Science：皮膚表面產生的羥基自由基變成有毒的化學物？

　　COVID-19的大流行引發了人們對室內空氣質量的新興趣。人們如今正在考慮病毒顆粒如何在室內傳播，但室內環境的危害并不限于造成大流行的病原體。根據世界衛生組織（WHO）的說法，空氣污染是世界上最大的環境健康威脅，但大多數人可能不會想到他們自己的身體也是問題的一部分，尤其是在他們自己的家里。

　　如今，在一項新的研究中，來自德國、丹麥、法國和美國的大氣化學家和工程師之間的跨學科合作表明，來自人類皮膚的油質與臭氧反應，產生強大的羥基自由基，而羥基自由基可以與室內環境中存在的大多數有機化合物進一步反應，從而產生危險的污染物。相關研究結果發表在2022年9月2日的Science期刊上，論文標題為“The human oxidation field”。

　　這項新的研究詳細介紹了這種反應途徑，有助于解釋人體如何直接影響室內環境的化學成分。專家說，它也可能有助于研究吸入部分上由我們產生的有毒化合物對健康的不利影響。

　　論文共同通訊作者、德國馬克斯-普朗克化學研究所大氣化學家Jonathan Williams說，“人們意識到了室外的污染，但是當我們進入室內時，我們認為，‘哦，現在我們是安全的。’事實并非如此。這是一個令人驚訝的發現，臭氧在我們的皮膚上發生了反應，這就向我們周圍的大氣中釋放了更多的化學物。”

　　在這項新的研究中，Williams和他的同事們要求三組不同的四名成年參與者在不同的日子里長達5小時坐在一間氣候受到控制的不銹鋼室中，其大小與一間小臥室差不多。然后，通過使用他們開發的高度靈敏的儀器，他們測量了不銹鋼室內空氣中的有機化合物和羥基自由基的濃度。他們還通過讓這些參與者在特制的口罩上呼吸來觀察他們呼吸的化學成分，以確保不是參與者的呼吸改變了房間的空氣成分。

　　在獲得這些測量結果后，這些作者重復了這個實驗，這次在不銹鋼室內引入了35% ppb的臭氧，這與人們乘坐飛機時接觸的臭氧水平相當。Williams說，他驚訝地發現，皮膚油質角鯊烯（squalene）與臭氧反應產生的化合物隨后與臭氧再次反應，產生強大的氧化劑，即羥基自由基。Williams說，這些羥基自由基隨后可以與室內環境中的其他分子---例如那些從家具、家用清潔劑，甚至是剛煮好的飯菜中散發出來的分子---發生反應，產生有毒化合物。

　　這些羥基自由基本身并不有害，而且也存在于室外環境中。它們是在陽光將臭氧分解成氧原子然后氧原子攻擊水而產生的。加拿大薩斯喀徹溫大學大氣化學家Tara Kahan（未參與這項新的研究）說，它們有時被稱為 “洗滌劑”，因為它們繼續與空氣中的碳氫化合物污染物發生反應，將大氣洗滌干凈。但是它們在室內的存在是危險的，因為它們也可以將空氣中的有機化合物氧化成引起呼吸道和心血管疾病的產物。

　　Kahan說，“這項新研究中揭示的羥基自由基產生機制有助于回答我們如何影響我們周圍空氣的化學成分，因為它表明即使只是有人類存在也能改變空氣中的物質。”

　　為了驗證他們的發現，Williams及其研究團隊與美國加州大學歐文分校和賓夕法尼亞州立大學的研究人員合作。這兩個研究團隊利用對室內空氣中化學物的測量結果，開發并運行計算流體動力學模型和化學模型，模擬空氣中化學物三維分布，包括在人體周圍形成反應區（reactive field）的羥基自由基。

　　在馬克斯-普朗克化學研究所研究室外空氣顆粒的健康影響的大氣化學家Thomas Berkemeier（未參與這項新的研究）說，“如果你談論室內化學物，在閱讀這篇文章之前，我一直認為臭氧是最重要的氧化劑。讓我印象深刻的是，羥基自由基才是，它讓一切都變得困難。”Berkemeier解釋說，雖然臭氧的反應更具選擇性，但羥基自由基的反應性非常強，要預測它們產生的所有類型的化學物非常具有挑戰性。

　　Williams說，有很多因素，如溫度、濕度和皮膚暴露程度，可以影響羥基自由基的產生。他和他來自世界各地的同事們目前正在深入研究空氣中的濕度如何影響羥基自由基的產生。

　　Berkemeier認為，這些發現提出了一個問題，即香水、除臭劑和清潔劑等家用物品中的化學物氧化對健康的潛在長期影響。Kahan對此表示贊同，并說她期待看到科學家們在他們的實驗中在各種臭氧水平下進行測試，看看它們如何影響羥基自由基的產生，特別是因為在晴天開著窗戶的房子里的臭氧濃度只有大約20ppb。通過進一步的實驗，科學家們也許可以測量在典型的家庭環境中可能發生的不良氧化反應的數量，有可能回答一些健康問題。