【研究速递】追踪实际住宅中的臭氧化学反应（PNAS）

来源：环境科学学会室内环境与健康分会

2021年2月1日，分会秘书处学术秘书、北京大学刘颖君研究员与合作者以直接投稿（Direct Submission）方式在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表题为“Observing ozone chemistry in an occupied residence”的研究论文。该文通过分析一户住宅的室内空气观测数据，定量评估了室内臭氧氧化反应对室内空气质量的影响。以下为该论文的内容摘要，详情请见原文。

【研究背景】

l 环境大气中的臭氧由通风进入室内环境后，可与室内表面发生化学反应，生成挥发性有机产物，影响室内空气质量。

l 此前研究多关注臭氧与具体材料或表面的反应（如地毯、人的皮脂等）。l 对于在真实、复杂的住宅环境中臭氧化学反应有何特征，能够对室内空气质量产生怎样的影响，尚缺乏直接的观测证据。

【研究方法】

l 研究对象为美国加州一户独栋住宅。该住宅由一对老年夫妇居住，观测期间保持正常生活状态。观测在夏季，为期8周。

l 利用质子转移反应飞行时间质谱对室内外VOCs进行实时非靶向测量。利用臭氧仪实时测量室内外臭氧。

l 通过恒速释放示踪气体计算室内换气次数，进而利用质量守恒得出时间分辨的VOC室内源强。

【主要发现1——室内臭氧反应总体特征】

l 该户住宅中，臭氧平均浓度只有4.3 ppb，平均反应速率常数只有1.3 h-1。l 通过构建巧妙的非靶向分析方法，研究发现即便在低臭氧浓度下，臭氧氧化反应仍对室内空气中的一系列挥发性有机物具有显著贡献。

l 这些有机物包括6-甲基-5-庚二烯-2-酮（6-MHO）、4-氧戊醛（4-OPA）、C8-C12饱和一元醛及壬烯醛，总产率超过12%（相对于臭氧消耗）。其中，壬醛产率最高（≥3.5%），其次为6-MHO（2.7%）与4-OPA（2.6%）。

构建巧妙的非靶向分析方法识别臭氧氧化产物（灰色区域以上；原文图5）

【主要发现2——臭氧与人体皮脂的反应】

l 对于人体皮脂的特征性氧化产物6-MHO与4-OPA，观测得到的产率远高于两位住户身体表面皮脂所能提供的反应性。

l 住户外出5天后6-MHO仍然有较高的室内源强（如下图所示）。

l 综合分析以上结果表明住户散落在房间各处的皮脂皮屑可能对室内臭氧反应有很大贡献。

一定臭氧浓度下6-MHO源强随人数与外出天数的变化（原文图4B） 

【研究意义】

l 流行病学研究显示室外臭氧浓度与多种不利健康结局具有相关性，而相关机制研究往往只考虑吸入臭氧的直接影响。本研究得出的臭氧在低浓度水平下仍能显著影响室内空气VOCs组分的观测证据提醒我们室内臭氧反应的间接健康影响可能同样重要。

l 关于室内表面人体皮脂对臭氧反应有重要贡献的意外发现值得进一步关注，可能有助于解释室内表面缺失的臭氧反应活性。

【作者信息】

l 该文第一作者与通讯作者均为刘颖君研究员。

l 合作者包括加州大学伯克利分校Allen H. Goldstsein与William W Nazaroff教授团队及罗格斯大学Charles J. Weschler教授。