转自：科普中国

大约在 2013 年和 2014 年，德国马克斯·普朗克化学研究所的大气化学家乔纳森·威廉姆斯（Jonathan Williams）带领团队探究了电影院里观众的情绪状态会如何改变空气成分。

为了监测电影院里的空气成分变化，研究者将质子转移反应质谱仪和二氧化碳检测器连接到德国美因茨一家电影院的通风系统中。比如他们发现，在《饥饿游戏：星火燎原》（The Hunger Games: Catching Fire）的两个高潮时刻，电影院里的二氧化碳水平显著增加，推测是观众呼吸加快所致。

而且随着电影情节变得紧张刺激，异戊二烯的水平也会达到峰值。异戊二烯与肌肉运动，以及皮质醇（一种压力激素）的合成代谢有关，说明是观众的紧张情绪导致了这种变化。总的来说，人们在电影院里释放的这些挥发性物质反映了他们对电影情节的情感反应。

基于这项研究的结果，威廉姆斯的研究团队还和丹麦技术大学在 2022 年合作，在一间 22.5 立方米的不锈钢制气候室里，通过改变室内的温度、湿度、臭氧浓度以及 4 名受试者的年龄和衣物类型，来测量受试者释放的挥发性物质。结果发现，在不同条件下，一个人产生的挥发性物质会有很大的变化。比如受试者选择穿短袖还是长袖都会影响测量结果。

其中有趣的是，在无臭氧时，挥发性物质主要来自人的呼吸。然而，在有臭氧的条件下，全身释放的挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）总量会增加，增加的部分主要是由皮肤表面脂质与臭氧反应生成的。

事实上，北京大学、美国加利福尼亚大学伯克利分校与美国罗格斯大学合作于 2021 年首次在真实住宅中证实，人体皮肤自然产生的皮脂的主要成分——角鲨烯（squalene）会驱动室内的臭氧发生反应。

研究者使用质子转移反应飞行时间质谱仪，持续 8 周测量加利福尼亚州奥克兰一户人家的空气。结果检测到了已知由臭氧引发化学反应产生的挥发性化合物，特别是皮脂角鲨烯与臭氧反应的产物，包括 6-甲基-5-庚烯-2-酮（6-MHO）和 4-氧代戊醛（4-OPA）。这些产物的量在一场约有 15 位客人的派对期间显著增加，表明人体活动和人员聚集会加剧这种化学反应。而且研究发现，室内臭氧反应产物的存在水平与臭氧本身相似，意味着研究者需要进一步评估这些产物对健康的影响。

这组研究者其实此前已经在一间大学教室里检测到了由臭氧氧化人体皮脂产生的化合物，如 4-氧代戊醛和 6-甲基-5-庚烯-2-酮。他们发现，在通风良好、有大约 20 名学生的教室中，室内约 57%的挥发性有机化合物来自人，约 35%来自室外，还有余下 8%来自室内的非生物物体（比如油漆、地板等）。

重要的是，结果显示，教室内检测到的最丰富的挥发性有机化合物来自个人护理产品，比如乳液、香水等。而且早上浓度最高，后来逐渐降低。

乳液、香水……

威廉姆斯在 2024 年的研究也证实，洗澡或者涂抹护肤品等个人护理产品会改变人体释放的挥发性有机化合物的组成，从而影响室内空气质量。

他们在 4 名男性受试者身上看到，假如晚上不洗澡就睡觉，无论空气中是否含有臭氧，受试者全身释放的挥发性有机化合物都增加；而且在臭氧存在的情况下，皮肤所富含的角鲨烯会迅速与臭氧反应，产生次生的挥发性有机化合物。

然而，涂抹无香型乳液后却能在皮肤表面形成一层屏障，抑制皮脂与臭氧发生反应，从而降低由此产生的挥发性有机化合物。而且，只有地球高空的臭氧才是“好”的，可以阻挡紫外线，保护地球上的人类和其他动物免受伤害。而地表的臭氧则成了一种空气毒素，因此皮肤表面所用的个人护理产品也许可以起到减少与臭氧反应的积极作用。但另一方面，乳液这些护肤品本身也会释放出一些有毒的挥发性有机化合物，因此科学家还不清楚个人护理产品究竟会如何影响我们的健康。

