摘要：美国普渡大学的研究人员发现，常见的家用产品（如空气清新剂、蜡熔体和清洁剂）会与臭氧发生反应，产生可深入肺部的纳米级颗粒。他们还发现，包括用煤气炉做饭在内的日常活动对室内纳米颗粒污染贡献巨大，凸显了潜在的健康风险。

美国普渡大学的研究人员发现，常见的家用产品（如空气清新剂、蜡熔体和清洁剂）会与臭氧发生反应，产生可深入肺部的纳米级颗粒。他们还发现，包括用煤气炉做饭在内的日常活动对室内纳米颗粒污染贡献巨大，凸显了潜在的健康风险。

芳香产品和烹饪会在室内产生有害的纳米级污染物，带来潜在的健康风险。普渡大学的研究人员强调，需要提高对空气质量的认识和监管。

当您穿过一片松树林时，您首先注意到的就是它清爽、新鲜的气味。

然而，根据普渡大学工程师进行的一系列研究，使用空气清新剂、蜡熔体、地板清洁剂和除臭剂等化学产品将松木气味或其他香气带入室内，很快就会使空气中充满纳米级颗粒，这些颗粒小到足以深入肺部。

当香味与臭氧相互作用时就会形成这些纳米颗粒，臭氧通过通风系统进入建筑物，引发化学反应，产生新的空气污染物。

普渡大学莱尔斯土木与建筑工程学院助理教授 Nusrat Jung 表示：“森林是一个原始环境，但如果你使用充满化学气味的清洁和芳香疗法产品来在家中重现森林的氛围，那么实际上会制造出大量你不应该吸入的室内空气污染。”

这个“微型房屋实验室”位于普渡大学德隆和伊丽莎白·汉普顿土木工程大厅外，它使研究人员能够比其他环境更全面地研究室内空气质量。图片来源：普渡大学/凯尔西·莱弗

纳米粒子只有几纳米大小，却能深入呼吸系统并扩散到其他器官。Jung 和土木工程教授 Brandon Boor 率先研究了室内纳米级空气颗粒的形成，并将其与室外大气过程进行了比较。

“要了解室内空气中的颗粒是如何形成的，你需要测量最小的纳米颗粒——精确到纳米。在这个尺度上，我们可以观察到新颗粒形成的最早阶段，其中香味与臭氧发生反应形成微小的分子簇。然后这些簇在我们周围的空气中迅速进化、生长和转化，”普渡大学土木工程副教授 Margery E. Hoffman 博士说。

在“微型房屋实验室”——用于室内空气质量研究的专用住宅实验室空间中，Jung 和 Boor 正在使用业界开发的最新空气质量仪器来追踪家用产品如何排放容易蒸发的化学物质（称为挥发性化学物质），并产生最小的空气传播纳米颗粒。

普渡大学工程师 Nusrat Jung（左）和 Brandon Boor 研究日常产品和活动对家庭空气质量的影响。图片来源：普渡大学/Kelsey Lefever

这栋小房子被称为普渡大学工程师零能耗设计指导 (zEDGE) 实验室，它拥有典型住宅的所有功能，但配备了传感器，可以密切监测日常活动对住宅空气质量的影响。Jung 领导了该实验室的设计，该实验室于 2020 年建成，是同类实验室中的第一座。

凭借这种前所未有的详细程度和准确性，荣格和布尔发现，许多日常室内使用的家用产品可能并不像之前认为的那么安全。

尽管尚不清楚吸入这些产品中的挥发性化学物质会对健康产生怎样的影响，但两人多次发现，当香水在室内释放时，它们会迅速与臭氧发生反应，形成纳米颗粒。这些新形成的纳米颗粒尤其令人担忧，因为它们的浓度可能非常高，可能对呼吸系统健康构成风险。

Jung 和 Boor 认为这些发现强调了进一步研究由气味浓烈的化学产品引发的室内纳米颗粒形成的必要性。

“我们的研究表明，芳香产品不仅仅是令人愉悦的气味的被动来源——它们会主动改变室内空气的化学性质，导致纳米颗粒的形成，其浓度可能对健康产生重大影响，”Jung 说：“在建筑物及其暖通空调系统的设计和运行中应考虑这些过程，以减少我们接触这些物质。”

在最近发表的一篇论文中，两人发现，香味蜡烛通常被宣传为无毒，因为它们无火，但实际上它们对室内空气的污染至少与蜡烛一样严重。

蜡熔体和其他香味产品会释放萜烯，萜烯是产生香味的化学化合物。由于蜡熔体中的芳香油浓度比许多蜡烛高，因此它们会向室内空气中释放更多的萜烯。

普渡大学的“微型房屋实验室”内有各种传感器和设备，可以实时精确测量常见家庭活动产生的污染物排放。图片来源：普渡大学/Kelsey Lefever

这些产品中的萜烯会与臭氧迅速发生反应，引发大量纳米颗粒的形成。事实上，尽管没有燃烧，但蜡熔体产生的纳米颗粒污染可与蜡烛相媲美。这些发现凸显了研究纳米级颗粒非燃烧源（如芳香化学产品）的必要性。Jung 和 Boor 在另一项研究中发现，精油扩散器、消毒剂、空气清新剂和其他香味喷雾也会产生大量纳米级颗粒。

