地面臭氧（O?）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O?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）。团队先前研究发现，与O?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：O?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“O? loss”（室外减室内O?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O3 Loss，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：59.5 vs 37.2 ?g/m3）,但O3 loss的暴露量并无较大区别（两周平均暴露：15.4 vs 14.1 ppb）。在无HEPA过滤组中，每增加10 ppb的O? loss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，O? loss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10 ppb O? loss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Environmental Science & Technology上，文章的第一作者/通讯作者为北京BOB博鱼体育何林宸研究员。该项目主要得到教育部基础学科和交叉学科突破计划（JYB2025XDXM906）资助。
文章DOI：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c00173
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.
供稿 | 何林宸、袁子钧
