Picarro | 室内运动设施中的清洁剂与空气污染：活性氯和活性氮化学与健康保护

不知从什么时候开始，天然的有机食品开始长期引领饮食的热门话题；因直播健身爆火的刘畊宏，在全网掀起了健身热潮；养生之道打入z时代内部，枸杞胖大海成了越来越多人的标配；社交媒体上分享健身战绩、健康饮食、心理健康的内容层出不穷......健康一词出现的频率越来越高。

由此可见，随着生活水平的提高和生活方式的改变，人们的健康意识在不断提高，对健康知识的了解也在不断加深，但对于有“万病之源”之称的自由基，却鲜有人知......

自由基是人体生存活动的一种自然产物（如呼吸、运动、饮食等一切人类活动均会产生自由基）。它与生俱来，像氧气一样参与人体的新陈代谢，简单地说，自由基是人体细胞与外界氧气进行各种复杂的新陈代谢时，所产生的一种带单一或奇数电子的原子或分子。

自由基是人体正常代谢的产物，也是免疫系统的重要组成部分，但如果自由基过多，失去控制，人体就会轻而易举被其攻破，引发各种疾病。因此，加深对自由基的研究对于维护人们的健康至关重要。接下来这篇以自由基为研究对象论文，一起来看看。

室内运动设施中的清洁剂与空气污染：活性氯和活性氮化学与健康保护

【研究背景】

人们大部分时间都是在室内度过，了解室内空气化学成分及过程对于人类健康至关重要。由于各种因素，例如短波光丰度较低、表面与体积比较高以及产生大量排放的室内活动（如做饭和清洁）等，预计室内空气化学成分将与室外不同。自由基是具有不成对电子的原子或基团，可驱动气相化学。室外自由基产生主要由光解驱动，并以羟基自由基（OH）为主，室内光线水平和能量会降低，因此OH浓度降低。这意味着由低能光子或化学反应驱动的自由基形成过程，例如氯原子和硝酸根自由基（NO₃）（两者可与有机物发生反应），在室内变得相对重要。此外，由于许多室内环境的光照水平较低且臭氧水平足够高，促进了NO₃和N₂O₅的潜在形成，N₂O₅可以发生非均相反应形成ClNO₂，从而促进了活性氯（Cl*）的形成。然而目前室内自由基源尚未得到充分理解。

基于此，研究人员于2018年11月1-20日在美国科罗拉多大学博尔德校区运动中心的举重室（无窗、使用发光二极管 (LED) 照明）对几种潜在的自由基源进行了为期两周的测量。通过供暖、通风和空调系统调节室内空气交换。旨在（1）确定运动设施中Cl*和N₂O₅的水平和时间变化；（2）评估清洁事件对Cl*的影响；（3）确定设施中形成NO₃、N₂O₅和ClNO₂的可能性。

【研究过程】

整个试验期对实验器材进行了6次消毒，其中11月7-16日（本研究所使用的数据）使用二氯清洁溶液（一旦溶解在水中就会形成HOCl）消毒了四次。测量了Cl₂、HOCl、ClNO₂、氯胺（NCl₃，NHCl₂， NH₂Cl）、N₂O₅、NO₃-、HCl（Picarro SI2108气体浓度分析仪）、NO、NO₂、O₃浓度，350-750 nm的光谱辐照度，以及单萜类物质，并计算了Cl*光解产生Cl的速率、NO₃和N₂O₅的形成和损失。

Picarro SI2108气体浓度分析仪通过ID PFA管道（长度：3.5 m，内径：0.47 cm）连接到歧管。室内空气和送风系统的总停留时间分别为0.7秒和1.0秒。测量频率为0.5Hz。2 s精度＜2 pptv（5分钟平均值＜0.05 pptv）。检测下限（3σ）＜5 pptv（5分钟平均值＜0.2 pptv）。总体而言，用于测量HCl浓度的方法非常灵敏和精确，即使是室内非常低的气体含量也能准确检测。

ATHLETIC研究设置流程图。

【结果】

室内观测到的ClNO₂、N₂O₅、NO₂、O₃、HCl和Cl₂以及送风系统中ClNO₂和N₂O₅的混合比（深灰色迹线）

以及计算出的送风系统中室外空气的比例（黑色迹线）。（A） 11月13日清洁事件中观察到的某些Cl*物种含量的变化。（B）比较物种之间的衰减率。

11月14日室内空气（彩色迹线）和送风系统（灰色迹线）中（A）N₂O₅、（B）ClNO₂、（C） NO₃−、（D）NO、（E）O₃和（F）NO₂ 5分钟平均测量值的日变化。

【结论】

室内气相自由基源不同于室外。在室内运动设施中使用氯基清洁剂是几种光敏活性氯化合物的来源，包括ClNO₂和Cl₂，清洁期间，这两种化合物的光解率高达0.0023pptv min−1。即使在光线不足的室内环境中，也可以充当氯原子的来源。白天ClNO₂升高并因通风而流失，这与清洁事件无关。白天NO₃在室外快速光解，在光线不足的室内环境中会持续存在，光解忽略不计，损失率由双分子反应决定。当室外通风的NO₂和O₃含量较高时，会观察到N₂O₅。同时测量的ClNO₂升高表明是通过非均相反应形成的，这是室内运动设施和室外活性氯的额外来源。结果突显了在高AER条件下室内和室外Cl*化学物质之间的潜在相互作用。总体而言，该论文强调了了解室内自由基来源及其对空气质量影响的重要性。监测结果可为改善室内空气质量、优化清洁工作流程和保护使用者健康提供参考依据。

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