健身房中的硅氧烷和烟雾有机气溶胶颗粒
健身房中的硅氧烷和烟雾有机气溶胶颗粒
健身房是现代人保持健康的重要场所，但你是否想过，健身房内的空气质量是否真的安全？近日，中国科学院大气物理研究所研究团队发布最新研究成果，首次揭示了健身房环境中硅氧烷和烟雾有机气溶胶的存在及其来源，为评估运动时的健康风险提供了重要参考。
室内空气质量与人类健康密切相关，因为人大部分时间是在室内度过的（80-90 %）。为此，国内外学者对室内污染的主要来源包括烹饪和清洁活动的短期排放，以及家用产品和建筑材料等持续排放，开展了大量研究。近些年，人们愈发认识到定期锻炼对健康的重要性，使得健身房在城市环境中颇受欢迎，健身房内气溶胶的暴露也会进一步增加。因此了解健身房环境空气中污染物的组成和浓度对于评估与体育锻炼相关的潜在健康风险具有重要的意义。
为此，中国科学院大气物理研究所研究团队利用包括高分辨率气溶胶质谱仪在内的系列仪器对一个地下室健身房中的颗粒物成分和粒径分布以及气态污染物进行了实时在线观测，同时利用飞行时间化学组分监测仪同步开展室外颗粒物化学组分监测。研究结果表明室内颗粒物中有机气溶胶（OA）的贡献高于室外（50% vs. 40%）（图1）。有意思的是，观测期间解析出了两个特殊的有机组分（图2）。一个是硅氧烷有机气溶胶（SiOA），其变化与室内CO2浓度高度相关，谱图显示出典型的硅氧烷碎片离子；另外一个是与香烟烟雾相关的有机组分（CSOA），谱图显示了独特的C3H8N+和C5H10N+等含氮碎片离子，其日变化与健身房内NOx变化高度相关，说明了CSOA可能来自健身房外地下停车场的二手烟。
图1.观测期间（a）室内NR-PM1和（b）室外NR-PM2.5的平均化学组成，（c，e）工作日和（d，f）假期室内NR-PM1及有机气溶胶的平均化学组成。
图2.（a）SiOA和（b）CSOA的高分辨质谱图，插图为SiOA的UMR谱图。
定量研究发现，健身房内硅氧烷颗粒浓度可高达6 μg m-3，对OA的贡献为7-11 %。通过排除化妆品等挥发性硅氧烷的影响，健身房内的SiOA可能主要来自运动时健身器材中使用的有机硅聚合物润滑剂（图3）。香烟烟雾有机气溶胶对OA的贡献平均为6-7 %，主要与通风期间的室外输送有关。
图3.（a，c）CSOA和SiOA与C5H10N+和CO2的时间序列，（b，d）CSOA和SiOA的日变化。
在健身房锻炼有益于身体健康，但我们研究发现，锻炼的同时可能更多地暴露于一些先前未发现的有机气溶胶组分，尤其是呼吸频率加快导致暴露量快速增加，可能会对健康产生负面影响。考虑到不同健身房内的锻炼设备、人员的波动和通风条件差异，未来仍需进一步研究健身房内的空气污染物，评估其健康风险，并提出降低室内污染的有效措施。
该研究以“Particulate Siloxane and Cigarette Smoke Organic Aerosol in a Gym”为题，发表在Environmental Science & Technology Letters。