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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

日期: 2023-08-01
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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

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

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。

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

ATHLETIC研究设置流程图。

【结果】

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

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)

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

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。

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

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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