把大气化学的工具指向里面

据估计，人们在室内的时间高达90%，室内某些污染物的浓度可能比室外通常的浓度高10倍。但直到最近几年，先进的大气化学仪器才开始应用于室内环境。

科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)的大气研究人员正在从事这项任务，将他们的专业知识和最先进的空气监测设备向内检查他们机构自己的室内空间。科学家们先是在教室里研究了空气，然后又在校园的博物馆里研究了空气，然后又去了一个学生运动中心，并有了一些有趣的发现。

几个月前，由圣扎迦利Finewax他是科罗拉多大学博尔德分校的科学家环境科学研究合作研究所(Cires) -是第一个在空气中观察到n -氯二胺的。这些化合物是漂白剂与氨基酸反应的产物，在校园体育馆中被检测到。此前，它们只在废水和水处理厂中被发现。

这是一次大规模的合作，把所有这些仪器都安装进去，并进行了大量的计划

梅根·克拉弗林，Aerodyne的

这一发现于2020年12月报告，是2018年11月为期三周的研究活动的结果。科罗拉多大学博尔德分校的团队与大学内外的合作伙伴合作，为学生健身房配备了最先进的空气采样工具，以便在锻炼之前、期间和之后实时测量几种空气中的化学物质。

Finewax解释说:“在过去的研究中，我们发现人们在室内排放了一定量的挥发性有机化合物(VOCs)和二氧化碳，我们想看看运动对这些有什么影响，因为之前所有高时间分辨率的研究都是在人们休息时进行的。”

质谱仪应有尽有

该项目的设备被称为Athletic，主要来自科罗拉多大学博尔德分校三个不同研究小组的实验室。这包括多个用于测量气相的质谱仪，其中的核心是Vocus -质子转移反应飞行时间质谱仪，可实时灵敏地检测VOCs。

合作者在重航空器的研究-一家总部位于马萨诸塞州的公司，生产先进的大气测量仪器-还提供了一种飞行电子电离时间质谱仪和一种全新的气相色谱仪，该色谱仪带有原位预浓缩系统，使其足够灵敏，可以进行痕量气体测量。该设备连接到另一个质谱仪，也连接到Vocus，以提高其灵敏度和分离异构体。

大约花了两天时间把所有东西都搬到体育馆，开始运作。Finewax说:“这是第一次使用这样的一套仪器来观察室内空气环境。”他指出，大多数仪器都具有一秒钟的时间分辨率。他说，以前在健身房进行的室内空气工作是用一小时到24小时的分辨率测量的，这使科学家无法看到具体的活动会导致哪种化学信号。

在研究期间，任何时间都有7到35名运动员在健身房锻炼，健身房有6米高的天花板和一个小阳台，所有的仪器都放在那里。研究人员对室内空气和供气都进行了采样，他们每5到10分钟在两者之间切换一次测量。

芬尼瓦克回忆说:“这让我们能够确定人们锻炼、清洁或其他可能在房间里进行的活动实际产生了哪些排放，因为我们可以将其与室外空气或建筑物内部通风产生的排放分开。”

锻炼的排放

该研究证实，人们释放的有机化合物的数量——无论是通过呼吸还是汗水——取决于他们的代谢率。一个人在锻炼时释放的这些物质比休息时多得多。例如，Finewax说，过去的研究表明，人们在休息时每小时排放20到30克二氧化碳，但在运动研究中，这一数字接近100克。

许多VOC排放量也升高了，并与二氧化碳排放量相关，Finewax和他的团队也将其归因于锻炼。同时，通过使用除臭剂和香水等个人护理产品释放的VOCs在锻炼者中并没有升高。

这项健身房研究还澄清了漂白剂对室内环境的影响。它们能有效地杀死人体表面的细菌，但与锻锻者排出的其他物质结合形成n -氯醛二胺，其毒性尚不清楚。“没有毒理学数据，所以我们不完全清楚这些化合物是否有害，”Finewax说。但是，氨水与漂白剂化学反应的类似产物已被证明会损害人体健康。

大约15名研究人员参与了这项运动研究。Finewax收集了所有的数据来解释和分析，但收集和处理数据的责任分散到所有使用的仪器上。例如，Cires博士后研究员德米特里帕格尼丝和Aerodyne的首席科学家梅根Claflin于协助建立和维护可实地部署的气相色谱仪等仪器。

克拉弗林说:“把所有这些仪器都装进去是一次大规模的合作，并进行了大量的计划。”“然后，一旦仪器安装好，还有大量的团队合作，以确保他们都在尽可能地运行。Claflin解释说，团队成员相互依赖，将各种测量结果编织成一个连贯的故事。Claflin于2018年7月在科罗拉多大学博尔德分校获得化学博士学位，距离这项运动研究开始仅6个月。

克拉夫林在大学期间曾与包括帕格尼斯在内的许多参与该项目的研究人员密切合作。在Aerodyne，她正在开发新的气相色谱仪，而在Athletic的研究让她第一次使用了原型机。

伟大的室内

大气化学需要大量的团队努力，因为它量化了一系列化学物质来了解建筑物或特定城市的空气。尽管使用相同的仪器，室外和室内的空气化学性质却非常不同。内部光的强度大约是外部光的千分之一到百分之一。克拉弗林解释说:“在户外，大多数化学反应都是由光化学反应驱动的，这种反应会产生自由基，然后与VOCs进行氧化反应。”相比之下，这种光化学作用要么可以忽略不计，要么在室内因为缺乏自然光而严重消耗。

此外，墙壁、地板、织物等内部表面，甚至人也会参与化学反应。挥发性有机化合物和颗粒沉积在这些表面上，并与它们相互作用，发生在室外不会发生的反应。

撇开差异不谈，这两个领域是紧密相连的。室内排放的气体会进入室外，在那里它们可能会被进一步处理，来自室外的化合物会进入室内空间，在那里它们会发生表面反应。

由于通风条件差，室内的化学物质排放更加集中，所以不会很快被稀释。例如，这就是为什么公共卫生专家警告说，室内集会会促进Covid-19的传播。

这项研究是在大流行前进行的，参与这项研究的研究人员表示，在科学家试图确定如何最好地保护人们免受病毒感染之际，他们的工作更为重要。在Covid-19期间，室内清洁急剧增加，博尔德大学的科学家们建议，调查过量使用漂白剂可能会带来风险的可能性很重要。