
在正常居住的住宅中,臭氧化學(xué)對室內(nèi)空氣成分的影響尚未直接量化。北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)工程學(xué)院劉穎君研究員與合作者在加利福尼亞有兩名成年居民的房屋中探索室內(nèi)臭氧室內(nèi)空氣組分為期八周的在線觀測(如下圖所示),發(fā)表題為“Observing ozone chemistry in an occupied residence”的研究論文。
通過獲得的臭氧和揮發(fā)性有機化合物(VOC)的空間和時間分辨測量結(jié)果進行非靶向分析,發(fā)現(xiàn)即使觀測期間盡管室內(nèi)臭氧濃度總體較低(平均值為4.3 ppb)且室內(nèi)臭氧衰減常數(shù)較低(1.3 h -1),臭氧氧化反應(yīng)仍對室內(nèi)空氣中的一系列揮發(fā)性有機物產(chǎn)生顯著貢獻。這些有機物包括6-甲基-5-庚-2-酮(6-MHO),4-氧戊醛(4-OPA),壬醛和C8-C12飽和醛,它們是臭氧實驗室研究中經(jīng)常報告的產(chǎn)物,可能對人體健康產(chǎn)生不利影響。這些揮發(fā)性有機化合物占整個家庭消耗臭氧的分子產(chǎn)率≥12%,壬醛的凈產(chǎn)物產(chǎn)率最高(≥3.5%),其次是6-甲基苯丙氨酸(2.7%)和4-OPA(2.6%)。 。6-MHO和4-OPA是皮膚脂質(zhì)的主要臭氧分解產(chǎn)物。
該研究另一個有意思的發(fā)現(xiàn)是,臭氧與人體皮脂反應(yīng)生成的特征性氧化產(chǎn)物在住戶外出五天后仍表現(xiàn)出較高濃度。即使居住者離開屋子5天后,臭氧驅(qū)動的化學(xué)物質(zhì)仍繼續(xù)產(chǎn)生6-MHO和4-OPA。 結(jié)合其它定量證據(jù),該結(jié)果表明臭氧不僅與住戶身上的皮脂發(fā)生反應(yīng),而且很大一部分與住戶散落在房間各處的皮脂皮屑發(fā)生反應(yīng)。后一過程的重要性完全在意料之外,但又在情理之中。
臭氧在低濃度水平下仍能顯著影響室內(nèi)空氣有機組分的觀測證據(jù),對于我們深入認識臭氧健康效應(yīng)具有啟示意義。流行病學(xué)研究顯示,室外臭氧濃度與多種不利健康效應(yīng)具有相關(guān)性。相關(guān)作用機制研究往往只考慮吸入臭氧的直接影響,而本研究結(jié)果提醒我們,室內(nèi)臭氧反應(yīng)的間接影響可能同樣重要??茖W(xué)認識高濃度臭氧如何在我國典型的高人口密度室內(nèi)環(huán)境中通過化學(xué)反應(yīng)影響人體健康具有重要現(xiàn)實意義。