环境学院何林宸团队发现室内空气净化可减轻臭氧反应产物对心肺的不良影响
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地面臭氧（O3）是一种广泛存在的空气污染物，随着全球对流层温度上升，其浓度预计将持续增加。当O3进入室内环境后，会与室内化学品发生复杂反应，生成臭氧反应产物（ORPs）。环境科学与工程学院何林宸研究员团队先前研究发现，与O3本身相比，ORPs可能具有更强的不良心肺健康效应（DOI：https://doi.org/10.1164/rccm.202212-2203LE）。一个可能的解释是：O3反应性过强，难以穿透上呼吸道，而ORPs可分配到细颗粒物（PM2.5）上，被携带进入肺部深部甚至循环系统 （https://doi.org/10.1021/acsestair.4c00080；https://doi.org/10.1039/D2EM00307D）。
由于ORPs暴露主要发生在室内，降低室内PM2.5水平可减少将ORPs运输至肺泡区和循环系统的载体，而使用高效颗粒空气（HEPA）过滤器可有效降低室内PM2.5水平。由此假设，室内HEPA过滤可降低ORPs暴露产生的心肺病理生理损伤。
团队分析了一项由84名健康成人组成的干预实验数据，受试者分为HEPA过滤组（50人）和对照组（34人）。研究利用“O3loss”（室外减室内O3浓度）作为ORPs暴露的替代指标，结合时间-活动日志估算个人综合“O3loss”、PM2.5暴露，并测量了反映全身氧化应激、血管收缩、血栓形成、气道炎症及肺功能的多项心肺生物标志物。
图1. 文章图形摘要
结果表明，HEPA过滤有效降低了个体PM2.5暴露量（两周平均暴露：59.5vs37.2µg/m3），但“O3loss”的暴露量并无较大区别（两周平均暴露：15.4vs14.1ppb）。在无HEPA过滤组中，每增加10ppb的“O3loss”暴露，多项生物标志物出现显著恶化。尿液MDA（循环系统氧化应激）升高63.5%，20-HETE（血管收缩）升高118%，11-dhTXB2（血栓形成）升高59.2%，P-selectin（血栓形成）升高18.7%，FeNO（气道炎症）升高63.2%， 呼出气冷凝液MDA（呼吸道氧化应激）升高40.6%。而在HEPA过滤组中，“O3loss”暴露与任何一项心肺生物标志物均无显著不良关联。进一步分析排除了PM2.5及未测量室内污染物的混杂影响，提示HEPA过滤的保护作用不仅源于降低PM2.5，还可能通过减少ORPs进入深肺的“载体颗粒”、降低呼吸道易感性等机制实现。此外，在排除吸烟者后的敏感性分析中，上述交互效应的方向与显著性保持稳定。
图2. 不同HEPA状态下每10ppb“O3loss”升高对应的心肺生物标志物不良变化百分比
本研究首次在健康人群中通过干预实验发现：室内HEPA过滤可有效阻断ORPs经颗粒物载体进入深肺的路径，从而减轻其不良心肺健康效应。该发现为室内空气净化技术提供了新的健康获益机制解释，也为臭氧污染地区的个体防护策略提供了科学依据。
研究成果以“Indoor HEPA Filtration Mitigates Adverse Cardiorespiratory Effects of Ozone Reaction Products”为题近日在线发表在环境领域知名期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上，文章的第一作者/通讯作者为何林宸。该项目得到教育部基础学科和交叉学科突破计划（JYB2025XDXM906）的资助。
参考文献：
He, L., Weschler, C. J., Morrison, G., Zhang, Y., & Zhang, J. J. Indoor HEPA Filtration Mitigates Adverse Cardiorespiratory Effects of Ozone Reaction Products. Environmental Science & Technology , 2026. DOI: 10.1021/acs.est.6c00173.
He, L., Weschler, C. J., Morrison, G., Li, F., Zhang, Y., Bergin, M. H., Black, M., & Zhang, J. J. Synergistic Effects of Ozone Reaction Products and Fine Particulate Matter on Respiratory Pathophysiology in Children with Asthma. ACS EST Air, 2024, 1(8), 918—926.
Weschler, C. J., & Nazaroff, W. W. Ozone Loss: A Surrogate for the Indoor Concentration of Ozone-Derived Products. Environmental Science & Technology, 2023, 57(36), 13569—13578.
Morrison, G. C., Eftekhari, A., Lakey, P. S., et al. Partitioning of reactive oxygen species from indoor surfaces to indoor aerosols. Environmental Science: Processes & Impacts , 2022, 24(12), 2310—2323.
Day, D. B., Xiang, J., Mo, J., et al. Association of ozone exposure with cardiorespiratory pathophysiology mechanisms in healthy adults. JAMA Internal Medicine, 2017, 177(9), 1344—1353.
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