但不仅仅是香味产品会造成室内纳米颗粒污染：由布尔领导的一项研究发现，使用燃气灶做饭也会排放大量纳米颗粒。

仅 1 公斤烹饪燃料就会排放出 10 千万亿个小于 3 纳米的颗粒，相当于甚至超过了内燃机汽车的排放量。按照这个速度，你在室内用燃气灶做饭时吸入的这些小于 3 纳米的颗粒可能比你在繁忙的街道上吸入的汽车尾气多 10 到 100 倍。

尽管如此，在产生小于 3 纳米的纳米颗粒（称为纳米团簇气溶胶）方面，带香味的化学产品与煤气炉和汽车发动机相当甚至超过它们。在接触带香味的产品后，短短 20 分钟内，就有 1000 亿至 10 万亿个这样的颗粒沉积在您的呼吸系统中。

普渡大学助理教授 Nusrat Jung 使用“微型房屋实验室”中的设备，她设计该实验室是为了填补室内空气质量科学理解方面的空白。该实验室是一个专用的住宅实验室空间，是第一个也是唯一一个此类实验室。图片来源：普渡大学/Kelsey Lefever

为了进一步了解室内化学物质排放和纳米颗粒形成情况，Jung 和 Boor 正与行业合作伙伴合作，在将新空气质量测量仪器投放市场之前，在普渡大学的微型实验室中对其进行测试。各公司之所以被这个实验室吸引，是因为它比通常用于室内空气质量研究和开发新产品的室内环境更加真实。

“当公司看到普渡大学推出顶级研究成果时，他们就想参与其中，”Jung 说道：“如果他们有创新产品，他们就希望专家将其发挥到极致。”

其中一种仪器是粒度放大器——扫描迁移率粒度仪 (PSMPS)，由DURAG GROUP 旗下公司 GRIMM AEROSOL TECHNIK开发。借助这种尖端仪器，Jung 和 Boor 可以在纳米颗粒刚形成时就对其进行测量。

普渡大学副教授 Brandon Boor 领导了一项研究，研究结果令人惊讶，即燃气灶排放与汽车尾气的对比。他在“微型房屋实验室”中使用身后的炉子进行了这项研究，该实验室具有典型房屋的所有功能，但配备了传感器，可以密切监测日常活动对房屋空气质量的影响。图片来源：普渡大学/Kelsey Lefever

有了一种方法来收集室内新颗粒形成和生长速度的高分辨率数据，两人得以发表突破性研究，比较室内和室外大气环境中的纳米级颗粒排放。由于室内空气质量在很大程度上不受监管，研究也比室外空气少，这些比较对于了解污染物暴露和改善室内环境非常重要。

Jung 和 Boor 还利用这个小房子实验室研究一系列其他日常家庭活动如何影响家庭空气质量，例如护发习惯。Jung和她的学生发现，几种化学物质，尤其是环状挥发性甲基硅氧烷（在护发产品中普遍存在）在使用过程中和使用后会以惊人的量残留在空气中。在家中一次护发过程中，一个人可以吸入累计质量为 1-17 毫克的这些化学物质。

毒理学家需要在这些研究的基础上进一步研究，以确定在室内吸入挥发性化学物质和纳米级颗粒的复杂混合物究竟有多有害。随着研究的继续，Jung 和 Boor 还希望他们的发现能够改善室内空气质量的监测、控制和监管方式。

“在我们居住和工作的建筑物的设计和管理中，室内空气质量经常被忽视，但它却直接影响着我们每天的健康，”Boor 说道：“借助微型房屋实验室的数据，我们旨在弥补这一差距——将基础研究转化为现实解决方案，为每个人提供更健康的室内环境。”

Jung 和 Boor 的空气质量研究主要由美国国家科学基金会、美国环境保护署和阿尔弗雷德·P·斯隆基金会室内环境化学项目资助。

参考文献：

Satya S. Patra、Jinglin Jiang、Jianghui Liu、Gerhard Steiner、Nusrat Jung 和 Brandon E. Boor 撰写的“无焰蜡烛并非无污染：香味蜡融化是大气纳米颗粒的重要来源”，2025 年 2 月 3 日，环境科学与技术快报。DOI：10.1021/acs.estlett.4c00986

“使用 PTR-TOF-MS 实时评估住宅建筑中使用香味蜡产品过程中萜烯的排放和暴露”，作者：Jianghui Liu、Jinglin Jiang、Xiaosu Ding、Satya S. Patra、Jordan N. Cross、Chunxu Huang、Vinay Kumar、Paige Price、Emily K. Reidy、Antonios Tasoglou、Heinz Huber、Philip S. Stevens、Brandon E. Boor 和 Nusrat Jung，2024 年 2 月 16 日，建筑与环境。DOI：10.1016/j.buildenv.2024.111314

“住宅建筑中使用香味挥发性化学产品期间室内大气纳米团簇气溶胶的快速成核和生长”，作者：Satya S. Patra、Jianghui Liu、Jinglin Jiang、Xiaosu Ding、Chunxu Huang、Connor Keech、Gerhard Steiner、Philip S. Stevens、Nusrat Jung 和 Brandon E. Boor，2024 年 9 月 24 日，ACS ES&T Air。DOI：10.1021/acsestair.4c00118

来源：康嘉年華