但可以确定的是，在皮肤表面使用这些个人护理产品一定会改变人体周围的空气成分，尤其是名为“人体氧化场”（human oxidation field）的“化学场”。

威廉姆斯和同事是在 2022 年第一次在《科学》杂志上提出“人体氧化场”的概念。他们发现，皮脂与臭氧反应会通过生成 6-甲基-5-庚烯-2-酮（6-MHO），最终产生羟基自由基。这些自由基比臭氧活泼得多，能在室内环境中继续氧化周围空气中的其他化学物质，进而影响室内空气的化学成分。

“我们仿佛被一个氧化场包围着”威廉姆斯说。这意味着，人类仅仅存在着就会显著改变空气的化学成分，因此之后在评估室内空气时要考虑到这种效应，而不是像此前测试沙发的排放量时只测量沙发本身，不考虑有没有人坐在上面。

紧接着，他们就探究了香水和乳液等个人护理产品是否会影响“人体氧化场”。 他们发现，当受试者使用乳液或香水时，他们身体产生的羟基自由基数量显著减少，特别是使用香水时，身体周围的自由基浓度降低了约 86%。这进一步证实了人体可以显著改变室内空气化学成分的观点。尽管从表面上看，减少高活性的自由基，削弱氧化场有利于抑制有毒物质的产生，但个人护理产品本身引入到环境中的化学物质的毒性还需要进一步研究。相关研究于今年 5 月发表在《科学·进展》（Science Advances）上。

Zannoni ET AL.

对健康的影响

对于个人护理产品本身对健康的影响，2021 年，美国科罗拉多大学与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）合作评估了挥发性有机化合物对城市空气质量的影响，发现现在个人护理产品和工业产品等挥发性化学产品（volatile chemical products，VCPs）是美国和欧洲城市中臭氧生成的重要来源，其对臭氧的贡献与机动车排放相当，尤其是在高人口密度地区。

比如 2018 年夏季，在人口密集的纽约，挥发性有机化合物排放量的一半来自除臭剂、身体乳这样的个人护理产品，包括广泛用于化妆品和人体护理产品中的十甲基环五硅氧烷（D5）以及单萜（monoterpenes）。而这些挥发性有机化合物推动了纽约市的臭氧污染水平，对臭氧生成的贡献与化石燃料燃烧相当。该研究清楚地表明，在人口密集的城市中，消费品产生的挥发性物质的重要性已经与传统污染源相当。这意味着，未来需要重新评估导致臭氧和气溶胶形成的挥发性有机化合物的主要贡献者，以进一步改善空气质量。

此外，今年 2 月，以美国普渡大学为首的研究团队发现无火香薰蜡烛会在使用过程中释放大量挥发性有机化合物，进而与室内臭氧反应，生成新的纳米颗粒。由此排放的颗粒物浓度与燃气灶、机动车排放的相当——这支研究团队去年发表的研究发现，用燃气灶做饭 20 分钟，成人呼吸道中大约会沉积 100 亿至 1 万亿个纳米簇气溶胶颗粒，而儿童可能会吸入得更多。这些纳米颗粒会被吸入体内，并沉积在呼吸道里，影响呼吸道健康。

研究者还发现除香薰蜡烛外，其他带有香味的用品，如各种清洁剂和消毒剂，也会在室内条件下形成次生有机气溶胶（SOAs），这些气溶胶本身更具毒性，并且在室内分解速度更慢，可能导致呼吸问题甚至癌症。

这些研究表明，我们在生活中使用的化学物质究竟会如何影响我们的健康，值得进一步毒理学研究，尤其是在室内环境里使用的化学物质。

参考文献

[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.1198331

[2]https://evolutionarypsychiatry.blogspot.com/2011/01/power-of-womans-tears.html

[3]https://www.scientificamerican.com/article/sniffing-womens-tears-makes-men-less-aggressive/

[4]https://cen.acs.org/environment/pollution/Human-skin-oils-drive-ozone/99/i5?sc=230901_cenymal_eng_slot3_cen

[5]https://cen.acs.org/environment/pollution/Chemists-move-indoors-measure-air/97/i46?sc=230901_cenymal_eng_slot3_cen

[6]https://cen.acs.org/environment/Personal-hygiene-habits-affect-indoor/102/web/2024/06?sc=230901_cenymal_eng_slot1_cen

[7]https://axial.acs.org/earth-space-and-environmental-chemistry/the-indoor-hazards-of-wax-melts

[8]https://www.science.org/content/article/lotions-and-perfume-can-weaken-human-oxidation-field-made-your-skin

[9]https://www.eurekalert.org/news-releases/1035813