Picarro | 室內(nèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)施中的清潔劑與空氣污染：活性氯和活性氮化學(xué)與健康保護(hù)

不知從什么時(shí)候開始，天然的有機(jī)食品開始長(zhǎng)期引領(lǐng)飲食的熱門話題；因直播健身爆火的劉畊宏，在全網(wǎng)掀起了健身熱潮；養(yǎng)生之道打入z時(shí)代內(nèi)部，枸杞胖大海成了越來越多人的標(biāo)配；社交媒體上分享健身戰(zhàn)績(jī)、健康飲食、心理健康的內(nèi)容層出不窮......健康一詞出現(xiàn)的頻率越來越高。

由此可見，隨著生活水平的提高和生活方式的改變，人們的健康意識(shí)在不斷提高，對(duì)健康知識(shí)的了解也在不斷加深，但對(duì)于有“萬病之源”之稱的自由基，卻鮮有人知......

自由基是人體生存活動(dòng)的一種自然產(chǎn)物（如呼吸、運(yùn)動(dòng)、飲食等一切人類活動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生自由基）。它與生俱來，像氧氣一樣參與人體的新陳代謝，簡(jiǎn)單地說，自由基是人體細(xì)胞與外界氧氣進(jìn)行各種復(fù)雜的新陳代謝時(shí)，所產(chǎn)生的一種帶單一或奇數(shù)電子的原子或分子。

自由基是人體正常代謝的產(chǎn)物，也是免疫系統(tǒng)的重要組成部分，但如果自由基過多，失去控制，人體就會(huì)輕而易舉被其攻破，引發(fā)各種疾病。因此，加深對(duì)自由基的研究對(duì)于維護(hù)人們的健康至關(guān)重要。接下來這篇以自由基為研究對(duì)象論文，一起來看看。

室內(nèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)施中的清潔劑與空氣污染：活性氯和活性氮化學(xué)與健康保護(hù)

【研究背景】

人們大部分時(shí)間都是在室內(nèi)度過，了解室內(nèi)空氣化學(xué)成分及過程對(duì)于人類健康至關(guān)重要。由于各種因素，例如短波光豐度較低、表面與體積比較高以及產(chǎn)生大量排放的室內(nèi)活動(dòng)（如做飯和清潔）等，預(yù)計(jì)室內(nèi)空氣化學(xué)成分將與室外不同。自由基是具有不成對(duì)電子的原子或基團(tuán)，可驅(qū)動(dòng)氣相化學(xué)。室外自由基產(chǎn)生主要由光解驅(qū)動(dòng)，并以羥基自由基（OH）為主，室內(nèi)光線水平和能量會(huì)降低，因此OH濃度降低。這意味著由低能光子或化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的自由基形成過程，例如氯原子和硝酸根自由基（NO₃）（兩者可與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)），在室內(nèi)變得相對(duì)重要。此外，由于許多室內(nèi)環(huán)境的光照水平較低且臭氧水平足夠高，促進(jìn)了NO₃和N₂O₅的潛在形成，N₂O₅可以發(fā)生非均相反應(yīng)形成ClNO₂，從而促進(jìn)了活性氯（Cl*）的形成。然而目前室內(nèi)自由基源尚未得到充分理解。

基于此，研究人員于2018年11月1-20日在美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德校區(qū)運(yùn)動(dòng)中心的舉重室（無窗、使用發(fā)光二極管 (LED) 照明）對(duì)幾種潛在的自由基源進(jìn)行了為期兩周的測(cè)量。通過供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣交換。旨在（1）確定運(yùn)動(dòng)設(shè)施中Cl*和N₂O₅的水平和時(shí)間變化；（2）評(píng)估清潔事件對(duì)Cl*的影響；（3）確定設(shè)施中形成NO₃、N₂O₅和ClNO₂的可能性。

【研究過程】

整個(gè)試驗(yàn)期對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了6次消毒，其中11月7-16日（本研究所使用的數(shù)據(jù)）使用二氯清潔溶液（一旦溶解在水中就會(huì)形成HOCl）消毒了四次。測(cè)量了Cl₂、HOCl、ClNO₂、氯胺（NCl₃，NHCl₂， NH₂Cl）、N₂O₅、NO₃-、HCl（Picarro SI2108氣體濃度分析儀）、NO、NO₂、O₃濃度，350-750 nm的光譜輻照度，以及單萜類物質(zhì)，并計(jì)算了Cl*光解產(chǎn)生Cl的速率、NO₃和N₂O₅的形成和損失。

Picarro SI2108氣體濃度分析儀通過ID PFA管道（長(zhǎng)度：3.5 m，內(nèi)徑：0.47 cm）連接到歧管。室內(nèi)空氣和送風(fēng)系統(tǒng)的總停留時(shí)間分別為0.7秒和1.0秒。測(cè)量頻率為0.5Hz。2 s精度＜2 pptv（5分鐘平均值＜0.05 pptv）。檢測(cè)下限（3σ）＜5 pptv（5分鐘平均值＜0.2 pptv）?？傮w而言，用于測(cè)量HCl濃度的方法非常靈敏和精確，即使是室內(nèi)非常低的氣體含量也能準(zhǔn)確檢測(cè)。

ATHLETIC研究設(shè)置流程圖。

【結(jié)果】

室內(nèi)觀測(cè)到的ClNO₂、N₂O₅、NO₂、O₃、HCl和Cl₂以及送風(fēng)系統(tǒng)中ClNO₂和N₂O₅的混合比（深灰色跡線）

以及計(jì)算出的送風(fēng)系統(tǒng)中室外空氣的比例（黑色跡線）。（A） 11月13日清潔事件中觀察到的某些Cl*物種含量的變化。（B）比較物種之間的衰減率。

11月14日室內(nèi)空氣（彩色跡線）和送風(fēng)系統(tǒng)（灰色跡線）中（A）N₂O₅、（B）ClNO₂、（C） NO₃?、（D）NO、（E）O₃和（F）NO₂?5分鐘平均測(cè)量值的日變化。

【結(jié)論】

室內(nèi)氣相自由基源不同于室外。在室內(nèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)施中使用氯基清潔劑是幾種光敏活性氯化合物的來源，包括ClNO₂和Cl₂，清潔期間，這兩種化合物的光解率高達(dá)0.0023pptv min?1。即使在光線不足的室內(nèi)環(huán)境中，也可以充當(dāng)氯原子的來源。白天ClNO₂升高并因通風(fēng)而流失，這與清潔事件無關(guān)。白天NO₃在室外快速光解，在光線不足的室內(nèi)環(huán)境中會(huì)持續(xù)存在，光解忽略不計(jì)，損失率由雙分子反應(yīng)決定。當(dāng)室外通風(fēng)的NO₂和O₃含量較高時(shí)，會(huì)觀察到N₂O₅。同時(shí)測(cè)量的ClNO₂升高表明是通過非均相反應(yīng)形成的，這是室內(nèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)施和室外活性氯的額外來源。結(jié)果突顯了在高AER條件下室內(nèi)和室外Cl*化學(xué)物質(zhì)之間的潛在相互作用?？傮w而言，該論文強(qiáng)調(diào)了了解室內(nèi)自由基來源及其對(duì)空氣質(zhì)量影響的重要性。監(jiān)測(cè)結(jié)果可為改善室內(nèi)空氣質(zhì)量、優(yōu)化清潔工作流程和保護(hù)使用者健康提供參考依據(jù)。

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